एक 'मैकेनिकल ट्री' एक प्राकृतिक पेड़ की तुलना में हवा से कार्बन डाइऑक्साइड को हटाने में लगभग 1,000 गुना तेज है। पहला 2022 में एरिज़ोना में काम करना शुरू करना है। एरिज़ोना स्टेट यूनिवर्सिटी के माध्यम से चित्रण
दो सदियों के जलते हुए जीवाश्म ईंधन ने प्रकृति की तुलना में अधिक कार्बन डाइऑक्साइड, एक शक्तिशाली ग्रीनहाउस गैस, वातावरण में डाल दी है। जैसे ही CO2 बनता है, यह ट्रैप अतिरिक्त गर्मी पृथ्वी की सतह के पास, जिससे ग्लोबल वार्मिंग हो रही है। वातावरण में अब इतना अधिक CO2 है कि अधिकांश परिदृश्य दिखाते हैं केवल उत्सर्जन समाप्त करना पर्याप्त नहीं होगा जलवायु को स्थिर करने के लिए - मानवता को भी हवा से CO2 को हटाना होगा।
अमेरिकी ऊर्जा विभाग ने एक नया लक्ष्य बढ़ाने के लिए प्रत्यक्ष हवाई कैद, एक तकनीक जो रासायनिक प्रतिक्रियाओं का उपयोग करती है हवा से CO2 कैप्चर करें. जबकि कार्बन कैप्चर के लिए संघीय वित्त पोषण अक्सर आलोचना करता है क्योंकि कुछ लोग इसे जीवाश्म ईंधन के उपयोग को जारी रखने के बहाने के रूप में देखते हैं, किसी न किसी रूप में कार्बन हटाने की संभावना होगी अभी भी जरूरी है, आईपीसीसी रिपोर्ट दिखाते हैं। कार्बन को यंत्रवत् रूप से हटाने के लिए प्रौद्योगिकी विकास और संचालन में है एक बहुत छोटा पैमाना, आंशिक रूप से क्योंकि वर्तमान तरीके निषेधात्मक रूप से महंगे और ऊर्जा गहन हैं। लेकिन नई तकनीक इस वर्ष परीक्षण किए जा रहे हैं जो ऊर्जा की मांग और लागत को कम करने में मदद कर सकते हैं।
हमने एरिज़ोना स्टेट यूनिवर्सिटी के प्रोफेसर से पूछा क्लॉस लैकनेर, प्रौद्योगिकी की स्थिति के बारे में और यह कहाँ जा रहा है, इसके बारे में प्रत्यक्ष हवा पर कब्जा और कार्बन भंडारण में अग्रणी।
प्रत्यक्ष कार्बन निष्कासन क्या है और इसे क्यों आवश्यक माना जाता है?
जब 1990 के दशक की शुरुआत में कार्बन प्रबंधन में मेरी दिलचस्पी हुई, तो मुझे इस बात से प्रेरणा मिली कि पर्यावरण में कार्बन का ढेर लग गया है। यह प्रकृति लेता है उस CO2 को हटाने के लिए हजारों साल, और हम एक पर हैं बहुत अधिक CO2 . की ओर प्रक्षेपवक्र सांद्रता, मनुष्यों द्वारा अनुभव की गई किसी भी चीज़ से परे।
मानवता पर्यावरण में तैरती हुई अतिरिक्त कार्बन की बढ़ती मात्रा को बर्दाश्त नहीं कर सकती है, इसलिए हमें इसे वापस बाहर निकालना होगा।
सभी उत्सर्जन बड़े स्रोतों से नहीं होते, जैसे बिजली संयंत्र या कारखाने, जहां हम बाहर आते ही CO2 को पकड़ सकते हैं। इसलिए हमें उत्सर्जन के दूसरे आधे हिस्से से निपटने की ज़रूरत है - कारों, विमानों से, गर्म स्नान करना, जबकि आपकी गैस भट्टी CO2 को बाहर कर रही है। इसका मतलब है कि CO2 को हवा से बाहर निकालना।
चूंकि CO2 हवा में जल्दी से मिल जाता है, इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि दुनिया में CO2 को कहां से हटाया गया है - निष्कासन का समान प्रभाव पड़ता है। इसलिए हम सीधे एयर कैप्चर तकनीक को वहीं रख सकते हैं जहां हम CO2 का उपयोग या भंडारण करने की योजना बना रहे हैं।
भंडारण की विधि भी महत्वपूर्ण है। CO2 को केवल 60 वर्षों या 100 वर्षों के लिए संग्रहीत करना पर्याप्त नहीं है। अगर अब से 100 साल बाद वह कार्बन पर्यावरण में वापस आ गया है, तो हमने केवल अपना ख्याल रखा था, और हमारे पोते-पोतियों को इसका फिर से पता लगाना होगा। इस बीच, दुनिया की ऊर्जा खपत लगभग की दर से बढ़ रही है 2% प्रति वर्ष.
