Πώς να αντιμετωπίσουμε το ατμοσφαιρικό CO2 – Πρόληψη ή Θεραπεία;

Το Γεωλογικό Ινστιτούτο των ΗΠΑ (USGS) διακρίνει δύο βασικές κατηγορίες πηγών διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα: τις φυσικές πηγές και τις ανθρώπινες δραστηριότητες. Τα περισσότερα ζώα εκπνέουν διοξείδιο του άνθρακα ως μέρος της αναπνοής τους. Παράλληλα, πολλές ανθρώπινες δραστηριότητες προκαλούν εκπομπές, μεταξύ άλλων η παραγωγή ενέργειας με καύση άνθρακα, πετρελαίου ή φυσικού αερίου.

Το διοξείδιο του άνθρακα είναι ένα από τα βασικά αέρια του θερμοκηπίου που εκπέμπονται από την ανθρώπινη δραστηριότητα. Σε αντίθεση με το οξυγόνο και το άζωτο, που αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος της ατμόσφαιρας, απορροφά και επανεκπέμπει υπέρυθρη ακτινοβολία, περιορίζοντας την απώλεια θερμότητας από τη Γη προς το διάστημα.

Γιατί χρειάζεται λοιπόν να αντιμετωπίσουμε ένα αέριο που υπάρχει φυσικά στην ατμόσφαιρα; Επειδή η αυξημένη συγκέντρωσή του έχει σοβαρές συνέπειες για το κλίμα.

Γιατί πρέπει να αντιμετωπίσουμε το ατμοσφαιρικό CO2;

Το διοξείδιο του άνθρακα εξυπηρετεί έναν κρίσιμο ρόλο για τον πλανήτη μας, τη Γη. Το πρόβλημα δεν είναι η παρουσία του στην ατμόσφαιρα, αλλά η υπερβολική του ποσότητα. Αν δεν υπήρχε διοξείδιο του άνθρακα, θα ήταν σχεδόν αδύνατο το φυσικό φαινόμενο του θερμοκηπίου της Γης να διατηρεί τη μέση παγκόσμια επιφανειακή θερμοκρασία πάνω από το σημείο πήξης. Ωστόσο, εκλύοντας περισσότερο διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα, ενισχύουμε υπερβολικά το φυσικό φαινόμενο του θερμοκηπίου, οδηγώντας σε άνοδο της παγκόσμιας θερμοκρασίας πέρα από τα βιώσιμα επίπεδα. 

Η υπερβολική παρουσία του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρά μας

Σύμφωνα με έκθεση της Εθνικής Υπηρεσίας Ωκεανών και Ατμόσφαιρας των ΗΠΑ (NOAA), η παγκόσμια μέση συγκέντρωση CO₂ κοντά στην επιφάνεια αυξήθηκε το 2022 κατά 2,13 μέρη ανά εκατομμύριο (ppm), φθάνοντας τα 417,06 ppm. Ήταν περίπου 50% υψηλότερη από τα προβιομηχανικά επίπεδα. Το 2022 ήταν το ενδέκατο συνεχόμενο έτος με ετήσια αύξηση άνω των 2 ppm· πριν από το 2013 δεν είχε καταγραφεί ούτε μία ακολουθία τριών ετών με αυξήσεις τουλάχιστον 2 ppm.

Στην ατμόσφαιρα υπάρχουν και άλλα αέρια του θερμοκηπίου, όπως το μεθάνιο και το υποξείδιο του αζώτου. Ωστόσο, το διοξείδιο του άνθρακα έχει τη μεγαλύτερη συνολική συμβολή στην ανθρωπογενή θέρμανση από τα μακρόβια αέρια του θερμοκηπίου.

Στην αποτίμηση της NOAA για το 2021, ο Ετήσιος Δείκτης Αερίων του Θερμοκηπίου (AGGI) είχε τιμή 1,49. Αυτό σήμαινε ότι η άμεση θερμαντική επίδραση των μακρόβιων αερίων του θερμοκηπίου είχε αυξηθεί κατά 49% σε σχέση με το 1990. Το CO₂ αντιπροσώπευε σχεδόν τα δύο τρίτα αυτής της συνολικής επίδρασης.

Ατμοσφαιρικό CO₂: βασικός παράγοντας της κλιματικής αλλαγής

Πρέπει να αντιμετωπίσουμε το διοξείδιο του άνθρακα με προγραμματισμό και στρατηγική, επειδή συμβάλλει περισσότερο στην κλιματική αλλαγή. 

Η καύση ορυκτών καυσίμων είναι ο μεγαλύτερος παράγοντας αυτής της αύξησης του ατμοσφαιρικού διοξειδίου του άνθρακα. Οι εκπομπές από την καύση ορυκτών καυσίμων έχουν αυξηθεί από 10,9 δισεκατομμύρια τόνους ετησίως τη δεκαετία του 1960 σε περίπου 36,6 δισεκατομμύρια τόνους ετησίως το 2022. 

