Глобальное изменение климата, вызванное стремительным ростом концентрации парниковых газов в атмосфере, является одним из самых серьёзных вызовов, стоящих перед человечеством в XXI веке. Несмотря на международные усилия по сокращению выбросов, одного лишь перехода на возобновляемые источники энергии может быть недостаточно для достижения целей Парижского соглашения. Это обусловлено наличием секторов экономики, таких как авиация, судоходство и тяжёлая промышленность, где выбросы углекислого газа практически неизбежны. В этой связи на первый план выходят технологии с отрицательными выбросами, способные активно удалять CO₂ из атмосферы. Среди них наиболее технологически продвинутым и интригующим является метод прямого захвата воздуха (DAC) – направление в климатической инженерии, которое позволяет буквально очищать воздух от накопленного углерода с помощью крупномасштабных инженерных систем.
Принципы технологии и ее реализация
Прямой захват углерода — это процесс извлечения CO₂ из воздуха с помощью гигантских вентиляторов и фильтрующих установок. Главная техническая сложность — низкая концентрация CO₂ в атмосфере (около 0,04%).
Существует два основных подхода:
Жидкий метод (Carbon Engineering): воздух пропускают через водный раствор гидроксида калия, который связывает CO₂. Последующая термохимическая обработка высвобождает концентрированный CO₂ и регенерирует реагент.
Твердотельный метод (Climeworks): воздух прогоняют через твердые сорбенты, которые захватывают CO₂ на своей поверхности. Для высвобождения чистого CO₂ сорбент нагревают до ~100 °C.
Текущие проекты и интеграция в энергосистему
Технологии прямого захвата углерода (DAC) вышли из стадии экспериментов и реализуются в виде первых промышленных объектов. Яркий пример — завод «Орка» компании Climeworks в Исландии. Его эффективность основана на интеграции с геотермальной электростанцией, которая полностью обеспечивает объект возобновляемой энергией и теплом для работы. Захваченный углекислый газ смешивается с водой и закачивается под землю в базальтовые породы, где он естественным образом минерализуется, превращаясь в камень, что гарантирует его безопасное и вечное хранение.
Другой масштабный проект — комплекс «Стратос» от Carbon Engineering и Occidental, строящийся в Техасе. Его планируемая мощность составит до 1 миллиона тонн CO₂ в год. Здесь захваченный газ будет закачиваться в истощенные нефтяные пласты для долговременного геологического хранения.
Перспективы развития отрасли связаны с поиском оптимальных источников энергии. Например, ведутся исследования по использованию тепла от атомных электростанций для питания установок DAC. Это позволило бы создавать крупномасштабные системы улавливания без дополнительных выбросов.
Преимущества:
Универсальность: установки можно размещать где угодно (близко к источникам чистой энергии или хранилищам CO₂).
Применение: позволяет производить экологичное топливо и удобрения, замыкая углеродный цикл.
Вызовы и препятствия:
Высокое энергопотребление: для удаления значительных объемов CO₂ требуется огромное количество чистой энергии.
Высокая стоимость: $600–1000 за тонну CO₂, что делает технологию коммерчески невыгодной без господдержки.
Список литературы
- Будыко М.И. Климат в прошлом и будущем. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 351 с.
- Гор А. Неудобная правда. Глобальное потепление: как остановить планетарную катастрофу. СПб.: Амфора, 2007. 328 с.
