ایده بزرگ: جذب کربن از هوا

من بچه کنجکاویی بودم همیشه به سمت علم میل کنید من قسمت های اصلی اتوبوس مدرسه جادوییو با وجود اینکه از خانواده ای مهاجر و با پول اندک آمدم، از پدر و مادرم التماس کردم که مجموعه های شیمی پر از لوله های آزمایش و نوارهای pH تغییر رنگ را برایم بخرند. آن کلاس های اولیه شیمی دروازه ای برای درک من از تغییرات آب و هوا بود. من هنوز نمی توانستم مفاهیم پیچیده ای مانند گازهای گلخانه ای و چرخه کربن را درک کنم، اما متوجه شدم انجام داد بدانید که ابزار و فناوری ایجاد شده توسط انسان بر محیط زیست تأثیر گذاشته است. ممکن است خرابکاری کنیم، اما ممکن است به پاکسازی آن نیز کمک کنیم.

من در دانشگاه بودم که اولین بار در مورد جذب مستقیم هوا یا DAC شنیدم، این ایده که شما می توانید دی اکسید کربنی را که قبلاً به جو رسیده است، به جای منابع انتشار مانند کارخانه ها یا نیروگاه ها، جذب کنید. اولین فناوری DAC در جهان حدود یک دهه پیش توسط تیم های تحقیقاتی دانشگاه کلگری و ETH زوریخ توسعه یافت. من در آن زمان در مقطع فوق لیسانس بودم و خودم شروع به تحقیق در مورد آن کردم. پس از دریافت دکترا. در دانشگاه تورنتو در سال 2018، من جوانترین مدیر شورای تحقیقات ملی کانادا شدم که مسئول یک برنامه 60 میلیون دلاری برای یافتن راه هایی برای تبدیل کربن جذب شده به پلاستیک است.

جذب مستقیم هوا شامل یک فرآیند چند مرحله‌ای است: ابتدا فن‌های بزرگی که در کناره‌های برج‌های خنک‌کننده فولادی یا آلومینیومی نصب شده‌اند، هوا را جذب می‌کنند. سپس از یک فیلتر ساخته شده از یک مایع (مانند هیدروکسید پتاسیم) یا یک جامد (مانند چارچوب های آلی فلزی، که شبیه کربن فعال در فیلترهای بریتا هستند) عبور می کند. هوای پاک به اتمسفر باز می گردد، اما CO_₂ عقب مانده است. با استفاده از انرژی – گرما، الکتریسیته یا بخار – از فیلتر خارج می‌شود، سپس به صورت مایع فشرده می‌شود، پمپ می‌شود و در دو کیلومتری زیر زمین در بسترهای باستانی اقیانوس متخلخل ذخیره می‌شود.

ممکن است دشوار باشد، اما زمین به تمام کمک هایی که می تواند داشته باشد نیاز دارد: رکورد دمای بالای سال 2023 ناشی از انتشار گازهای گلخانه ای 10 تا 50 سال پیش بود. حتی اگر فردا بتوانیم همه انتشار گازهای گلخانه ای را متوقف کنیم، باز هم 10 تا 50 سال گرمایش باقی مانده است. ما باید با CO مقابله کنیم_₂ مشکل از چند جهت: برق انداختن همه چیز، کاهش انتشار گازهای گلخانه ای در صنایعی که به سختی تمیز می شوند مانند سیمان و فولاد، حفاظت از منابع طبیعی و سرمایه گذاری در راه حل های جدیدتر مانند DAC.

در حال حاضر تنها یک کارخانه تجاری DAC در جهان در حال فعالیت است: ماموت که در ایسلند توسط Climeworks ساخته شده است. با این کار 40000 تن CO حذف می شود_₂ سال در تگزاس، Occidental Petroleum نزدیک به افتتاح یک تاسیسات DAC است که انتظار می رود 500000 تن در سال تولید کند. اینجا در کانادا، Deep Sky وجود دارد، جایی که من به عنوان دانشمند ارشد کربن و رئیس مهندسی کار می کنم. ما اولین توسعه‌دهنده پروژه DAC در کشور هستیم، یا به قول من، یک شرکت نفت و گاز برعکس.

در اولین تاسیسات خود، که قرار است اواخر امسال افتتاح شود، 10 نمونه اولیه DAC مختلف را که توسط استارت‌آپ‌هایی از سراسر جهان ایجاد شده‌اند، آزمایش خواهیم کرد. آنها از بیرون شبیه به کانتینرهای حمل و نقل هستند که روی آن فن ها قرار گرفته اند، اما هر کدام کربن را به طور متفاوتی فیلتر می کنند. در حال حاضر نمی توانم بگویم که هزینه عملیاتی برای ما چقدر است، اما به طور کلی برای ساخت یک کارخانه DAC که 500000 تن در سال حذف می کند بین 800 تا 1 میلیارد دلار هزینه خواهد داشت. البته بعید است که یک گیاه از آن عبور کند. برای رسیدن به صفر خالص تا سال 2050، باید 10 میلیارد تن CO را حذف کنیم_₂ هر سال قبل از این مهلت از هوا. این به هزاران کارخانه DAC در سراسر جهان نیاز دارد.

