De meeste experts zijn het erover eens dat het stoppen van de klimaatverandering – en de opwarming van de aarde, extreme hitte en sterkere stormen die daarmee gepaard gaan, zullen de verwijdering van koolstofdioxide en andere broeikasgassen uit de atmosfeer vereisen. Maar met mensen die jaarlijks naar schatting 37 miljard ton koolstofdioxide wegpompen, de huidige strategieën om het te vangen lijken waarschijnlijk tekort te schieten.

Nutsvoorzieningen, een onderzoeksteam van de UCLA heeft een route voorgesteld die zou kunnen helpen om jaarlijks miljarden tonnen koolstofdioxide uit de atmosfeer te halen. In plaats van rechtstreeks koolstofdioxide uit de lucht af te vangen, de technologie zou het uit zeewater halen, waardoor het zeewater meer kan opnemen. Waarom? Omdat, per volume-eenheid, zeewater bevat bijna 150 keer meer koolstofdioxide dan lucht.

De onderzoekers schetsen hun concept, nagesynchroniseerde koolstofvastlegging en opslag in één stap, of sCS ² , in een artikel dat vandaag in het tijdschrift is gepubliceerd ACS Duurzame Chemie &Engineering .

"Om klimaatverandering tegen te gaan, we moeten koolstofdioxide uit de atmosfeer verwijderen op een niveau tussen 10 miljard en 20 miljard metrische ton per jaar, " zei senior auteur Gaurav Sant, directeur van het UCLA Institute for Carbon Management en een Samueli Fellow en hoogleraar civiele en milieutechniek en materiaalwetenschap en techniek aan de UCLA Samueli School of Engineering. "Om een ​​oplossing op die schaal te realiseren, we moeten inspiratie putten uit de natuur."

Aangezien de atmosfeer en de oceanen in een staat van evenwicht zijn, als koolstofdioxide uit de oceaan zou worden gewonnen, koolstofdioxide uit de atmosfeer zou er dan in kunnen oplossen. In dit scenario, zeewater is als een spons voor kooldioxide die zijn volledige capaciteit al heeft opgenomen, en de sCS ² proces is bedoeld om het uit te wringen, waardoor de spons meer koolstofdioxide uit de atmosfeer kan opnemen.

De voorgestelde technologie zou een stroomreactor omvatten - een systeem dat continu grondstoffen toevoert en producten oplevert. Het zeewater zou door een gaas stromen waardoor een elektrische lading in het water kan stromen, waardoor het alkalisch wordt. Dit zet een reeks chemische reacties op gang die uiteindelijk opgeloste koolstofdioxide combineert met calcium en magnesium afkomstig uit zeewater, het produceren van kalksteen en magnesiet door een proces dat vergelijkbaar is met hoe schelpen worden gevormd. Het zeewater dat eruit stroomt, zou dan geen opgeloste koolstofdioxide meer hebben en klaar zijn om meer op te nemen. Een bijproduct van de reactie, naast mineralen, is waterstof, wat een schone brandstof is.

Naast de potentiële schaal van miljarden tonnen, de door het UCLA-team voorgestelde aanpak heeft belangrijke voordelen ten opzichte van de huidige ideeën om de atmosferische accumulatie van kooldioxide aan te pakken.

De naam bevat "single-step" om het te onderscheiden van andere concepten waarbij kooldioxide uit de atmosfeer een meerstaps concentratieproces moet ondergaan voordat het kan worden opgeslagen. En hoewel sommige plannen voorstellen om opgevangen kooldioxide op te slaan in geologische formaties zoals uitgeputte natuurlijke olie- en gasreservoirs, er bestaat een risico op lekken die die kooldioxide terug in de atmosfeer brengen. Daarentegen, sCS ² is bedoeld om koolstofdioxide duurzaam op te slaan in de vorm van vaste mineralen.

"Wat leuk is aan het veranderen van koolstofdioxide in een steen is, het gaat nergens heen, " zei Sant, die lid is van het California NanoSystems Institute aan de UCLA.

"Duurzaam, veilige en permanente opslag is het uitgangspunt van onze oplossing, " voegde eerste auteur Erika Callagon La Plante toe, een voormalige UCLA-assistent-projectwetenschapper die momenteel een assistent-professor is aan de Universiteit van Texas in Arlington.

Het team voerde gedetailleerde analyses uit van de materiaal- en energie-input en de kosten die nodig waren om hun concept te realiseren, evenals wat te doen met de bijproducten. Niet verrassend, gezien de enorme omvang van de koolstofuitdaging, ze schatten dat het bijna 1 zou duren 800 sCS ² fabrieken om jaarlijks 10 miljard ton koolstofdioxide te immobiliseren, met een kostprijs in de biljoenen dollars.

"We moeten duidelijk zijn:het beheren en verminderen van kooldioxide is in de eerste plaats een economische uitdaging, Sant zei. "Veel van de huidige benaderingen voor koolstofbeheer vereisen meer schone energie dan we kunnen produceren of zijn onbetaalbaar. Als zodanig, we moeten oplossingen creëren die toegankelijk zijn en die de wereld niet verarmen. We hebben geprobeerd een pragmatische lens te gebruiken om na te denken over hoe we synthetische interventies op een ongekende schaal kunnen bereiken, terwijl we rekening houden met de eindige energie en financiële middelen die we hebben."

Nog altijd, de onderzoekers geloven dat sCS ² , zelfs op kleinere schaal, vertegenwoordigt een vooruitgang op het gebied van koolstofafvang en -opslag die moet worden beschouwd als een potentieel onderdeel van elke algemene strategie om de klimaatverandering het hoofd te bieden.