Ενδεικτικό της κλίμακας της μεταβολής είναι ότι, σύμφωνα με την ίδια ανακοίνωση της NOAA το 2023, η συγκέντρωση CO₂ ήταν συγκρίσιμη με εκείνη πριν από περίπου 4,3 εκατομμύρια χρόνια. Τότε η στάθμη της θάλασσας ήταν περίπου 75 πόδια, δηλαδή 23 μέτρα, υψηλότερη από τη σημερινή και η μέση θερμοκρασία περίπου 7 βαθμούς Φαρενάιτ, δηλαδή 3,9 °C, πάνω από τα προβιομηχανικά επίπεδα.

Αυτή η σύγκριση δείχνει γιατί έχει σημασία να περιορίσουμε τη συσσώρευση CO₂, χωρίς να σημαίνει ότι οι συνθήκες εκείνης της εποχής θα επανεμφανιστούν αμέσως.

Δεν είναι περίεργο που η αντιμετώπιση του ατμοσφαιρικού διοξειδίου του άνθρακα έχει γίνει κεντρική ανησυχία παγκοσμίως. Το ερώτημα είναι, πώς θα το αντιμετωπίσουμε; Θα το δούμε ως πρόβλημα που μπορεί να θεραπευτεί, να διορθωθεί και να αντιστραφεί; Ή θα το θεωρήσουμε κάτι που πρέπει να προληφθεί και να σταματήσει η περαιτέρω επιδείνωση πριν γίνει ανυπόφορο. 

Αν και θα ήταν πρόωρο να κρίνουμε τόσο νωρίς, πρέπει να γνωρίζουμε τις λύσεις που αναπτύσσονται γύρω μας για να κατανοήσουμε τις προοπτικές και τις πιθανές λύσεις που σκέφτεται η παγκόσμια επιστημονική κοινότητα. 

Κάντε κλικ εδώ για να μάθετε για επενδύσεις σε μετοχές βιοτεχνολογίας με εφαρμογές στην αντιμετώπιση της υπερθέρμανσης του πλανήτη.

Φωτοβολταϊκά πάρκα: αποτελεσματικότερα από τη δάσωση σε ξηρές περιοχές;

Το Ινστιτούτο Weizmann παρουσίασε μελέτη που συγκρίνει τα κλιματικά οφέλη της εγκατάστασης φωτοβολταϊκών πάρκων με εκείνα της φύτευσης δασών σε ξηρές περιοχές.

Τα φωτοβολταϊκά πάρκα είναι εκτάσεις με ηλιακά πάνελ που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια. Η υποκατάσταση ηλεκτροπαραγωγής από άνθρακα ή φυσικό αέριο αποφεύγει εκπομπές CO₂. Η μελέτη εξέτασε αυτό το όφελος μαζί με τη θέρμανση που προκαλεί η χαμηλότερη ανακλαστικότητα των σκοτεινών πάνελ, συγκρίνοντάς τα με τη δάσωση.

Οι ερευνητές Rafael Stern και Jonathan Muller εξηγούν ότι, στις ξηρές περιοχές που εξέτασαν, τα φωτοβολταϊκά πάρκα προσφέρουν πολύ μεγαλύτερο κλιματικό όφελος από τη φύτευση δασών. Η διαπίστωση αφορά αυτές τις συνθήκες και δεν αποτελεί γενική σύσταση αντικατάστασης των δασών.

Σύμφωνα με τη σύγκριση των ερευνητών, σε ξηρά περιβάλλοντα τα φωτοβολταϊκά μπορούσαν να αντισταθμίσουν αντίστοιχη ποσότητα εκπομπών καταλαμβάνοντας έως και το ένα εκατοστό της έκτασης ενός δάσους. Τα πάνελ αποφεύγουν εκπομπές από την ηλεκτροπαραγωγή· δεν απορροφούν CO₂ όπως τα δέντρα.

Ωστόσο, ενώ κατανοούμε τα επιτεύγματα αυτών των καινοτομιών και σημειώνουμε τα οφέλη που προσφέρει η μελέτη, πρέπει επίσης να θυμόμαστε ότι αυτά τα ηλιακά πάνελ δεν μπορούν ποτέ να αντικαταστήσουν τα δάση μας. Τα δάση εξυπηρετούν πολλούς περισσότερους σκοπούς πέρα από τη μείωση των εκπομπών, όπως η διατήρηση του παγκόσμιου κύκλου βροχής, η διατήρηση της βιοποικιλότητας και πολλά άλλα. 

