coal_liza

Category:

В поисках решения проблемы утилизации углекислого газа

Учёные во всём мире озабочены решением проблемы утилизации выбросов углекислого газа в атмосферу в результате человеческой деятельности, так как пока нет возможности отказаться от использования каменного угля в качестве топлива для теплоэлектростанций. Сжигание каменного угля рассматривается в качестве решающего фактора глобального потепления. При этом, по некоторым оценкам, выбросы углекислого газа в атмосферу от деятельности человека составляют всего 5% по сравнению с естественным уровнем выбросов СО2.

В основном учёные предлагают превращение СО2 в контролируемый запас, который, может быть, когда-нибудь и пригодится человечеству. 

Самая распространенная схема: абсорбент - водный раствор моноэтаноламина МЭА извлекает углекислый газ из дыма, а затем сам подвергается регенерации в специальном аппарате, выделяя «пойманный» газ, и вновь возвращается в абсорбер. Углекислота же в сжиженном состоянии отправляется на хранение. Международная группа учёных из Индии, Канады, США и Германии предложила лучшую альтернативу — захват двуокиси углерода непосредственно в процессе горения топлива. Они разработали новый вид металлоорганической структуры на основе никеля и изоникотиновой кислоты, которая задерживает углерод на входе в атмосферу. Новый способ также предусматривает возможность хранения и транспортировки углеводорода для его утилизации, а также возможность использования в промышленных целях, к примеру, для добычи нефти или создания новых химических соединений.

У берегов Калифорнии и Гавайских островов уже проведены опыты по сбросу в океан, на большую глубину, жидкой двуокиси углерода. Она образует во впадинах дна холодные озера, а затем очень медленно растворяется в воде. Холодные воды с больших океанских глубин почти не поднимаются наверх. Если же накачивать жидкий углекислый газ на глубину 3650 метров и более, то на поверхности такого озера образуется гидрат углекислого газа, тонкая пленка вроде слоя льда, которая еще замедляет растворение.

Дно океана выглядит идеальным хранилищем для отработанной углекислоты, причем существует положительная возможность реакции закачиваемого углекислого газа с базальтом, составляющим значительную часть пород дна, что позволит переводить углерод в твердую форму. Однако есть опасения, что такие захоронения могут принести серьезные проблемы в будущем. Критики этого предложения указывают, что неизвестно, как такой "подарок" скажется на глубоководных животных и микроорганизмах. Кроме того, неизвестно, не сможет ли углекислый газ вырваться из подземных пластов или со дна океана, например, при землетрясении.

Современные пилотные проекты по утилизации СО2 предлагают закачивать углекислый газ в подземные полости, желательно там, где есть нефтяные месторождения. Это позволит повысить отдачу нефтяных пластов и поможет добыть больше нефти. Однако это сложный и дорогостоящий процесс, который к тому же связан с риском утечки газа на поверхность.

Канадские инженеры пробуют закачивать в угольные пласты углекислый газ, вытесняя им наверх более легкий метан, который можно использовать как любой природный газ. С чистой двуокисью углерода это получается. Сейчас инженеры собираются попробовать закачивать под землю неочищенный дым тепловой электростанции. В угольных пластах, говорят экспериментаторы, газы останутся на неопределенно долгое время.

Бактерии, обитающие в грунте угольных месторождений при наличии в них проточной воды также могут эффективно превращать углекислый газ в метан. По словам исследователей, для того, чтобы этот процесс работал, микроорганизмам, перерабатывающим СО2 в метан кроме самого углекислого газа и угля необходимы дополнительные питательные вещества - водород, соли уксусной кислоты и, что самое важное, - значительные количества воды, омывающей угольные месторождения.

Исландский проект CarbFix подтвердил эффективность утилизации парникового углекислого газа путем закачивания в базальтовую лаву для минерализации. Наблюдения показали, что в течение двух лет более 95% углекислого газа прореагировало с окружающей породой и минерализовалось с образованием карбонатных горных пород (преимущественно кальцита), что исключает риск его утечки в атмосферу. Высокий расход воды — 25 тонн на тонну углекислого газа — не представляет проблем, поскольку для этих целей годится соленая океанская вода. Базальтовыми лавами покрыто порядка 10 процентов суши и почти все океанское дно, поэтому технология минерализации углекислоты имеет большие перспективы применения.

