Om de klimaatverandering in deze eeuw een halt toe te roepen, zware infrastructuur die de belangrijkste economieën van de wereld ondersteunt, moet – vanaf nu – opnieuw worden ontworpen om te voorkomen dat er meer koolstofdioxide in de atmosfeer komt. Volgens een door de UCI geleide recensie die vrijdag in het tijdschrift verschijnt Wetenschap , inclusief langeafstandsvervoer, vliegreizen, cement- en staalproductie, en een soepel werkend elektriciteitsnet.

"In voor en tegenspoed, de langlevende infrastructuur die vandaag wordt gebouwd, zal de toekomst vormen, " zei hoofdauteur Steve Davis, een UCI Earth-systeemwetenschapper en advocaat. "We boeken goede vooruitgang met zaken als de kosten van zonnepanelen en elektrische voertuigen, maar we moeten ook beginnen met het aanpakken van de moeilijkere sectoren. Deze omvatten producten en diensten die essentieel zijn voor de moderne samenleving, dus we moeten uitzoeken hoe we ze kunnen leveren zonder toegevoegde CO2."

Industriële bronnen zijn momenteel verantwoordelijk voor 27 procent van alle CO2-uitstoot, of 9,2 gigaton per jaar. Het internationale team van onderzoekers waarschuwt dat die aantallen sterk kunnen stijgen naarmate meer delen van de wereld worden ontwikkeld en naarmate auto's op batterijen en zonne- en windenergie de uitstoot van die sectoren verminderen.

"Bij elkaar genomen, deze 'taaie' bronnen vormen een aanzienlijk percentage van de wereldwijde uitstoot, "Zei co-auteur Ken Caldeira van de Carnegie Institution for Science's Department of Global Ecology. "Om ze echt aan te pakken, zal coördinatie en integratie tussen industrieën nodig zijn."

De paper onderzoekt de belangrijkste barrières, potentiële technologieën, en onderzoeks- en ontwikkelingsprioriteiten. Het werk heeft belangrijke implicaties voor zowel beleidsmakers als wetenschappers. Mogelijke oplossingen zijn onder meer de synthese van energierijke brandstoffen voor luchtvaart en scheepvaart, het opvangen en opslaan van emissies van de beton- en staalproductie, en de omzetting van elektriciteit in brandstoffen.

De auteurs benadrukken waterstof, erop wijzend dat brandstoffen die ervan worden gemaakt en CO2 die uit de lucht wordt gezogen, bijvoorbeeld, vervang de tank dieselgas van een vrachtwagenchauffeur die goed is voor 1, 000 mijl, wat een redelijk grote elektrische batterij niet kan. Maar de initiële kosten per gallon kunnen wel vijf keer hoger zijn.

"We zijn baanbrekend onderzoek op zoveel van de belangrijke gebieden die nodig zijn voor een toekomst van 100 procent emissievrije emissie, " zei co-auteur Jack Brouwer, een UCI werktuigbouwkundig en ruimtevaartingenieur die waterstofbrandstofcellen heeft ontwikkeld uit rioolafval. "De uitdaging is om de kosten te verlagen."

Het opschalen van het gebruik van nieuwe technologieën kan helpen, zeggen de onderzoekers, net als de integratie van stroom- en productiefaciliteiten. Bijvoorbeeld, waterstof zou kunnen worden gemaakt met behulp van overtollige zonne-energie gedurende de dag en vervolgens weer omgezet in elektriciteit nadat de zon ondergaat.

Ook het afvangen en opslaan van CO2 staat centraal. De productie van cement en staal is afhankelijk van kalksteen of "cokes" steenkool die grote voorraden gefossiliseerde koolstof bevat. Wanneer de materialen tijdens de productie worden verwarmd, die koolstof gaat momenteel hemelwaarts. Maar uit demonstratieprojecten is gebleken dat het ondergronds opslaan van CO2 een optie is.

"Er is geen tijd om op onze lauweren te rusten. Onze paper is bedoeld om ingenieurs te heroriënteren, vernieuwers en beleidsmakers over de emissiebronnen die het moeilijkst te elimineren zijn. We hebben alle technologieën die we nodig hebben, Davis zei. "We moeten innoveren en integreren in verschillende sectoren, om manieren te bedenken om de kosten beter hanteerbaar te maken."