Παράλληλα αναπτύσσονται και άλλες τεχνολογίες για τον περιορισμό ή την αξιοποίηση του διοξειδίου του άνθρακα. Ένα επιχειρηματικό παράδειγμα είναι η προσέγγιση «Carbon Rainbow» της Unilever.

1.Unilever

Με το Carbon Rainbow, η Unilever ταξινομεί εναλλακτικές πηγές άνθρακα για τα συστατικά των προϊόντων της, με στόχο τη μείωση της χρήσης ορυκτών πρώτων υλών. Στη δική της ταξινόμηση, ο μωβ άνθρακας προέρχεται από δεσμευμένο CO₂, ο μπλε από θαλάσσιες πηγές, ο πράσινος από φυτά και ο γκρι από πλαστικά απόβλητα.

Η κατηγορία του μωβ άνθρακα αφορά τη δέσμευση άνθρακα από βιομηχανικές εκπομπές ή από τον αέρα και τη μετατροπή του σε χρήσιμα συστατικά. Η Unilever επιδιώκει να ενσωματώνει αυτά τα συστατικά σε καταναλωτικά προϊόντα με βιοδιασπώμενες συνθέσεις. Πρόκειται για αξιοποίηση άνθρακα και όχι κατ’ ανάγκη για μόνιμη απομάκρυνσή του από την ατμόσφαιρα.

Σύμφωνα με τον Jon Hague, τότε επικεφαλής του Clean Future, Science and Technology στον τομέα Home Care της Unilever, η εταιρεία είχε παρουσιάσει κάψουλες πλυντηρίου OMO στην Κίνα, υγρό πιάτων Sunlight στη Νότια Αφρική και υγρό πλυντηρίου Coral στη Γερμανία με αυτή την προσέγγιση. Ο Hague περιέγραφε την αλλαγή στη χημεία των προϊόντων ως ευκαιρία ανάπτυξης των εμπορικών σημάτων και μείωσης της χρήσης ορυκτών πρώτων υλών.

Το 2022 η Unilever κατέγραψε ετήσιο κύκλο εργασιών περίπου 60,1 δισ. ευρώ, λειτουργικό περιθώριο 17,9% και καταβολή μερισμάτων ύψους 4,3 δισ. ευρώ.

2. Linde Engineering

Η Linde Engineering παρουσιάζει τη λύση δέσμευσης άνθρακα HISORP® CC με προσρόφηση ως προσθήκη στο χαρτοφυλάκιό της για τη δέσμευση άνθρακα. Συνδυάζει τεχνολογίες προσρόφησης και κρυογενικού διαχωρισμού και μπορεί να διαμορφωθεί για διαφορετικές συγκεντρώσεις τροφοδοσίας, απαιτήσεις καθαρότητας και φυσικές καταστάσεις του τελικού CO₂.

Η λύση προορίζεται για CO₂ σε καυσαέρια ηλεκτροπαραγωγής και χαλυβουργίας, αέρια διεργασίας από αναμόρφωση μεθανίου με ατμό, παραγωγή τσιμέντου και υδρογόνου, καθώς και ρεύματα πλούσια σε CO₂ από οξυκαύση ή χημικές διεργασίες. Δεσμεύει το αέριο σε βιομηχανικές πηγές πριν εκλυθεί στην ατμόσφαιρα.

Εκτός από τη δέσμευση, μπορεί να γίνει καθαρισμός του CO₂ ώστε να πληροί τις προδιαγραφές συγκεκριμένων βιομηχανικών χρήσεων, όπως τα τρόφιμα, τα ποτά και οι ηλεκτρονικές εφαρμογές.

Το δεσμευμένο CO₂ μπορεί επίσης να προετοιμαστεί για μόνιμη γεωλογική αποθήκευση, περιορίζοντας την κλιματική επίδραση βιομηχανικών διεργασιών. Η Linde αναφέρει ποσοστό δέσμευσης έως 99,7% για κατάλληλα σχεδιασμένα συστήματα HISORP® CC.

Η διεργασία λειτουργεί με ηλεκτρική ενέργεια και μπορεί να τροφοδοτηθεί από ανανεώσιμες πηγές, χωρίς να απαιτεί ατμό. Αυτό αποφεύγει τις πρόσθετες εκπομπές που θα συνδέονταν με την παραγωγή ατμού· το συνολικό αποτύπωμα εξαρτάται και από την ηλεκτροδότηση και τον εξοπλισμό. Οι προκατασκευασμένες μονάδες περιορίζουν τις εργασίες εγκατάστασης, δεν απαιτούν διαχείριση ή απόρριψη χημικού διαλύματος πλύσης και δεν είναι ευαίσθητες στην παρουσία οξυγόνου.

Η Linde ανακοίνωσε τα αποτελέσματα του 2022 τον Φεβρουάριο του 2023, με ετήσιες πωλήσεις 33 δισ. δολαρίων ΗΠΑ. 

