Η δέσμευση διοξειδίου του άνθρακα από τον αέρα παραμένει ενεργοβόρα: οι σημερινές εγκαταστάσεις άμεσης δέσμευσης χρειάζονται περίπου 1,5 έως 3 MWh για κάθε τόνο CO₂. Μια νέα εργαστηριακή συσκευή, σχεδιασμένη σαν ηλεκτροχημική μπαταρία, κατέγραψε κατανάλωση περίπου 0,8 MWh ανά τόνο και ανοίγει μια ενδιαφέρουσα διαδρομή προς φθηνότερη αφαίρεση άνθρακα.
Η μπαταρία που λειτουργεί σαν χημικός διακόπτης
Η συσκευή δεν αποθηκεύει ενέργεια για να τροφοδοτήσει ένα τηλέφωνο ή ένα αυτοκίνητο. Χρησιμοποιεί την ηλεκτρική τάση για να μετακινεί μια χημική ισορροπία μπρος και πίσω — περισσότερο σαν διακόπτης παρά σαν συμβατική μπαταρία.
Στην πλευρά της καθόδου παράγονται ιόντα υδροξειδίου. Αυτά αντιδρούν με το CO₂ και το μετατρέπουν σε ανθρακικά ή διττανθρακικά ιόντα. Τα προϊόντα της αντίδρασης περνούν μέσα από μια μεμβράνη προς την άλλη πλευρά της κυψέλης, όπου το χαμηλότερο pH αντιστρέφει τη διαδικασία και απελευθερώνει ξανά το CO₂ ως αέριο.
Τα ηλεκτρόδια αποτελούνται από υδροξείδιο του νικελίου, το ίδιο υλικό που χρησιμοποιείται ως κάθοδος στις παλαιότερες επαναφορτιζόμενες μπαταρίες νικελίου–υδριδίου μετάλλου. Αν αντιστραφεί η εφαρμοζόμενη τάση, οι ρόλοι της ανόδου και της καθόδου αλλάζουν και η χημεία κινείται προς την αντίθετη κατεύθυνση.
Μικρή κυψέλη, χαμηλότερη κατανάλωση
Η ομάδα του James Buchen από το University of Delaware δοκίμασε μια συσκευή εννέα κυψελών. Κάθε κυψέλη είχε επιφάνεια περίπου όσο μισό φύλλο χαρτιού, ενώ ένας ανεμιστήρας έσπρωχνε τον αέρα μέσα από καμπυλωτά κανάλια στις πλάκες που περιέβαλλαν τη διάταξη.
Η εργαστηριακή μονάδα κατανάλωσε περίπου 0,8 MWh ανά τόνο δεσμευμένου CO₂. Η επίδοση αυτή είναι χαμηλότερη από το εύρος 1,5–3 MWh ανά τόνο που αναφέρει η πηγή για τις εγκαταστάσεις άμεσης δέσμευσης από τον αέρα. Η διαφορά είναι σημαντική, επειδή η ενέργεια αποτελεί έναν από τους βασικούς παράγοντες που καθορίζουν αν η τεχνολογία μπορεί να γίνει οικονομικά βιώσιμη.
Οι υποσχέσεις του κόστους χρειάζονται δοκιμή
Αρκετοί από τους ερευνητές συμμετέχουν στη νεοφυή RepAir Carbon, η οποία αναπτύσσει τεχνολογία βασισμένη σε αυτή την προσέγγιση. Η μελέτη εκτιμά ότι ένα πρώτο μικρό πιλοτικό εργοστάσιο θα κόστιζε περίπου 566 δολάρια ανά τόνο CO₂. Με βάση υποθέσεις για τη μάθηση από τη βιομηχανία των μπαταριών και την αύξηση της κλίμακας, οι ερευνητές προβλέπουν ότι μια μονάδα με χωρητικότητα χίλιες φορές μεγαλύτερη θα μπορούσε να φτάσει περίπου τα 92 δολάρια ανά τόνο.
Αυτός ο αριθμός είναι πρόβλεψη και όχι αποτέλεσμα βιομηχανικής λειτουργίας. Η ίδια η ιστορία της άμεσης δέσμευσης άνθρακα δείχνει πόσο δύσκολο είναι να μεταφερθούν οι αισιόδοξες εκτιμήσεις από μια μικρή κυψέλη σε μια εγκατάσταση με πραγματικές ροές αέρα, φθορά υλικών, ανάγκες συντήρησης και σταθερή παροχή ηλεκτρικής ενέργειας.
Το κρίσιμο βήμα είναι η κλιμάκωση
Η νέα συσκευή δείχνει ότι η ηλεκτροχημική μεταφορά του CO₂ μπορεί να γίνει με λιγότερη ενέργεια από ορισμένες σημερινές προσεγγίσεις. Δεν αποδεικνύει όμως ακόμη ότι ένα μεγάλο εργοστάσιο θα πετύχει την ίδια απόδοση ή το υπολογιζόμενο κόστος.
Το επόμενο τεστ θα είναι η κατασκευή μεγαλύτερων πιλοτικών μονάδων και η λειτουργία τους για αρκετό χρόνο ώστε να μετρηθούν η αντοχή των κυψελών, η καθαρότητα του ρεύματος CO₂ και το πραγματικό κόστος ανά τόνο. Αν οι επιδόσεις αντέξουν στην κλιμάκωση, ο «χημικός διακόπτης» θα μπορούσε να προσθέσει μια πιο αποδοτική επιλογή στο δύσκολο κυνήγι για δέσμευση άνθρακα κοντά στα 100 δολάρια ανά τόνο.
Πηγή: Ars Technica