کانادا به خوبی در DAC یک رهبر جهانی است. این فناوری به دو عنصر کلیدی نیاز دارد: مقدار زیادی از این ذخیره‌سازی متخلخل زمین‌شناسی و زیرساخت‌های انرژی تجدیدپذیر. کانادا دارد بزرگ مقدار ظرفیت ذخیره سازی در غرب کانادا فضای کافی در زیر زمین وجود دارد که بتواند تمام گازهای گلخانه ای تولید شده توسط بشر از آغاز انقلاب صنعتی را در خود جای دهد. بسیاری از استان ها نیز شبکه های فوق العاده تمیزی دارند. کبک، مقر Deep Sky، با حدود 99 درصد نیروی برق آبی کار می کند.

یکی دیگر از مزایای کانادا، ثروت نیروی کار با تجربه در انرژی است. در آلبرتا، کارگران نفت و گاز از قبل می دانند که چگونه مایعات و گازها را جابجا کنند، تعادل گرما و جرم را محاسبه کنند و لوله ها و کمپرسورها را نصب کنند. همان مهارت های مورد نیاز برای استخراج کربن از زمین نیز برای بازگرداندن آن مورد نیاز است. از نظر ایجاد شغل، DAC می تواند یک موهبت باشد: Carbon Removal Canada، پروژه ای که توسط بنیاد غیرانتفاعی Clean Prosperity راه اندازی شده است، تخمین زده می شود که تا سال 2050 صنعت DAC ما 89000 شغل ایجاد کند.

با وجود تمام پتانسیل DAC، موانعی وجود دارد که مانع پذیرش گسترده آن می شود. این فناوری هنوز در مراحل اولیه خود است و برخی از منتقدان آن را بسیار گران می دانند. اما در مورد هر فناوری انقلابی در مرحله توسعه، همین موضوع گفته شده است. در حال حاضر، برخی از خلبان های DAC با دست یا در گاراژ دانشمندان ساخته می شوند. اگر ما هنوز به این روش ماشین می ساختیم، تولید هر واحد یک میلیون دلار هزینه داشت. هنگامی که زنجیره تولید و تامین ایجاد شد، DAC می تواند مقیاس شود و هزینه های آن به سرعت کاهش می یابد.

پروژه های DAC همچنین باید نیاز انرژی را کاهش دهند. در حال حاضر، یک نیروگاه تجاری بزرگ برای کار به 200 تا 300 مگاوات نیاز دارد که بار انرژی مشابه برخی از پالایشگاه های نفت است. کانادا در حال سرمایه گذاری در منابع انرژی پاک مانند وسایل نقلیه الکتریکی و پمپ های حرارتی است که به این معنی است که رقابت زیادی برای منابع محدود انرژی پاک وجود خواهد داشت. بهبود فناوری DAC مصرف برق را کاهش می دهد.

DAC قبلاً از دولت کانادا حمایت دریافت کرده است. در سال 2021، اعتبار مالیاتی سرمایه گذاری جذب، جذب و ذخیره کربن را معرفی کرد که 60 درصد تخفیف در تمام هزینه های پروژه های DAC ارائه می دهد. شرکت‌های DAC همچنین می‌توانند اعتبارات کربنی تولید کنند که می‌توانند به شرکت‌ها بفروشند. بسیاری از این شرکت های فورچون 500 علاقه مند به جبران انتشار گازهای گلخانه ای هستند که نمی توانند از آن جلوگیری کنند.

داستان DAC داستان غلبه بر شک و تردید است. به افرادی که می گویند ساخت هزاران نیروگاه DAC غیرممکن است، می گویم که هزاران نیروگاه زغال سنگ و نیروگاه آب شیرین کن در جهان وجود دارد. ما به وضوح می توانیم موارد بزرگ بسازیم. و کووید را به خاطر دارید؟ اگر در سال 2019 به من می گفتید که می توانیم ظرف 10 ماه یک واکسن جدید تولید و توزیع کنیم، می خندیدم. اما وقتی بشریت به دیوار برخورد می کند، ما همان کاری را می کنیم که اتفاق می افتد. حتی برای مدت طولانی دانشمندان فکر می کرد که بیرون کشیدن کربن از هوا بی اثر خواهد بود. و ما اینجا هستیم.

بعید است که ما به عنوان یک کشور به طور کامل انتشار گازهای گلخانه ای را متوقف کنیم. به عنوان مثال، تولید بتن همیشه دی اکسید کربن تولید می کند. خبر خوب این است که چه در حال بیرون کشیدن گازهای گلخانه ای از آسمان در کانادا، اروپا، آفریقا یا هر جای دیگر باشیم، همه ما سود می بریم. DAC فقط یک گلوله نیست، بلکه بخشی از یک استراتژی بزرگتر برای نجات سیاره است. پس از مرگم، می‌خواهم صفحه ویکی‌پدیای من اینطور بخواند: «فیل دی لونا مسئول حذف x تن CO2 بود._₂ از جو.” من می خواهم این تعداد تا حد امکان بزرگ باشد.

فیل دی لونا، دانشمند ارشد کربن و رئیس مهندسی در Deep Sky در مونترال است.