लागत के अलावा, सीधे हवाई कब्जा के बारे में शिकायतों में से एक यह है कि यह ऊर्जा गहन है। क्या उस ऊर्जा के उपयोग को कम किया जा सकता है?
डायरेक्ट एयर कैप्चर में दो बड़े ऊर्जा उपयोग हवा में खींचने के लिए पंखे चला रहे हैं और फिर CO2 निकालने के लिए हीटिंग कर रहे हैं। दोनों के लिए ऊर्जा की मांग को कम करने के तरीके हैं।
उदाहरण के लिए, हम एक ऐसी सामग्री से रूबरू हुए जो सूखने पर CO2 को आकर्षित करती है और गीली होने पर छोड़ती है। हमने महसूस किया कि हम उस सामग्री को हवा में उजागर कर सकते हैं और यह CO2 के साथ लोड होगा। तब हम इसे गीला कर सकते हैं और यह होगा CO2 जारी करें एक तरह से जिसमें अन्य प्रणालियों की तुलना में बहुत कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है। अक्षय ऊर्जा से उत्पन्न ऊष्मा को जोड़ने से CO2 का दबाव और भी अधिक बढ़ जाता है, इसलिए हमारे पास जल वाष्प के साथ मिश्रित CO2 गैस होती है जिससे हम शुद्ध CO2 एकत्र कर सकते हैं।
यदि कैप्चर निष्क्रिय है तो हम और भी अधिक ऊर्जा बचा सकते हैं - यह आवश्यक नहीं है कि पंखे चारों ओर हवा उड़ा रहे हों; हवा अपने आप चलती है।
मेरी प्रयोगशाला ऐसा करने के लिए एक विधि बना रही है, जिसे कहा जाता है यांत्रिक पेड़. वे एक रासायनिक राल के साथ लेपित डिस्क के लंबे ऊर्ध्वाधर स्तंभ हैं, लगभग 5 फीट व्यास, डिस्क के साथ लगभग 2 इंच अलग, रिकॉर्ड के ढेर की तरह। जैसे ही हवा चलती है, डिस्क की सतह CO2 को अवशोषित करती है। लगभग 20 मिनट के बाद, डिस्क भर जाती हैं, और वे नीचे एक बैरल में डूब जाती हैं। हम CO2 को बंद वातावरण में छोड़ने के लिए पानी और भाप भेजते हैं, और अब हमारे पास जल वाष्प और CO2 का कम दबाव वाला मिश्रण है। हम बॉक्स को गर्म करने में लगी अधिकांश गर्मी को ठीक कर सकते हैं, इसलिए हीटिंग के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा काफी कम है।
नमी का उपयोग करके हम लगभग आधी ऊर्जा खपत से बच सकते हैं और शेष के लिए नवीकरणीय ऊर्जा का उपयोग कर सकते हैं। इसके लिए पानी और शुष्क हवा की आवश्यकता होती है, इसलिए यह हर जगह आदर्श नहीं होगा, लेकिन अन्य तरीके भी हैं।
क्या CO2 को लंबे समय तक सुरक्षित रूप से संग्रहीत किया जा सकता है, और क्या उस प्रकार का पर्याप्त भंडारण है?