Технологию захвата углекислого газа из воздуха разработали компания GRT и профессор Лакнер из Института Земли колумбийского университета. Устройство работает следующим образом: сорбенты улавливают молекулы СО2, свободно плавающие в воздухе, и выпускают их в качестве сплошного потока углекислого газа, который впоследствии изолируется.

Есть и другие варианты использования СО2:

Химикам из Университета Южной Калифорнии удалось конвертировать 79 процентов углекислого газа, извлеченного из атмосферного воздуха, в метиловый спирт. 

Канадские ученые продемонстрировали возможность превращения углекислого газа в аналог синтетического дизельного топлива. 

Южнокорейские учёные из Пхоханского научно-технологического университета сумели создать карбоангидразу - фермент, катализирующий реакцию гидратирования углекислоты, в результате чего получается двууглекислая соль и субстанция, широко используемая в промышленности при производстве пластиков, резины, красок и искусственной кости

Исследователи из университета штата Пенсильвания (США) разработали концепцию превращения двуокиси углерода (CO2) с помощью солнечной энергии и воды в источник энергии – газ метан. Процесс стал возможен благодаря нанотрубам, или “наносотам”, изготовленные с использованием окиси титана на основе нанотехнологий.

В Исландии при помощи двуокиси углерода специалисты создают искусственный снег на тающих ледниках. Проект по созданию искусственного снега получил название CarbFix и разрабатывался на протяжении двух лет. При помощи специального аппарата кислородная смесь закачивается в пустоты пород магния и кальция. Через некоторое время там образуется известняк, при контакте с воздухом покрывающийся толстым слоем льда и снега. 

Ну и наконец:

Впервые появился реально доступный и эффективный способ утилизации парникового газа. В присутствии никелевого катализатора CO2 легко и быстро преобразуется в безвредный твердый минерал - карбонат кальция. Одно из главных преимуществ нового катализатора заключается в том, что он работает в среде с любой кислотностью. При этом он магнитится, то есть его легко собрать и использовать повторно. Кроме того, никель в 1000 раз дешевле фермента карбоангидразы и не вредит окружающей среде. Теперь CO2 можно захватить и превратить в твердый стабильный продукт до того, как газ попадет в атмосферу и повлияет на глобальный климат. Углекислый газ можно будет хранить в самой безопасной из всех возможных форм – в виде карбоната кальция – простого мела, который составляет около 4% земной коры и хранит 1,5 миллиона миллиардов тонн углекислого газа. Удаление двуокиси углерода (CO2) из дымового потока электростанций с помощью морской воды и кальция и последующее возвращение полученного бикарбоната кальция в море может благотворно повлиять на жизнь обитателей океана.

Все эти научные разработки однозначно помогут улучшить самочувствие человечества, но всё же согласно исследованию, опубликованному в журнале GeoResJ, глобальное потепление не зависит от человека:

«Австралийский биолог Дженнифер Марохаси и специалист по компьютерам Джон Эббот собрали данные предыдущих исследований, определяющие температуру за прошедшие 2000 лет на основе древесных колец, коралловых ядер и т. д. Затем они ввели эти данные в нейронную сеть, которую Эббот использовала для прогнозирования осадков в Австралии в течение последних нескольких лет. Нейросеть просматривает модели (в этом случае модели глобальной температуры за 2000 лет) и анализирует определенную ситуацию, а затем предлагает прогнозы. Компьютерные расчеты, не учитывающие выбросы CO2, показали примерно такой же рост температуры, как и измерения, проводимые в реальных условиях. Это говорит о том, что углекислый газ не причастен к потеплению. Ученые упоминают о времени, известном как Средневековый теплый период (с 986 по 1234 год), когда температура была примерно равна сегодняшней. Это, по мнению авторов, свидетельствует о том, что планета будет нагреваться, независимо от того, будут ли люди выбрасывать углекислый газ в атмосферу в течение ста лет или нет.

Результаты также показывают, что средние темпы изменения температуры после 1980 года снижаются. Об этом замедлении говорили и другие ученые, но не могли до конца объяснить. Авторы предполагают, что потепление, которое мы сейчас испытываем, в основном происходит естественным образом и, вероятно, начнет ослабевать так же, как это было в прошлом».

Error

Anonymous comments are disabled in this journal

default userpic