3. Edinburgh Sensors 

Η Edinburgh Sensors κατασκευάζει αισθητήρες υπερύθρων για την παρακολούθηση αερίων. Η ελβετική Climeworks χρησιμοποιεί τον Gascard NG για να μετρά το CO₂ που δεσμεύεται στις εγκαταστάσεις της. Ο αισθητήρας παρακολουθεί τη διεργασία· δεν δεσμεύει ο ίδιος το αέριο.

Ο Gascard NG διαθέτει ενσωματωμένη αντιστάθμιση θερμοκρασίας και ατμοσφαιρικής πίεσης σε πραγματικό χρόνο και μπορεί να ενσωματωθεί σε συστήματα με πρόσθετες τεχνολογίες ανίχνευσης. Διατίθενται εκδόσεις για CO₂, μεθάνιο ή μονοξείδιο του άνθρακα, με τον εξοπλισμό να ρυθμίζεται για έναν τύπο αερίου κάθε φορά.

Η Edinburgh Sensors, που αναφέρεται ως εταιρεία με έτος ίδρυσης το 1974 και έδρα στο Livingston του West Lothian στη Σκωτία, είναι μη εισηγμένη εταιρεία. 

4. Climeworks

Η Climeworks έχει αναπτύξει τεχνολογία άμεσης δέσμευσης από τον αέρα (DAC) για την αφαίρεση CO₂ απευθείας από την ατμόσφαιρα. Χρησιμοποιεί ηλεκτρική ενέργεια και θερμότητα από ανανεώσιμες πηγές, ενεργειακή αξιοποίηση αποβλήτων ή άλλες πηγές απορριπτόμενης θερμότητας, ανάλογα με την εγκατάσταση.

Η διεργασία περιλαμβάνει τρία βασικά στάδια. Ένας ανεμιστήρας διοχετεύει αέρα σε συλλέκτη με φίλτρο που συγκρατεί μόρια CO₂. Όταν το φίλτρο κορεστεί, ο συλλέκτης κλείνει και θερμαίνεται περίπου στους 100 °C, απελευθερώνοντας το CO₂ για συλλογή και περαιτέρω διαχείριση.

Η Climeworks αναφέρει τα εξής πλεονεκτήματα της προσέγγισής της:

1. Ευελιξία χωροθέτησης, με την προϋπόθεση κατάλληλης ενεργειακής τροφοδοσίας και υποδομών.
2. Αρθρωτή σχεδίαση που επιτρέπει επέκταση και μέτρηση της δεσμευμένης ποσότητας.
3. Σχετικά μικρές απαιτήσεις γης.

Για την Orca στην Ισλανδία, η ονομαστική δυναμικότητα δέσμευσης είναι έως 4.000 τόνοι CO₂ ετησίως. Η Climeworks διευκρίνισε τον Νοέμβριο του 2023 ότι αυτό αντιστοιχεί σε σχεδιασμένη καθαρή απομάκρυνση έως περίπου 3.000 τόνους, μετά τις σχετικές απώλειες και εκπομπές, και ότι η μέγιστη ετήσια επίδοση δεν είχε ακόμη επιτευχθεί. Η αρχική σύγκριση με δέντρα χρησιμοποιούσε έκταση 0,42 acre, περίπου 1.700 τ.μ., 220 δέντρα και εκτιμώμενη απορρόφηση 22 κιλών ανά δέντρο τον χρόνο: περίπου 4,8 τόνους συνολικά. Είναι ενδεικτική σύγκριση παραδοχών και όχι μέτρηση της πραγματικής ετήσιας λειτουργίας της Orca.

Τον Απρίλιο του 2022 η Climeworks ολοκλήρωσε χρηματοδότηση με ίδια κεφάλαια ύψους 650 εκατ. δολαρίων ΗΠΑ.

Από την ενημέρωση στην πράξη

Κυβερνήσεις, διεθνείς οργανισμοί, ερευνητικά ιδρύματα, μεγάλες επιχειρήσεις, νεοφυείς εταιρείες και καταναλωτές αναγνωρίζουν όλο και περισσότερο τους κινδύνους της κλιματικής αλλαγής.

Η γνώση του ρόλου του CO₂ ενθαρρύνει νέες τεχνολογίες και πρακτικές. Η αποφυγή εκπομπών και η απομάκρυνση ήδη εκπεμφθέντος άνθρακα είναι συμπληρωματικές προσεγγίσεις. Η έκταση του οφέλους τους θα εξαρτηθεί από την αποτελεσματικότητα, την κλίμακα εφαρμογής και τη διατήρηση των μειώσεων στον χρόνο.

Κάντε κλικ εδώ για να μάθετε γιατί η γεωμηχανική μπορεί να αποτελέσει ένα από τα εργαλεία αντιμετώπισης της κλιματικής αλλαγής.