मैंने 1990 के दशक में लॉस एलामोस में एक समूह का नेतृत्व करते हुए खनिज जब्ती की अवधारणा पर काम करना शुरू किया। दुनिया वास्तव में इस तथ्य का लाभ उठाकर CO2 को स्थायी रूप से दूर कर सकती है कि यह एक अम्ल है और कुछ चट्टानें आधार हैं। जब CO2 कैल्शियम से भरपूर खनिजों के साथ प्रतिक्रिया करता है, यह ठोस कार्बोनेट बनाता है। द्वारा CO2 का खनिजीकरण इस तरह, हम रख सकते हैं लगभग असीमित मात्रा में कार्बन स्थायी रूप से।
उदाहरण के लिए, वहाँ बहुत सारे बेसाल्ट - ज्वालामुखी चट्टान - हैं आइसलैंड जो CO2 . के साथ प्रतिक्रिया करता है और कुछ ही महीनों में इसे ठोस कार्बोनेट में बदल देता है। आइसलैंड बाकी दुनिया को कार्बन जब्ती के प्रमाण पत्र बेच सकता है क्योंकि यह दुनिया के बाकी हिस्सों के लिए CO2 को दूर रखता है।
टेक्सास में पर्मियन बेसिन में तेल उत्पादन से विशाल भूमिगत जलाशय भी हैं। बड़े खारे जलभृत हैं। उत्तरी सागर में, समुद्र तल से एक किलोमीटर नीचे, ऊर्जा कंपनी इक्विनोर एक गैस प्रसंस्करण संयंत्र से CO2 प्राप्त कर रही है और भंडारण कर रही है एक लाख टन CO2 प्रति वर्ष 1996 के बाद से, नॉर्वे के से परहेज CO2 रिलीज पर टैक्स. भूमिगत भंडारण की मात्रा जहां हम खनिज ज़ब्ती कर सकते हैं, हमें CO2 की आवश्यकता से कहीं अधिक है। सवाल यह है कि कितना साबित रिजर्व में बदला जा सकता है
.हम डायरेक्ट एयर कैप्चर का भी इस्तेमाल कर सकते हैं कार्बन लूप बंद करने के लिए - मतलब CO2 का पुन: उपयोग किया जाता है, कब्जा कर लिया जाता है और अधिक उत्पादन से बचने के लिए पुन: उपयोग किया जाता है। अभी, लोग ऊर्जा निकालने के लिए जीवाश्म ईंधन से कार्बन का उपयोग करते हैं। आप CO2 को सिंथेटिक ईंधन - गैसोलीन, डीजल या मिट्टी के तेल में परिवर्तित कर सकते हैं - जिसमें CO2 को मिलाकर कोई कार्बन नहीं है। हरे रंग का हाइड्रोजन अक्षय ऊर्जा के साथ बनाया गया। वह ईंधन आसानी से मौजूदा पाइपलाइनों के माध्यम से जहाज कर सकता है और वर्षों तक संग्रहीत किया जा सकता है, इसलिए आप बोस्टन में सर्दियों की रात में ऊर्जा का उपयोग करके गर्मी और बिजली का उत्पादन कर सकते हैं जिसे पिछली गर्मियों में पश्चिम टेक्सास में धूप के रूप में एकत्र किया गया था। "सिनफ्यूल" के एक टैंक में ज्यादा खर्च नहीं होता है, और यह बैटरी की तुलना में अधिक लागत प्रभावी है।
ऊर्जा विभाग ने कार्बन डाइऑक्साइड हटाने की लागत को 100 अमेरिकी डॉलर प्रति टन तक कम करने और एक दशक के भीतर इसे तेजी से बढ़ाने के लिए एक नया लक्ष्य निर्धारित किया है। इसे हकीकत बनाने के लिए क्या करना होगा?
डीओई मुझे डरा रहा है क्योंकि वे ऐसा कहते हैं जैसे तकनीक पहले से ही तैयार है। 30 वर्षों तक तकनीक की उपेक्षा करने के बाद, हम यह नहीं कह सकते कि ऐसी कंपनियां हैं जो इसे करना जानती हैं और हमें बस इसे आगे बढ़ाना है। हमें यह मान लेना चाहिए कि यह एक नई तकनीक है।
Climeworks व्यावसायिक रूप से प्रत्यक्ष कब्जा करने वाली सबसे बड़ी कंपनी है, और यह CO2 की बिक्री करती है लगभग $500 से $1,000 प्रति टन. यह बहुत ही महंगी। दूसरी ओर, $50 प्रति टन की दर से, दुनिया ऐसा कर सकती है। मुझे लगता है कि हम वहां पहुंच सकते हैं।
अमेरिका प्रति वर्ष लगभग 7 मिलियन टन CO2 की खपत करता है व्यापारी CO2 - सोचें कि फ़िज़ी ड्रिंक, अग्निशामक यंत्र, ग्रेन साइलो इसका उपयोग अनाज पाउडर को नियंत्रित करने के लिए करते हैं, जो एक विस्फोट का खतरा है। औसत कीमत $ 60- $ 150 है। तो $100 से नीचे आपके पास एक बाजार है।
आपको वास्तव में एक नियामक ढांचे की आवश्यकता है जो कहता है कि हम मांग करते हैं कि सीओ 2 को हटा दिया जाए, और फिर बाजार सीओ 2 के किलोटन पर कब्जा करने से सीओ 2 के गीगाटन पर कब्जा करने के लिए आगे बढ़ेगा।
10 साल में आप इस तकनीक को कहां जाते देखते हैं?
मुझे एक ऐसी दुनिया दिखाई दे रही है जो शायद धीरे-धीरे जीवाश्म ईंधन का परित्याग करती है, लेकिन लंबे समय तक सभी CO2 को पकड़ने और संग्रहीत करने का जनादेश है।
हमारी सिफारिश है कि जब कार्बन जमीन से बाहर आता है, तो उसे समान निष्कासन के साथ मिलाना चाहिए। यदि आप कोयले, तेल या गैस से जुड़े 1 टन कार्बन का उत्पादन करते हैं, तो आपको 1 टन दूर रखना होगा। यह एक ही टन होना जरूरी नहीं है, लेकिन एक होना चाहिए ज़ब्ती का प्रमाण पत्र यह आश्वासन देता है कि इसे हटा दिया गया है, और इसे 100 से अधिक वर्षों तक चलना है। यदि सभी कार्बन को जमीन से बाहर आने के क्षण से प्रमाणित किया जाता है, तो सिस्टम को धोखा देना कठिन होता है।
एक बड़ा अज्ञात यह है कि उद्योग और समाज कार्बन न्यूट्रल बनने के लिए कितना कठिन प्रयास करेंगे। जैसी कंपनियों को देखना उत्साहजनक है माइक्रोसॉफ्ट और स्ट्राइप ख़रीदना कार्बन क्रेडिट और CO2 को हटाने के लिए प्रमाण पत्र और काफी अधिक कीमत चुकाने को तैयार हैं।
नई तकनीक को घुसने में एक या दो दशक लग सकते हैं, लेकिन अगर आर्थिक खिंचाव है, तो चीजें तेजी से आगे बढ़ सकती हैं। पहला वाणिज्यिक जेट 1951 में उपलब्ध था। 1965 तक वे सर्वव्यापी थे।
के बारे में लेखक
क्लाउस लैकनर, इंजीनियरिंग के प्रोफेसर और नकारात्मक कार्बन उत्सर्जन केंद्र के निदेशक, एरिजोना राज्य विश्वविद्यालय
इस लेख से पुन: प्रकाशित किया गया है वार्तालाप क्रिएटिव कॉमन्स लाइसेंस के तहत। को पढ़िए मूल लेख.
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