Miten torjua ilmakehän CO2 – Ennaltaehkäisy vai hoito?

Yhdysvaltain maantieteellinen tutkimuslaitos United States Geological Survey on tunnistanut kaksi pääasiallista hiilidioksidikaasun lähdettä ilmakehään: luonnolliset lähteet ja ihmistoiminnan lähteet. Useimmat maapallolla elävät eläimet ovat luonnollisia hiilen lähteitä, koska ne hengittävät ulos hiilidioksidia jätteenä. Kuitenkin monet ihmistoiminnot aiheuttavat hiilidioksidipäästöjä. Näihin toimintoihin kuuluvat ihmiskunnan keskeisimmät toiminnot, kuten energian tuotanto polttamalla hiiltä, öljyä tai maakaasua. 

Hiilidioksidi on yleisimmin tuotettu kasvihuonekaasu, kaasu Maapallon ilmakehässä, joka sitoo lämpöä. Ominaisuutena hiilidioksidi eroaa hapesta ja typestä – kaasuista, jotka muodostavat suurimman osan ilmakehästämme – sillä se absorboi Maan pinnalta säteilevän lämmön ja vapauttaa sen takaisin Maahan.

Mutta jos hiilidioksidi on näin luonnollinen ilmiö, miksi meidän täytyy puuttua siihen? Se johtuu sen aiheuttamista seurauksista Maapallolle.

Miksi meidän täytyy puuttua ilmakehän CO2:een?

Hiilidioksidi täyttää keskeisen tehtävän planeetallamme Maapallolla. Ongelma ei ole sen läsnäolossa ilmakehässä, vaan sen liiallisessa määrässä. Jos hiilidioksidia ei olisi, olisi lähes mahdotonta, että Maan luonnollinen kasvihuoneilmiö pitää keskimääräisen globaalin pintalämpötilan pakkasen yläpuolella. Mutta lisäämällä hiilidioksidia ilmakehään, tehostamme luonnollista kasvihuoneilmiötä, mikä johtaa globaalin lämpötilan nousuun kestämättömille tasoille.

Hiilidioksidin liiallinen läsnäolo ilmakehässämme

Raportin mukaan julkaistu National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) -laitoksen toimesta, hiilidioksidin kasvu ilmakehässämme jatkuu nopeasti. Vuonna 2022 hiilidioksidin globaali pintakeskiarvo nousi 2,13 ppm:lla 417,06 ppm:iin. Raportti totesi myös, että hiilidioksidin pitoisuus ilmakehässä on 50 % korkeampi kuin esiteollisina aikoina. Vuosi 2022 oli 11. peräkkäinen vuosi, jolloin hiilidioksidi kasvoi yli kaksi ppm:ä vuosittain. Ennen vuotta 2013 hiilidioksidi ei koskaan kasvanut yli kaksi ppm:ä kolmen peräkkäisen vuoden ajan.

Ilmakehässämme on myös muita kasvihuonekaasuja, kuten metaania ja typpioksidia. Mutta mikään niistä ei vaikuta ilmaston lämpenemiseen yhtä paljon kuin hiilidioksidi.

NOAA:n mukaan Annual Greenhouse Gas Index (AGGI) oli 1,49 vuoden 2021 lopussa. Indeksi osoitti, että ihmisen tuottamien kasvihuonekaasujen suora lämmitysvaikutus oli noussut 49 % yli vuoden 1990 tason. Vielä tärkeämpää on, että lähes kaksi kolmasosaa kokonaislämpötilojen epätasapainosta johtui hiilidioksidista.

Ilmakehän hiilidioksidi: tärkein ilmastonmuutoksen aiheuttaja

Meidän on puututtava hiilidioksidiin suunnitelmallisesti ja strategisesti, koska se vaikuttaa eniten ilmastonmuutokseen.

Fossiilisten polttoaineiden polttaminen on ollut suurin tekijä tähän eksponentiaaliseen ilmakehän hiilidioksidin nousuun. Fossiilisten polttoaineiden polttamisesta aiheutuvat päästöt ovat nousseet 10,9 miljardista tonnista vuodessa 1960-luvulla noin 36,6 miljardiin tonniin vuodessa 2022.

Entistä huolestuttavampi kuva on se, että nykyinen hiilidioksidin määrä ilmakehässä on verrattavissa siihen, mitä se oli 4,3 miljoonaa vuotta sitten. Silloin merenpinta oli noin 75 jalkaa (noin 23 metriä) korkeampi kuin nykyään, ja keskilämpötila oli 7 °F (noin 4 °C) korkeampi kuin esiteollisina aikoina.

Ei kehittämällä tehokasta tapaa puuttua ilmakehän hiilidioksidiin olisi yhtä kuin yritykset, vaikka tahattomat, palata tuohon aikaan.

Ei ole yllättävää, että ilmakehän hiilidioksidin käsittely on noussut maailmanlaajuiseksi keskeiseksi huolenaiheeksi. Kysymys on, miten me siihen puutumme? Näkymmekö sen ongelmana, jota voidaan hoitaa, parantaa ja kääntää? Vai näemmekö sen asian, joka on estettävä ja pysäytettävä ennen kuin se muuttuu pelottavan hallitsemattomaksi?

Vaikka olisi ennenaikaista tehdä tuomioita näin aikaisessa vaiheessa, meidän on oltava tietoisia ympärillämme kehitettävistä ratkaisuista ymmärtääksemme tieteellisen yhteisön maailmanlaajuisia visioita ja mahdollisia ratkaisuja.

Klikkaa tästä oppiaksesi kaiken bioteknologiaosakkeisiin sijoittamisesta, jotka työskentelevät ilmaston lämpenemisen torjumiseksi.

Aurinkovoimalat: parempi tapa torjua ilmastonmuutosta kuin metsitys?

Weizmannin tiedeinstituutti on äskettäin toteuttanut tutkimuksen joka osoittaa aurinkovoimaloiden rakentamisen edut metsien istuttamisen sijaan kuumilla alueilla.

Mutta mitä aurinkovoimalat ovat? Ne ovat ‘metsä’, joka on rakennettu aurinkopaneeleista. Tutkimus ehdottaa pimeänväristen aurinkopaneelien täyttämän alueen rakentamista, mikä vaikuttaa myönteisesti ilmastoon korvaamalla perinteisiä fossiilisia polttoaineita, kuten hiiltä tai kaasua, käyttävät voimalaitokset. Haitallisten kasvihuonekaasupäästöjen vähentäminen auttaa ilmastoa kääntämällä hiilidioksidin, metaanin tai typpioksidin vaikutuksia.

Dr. Rafael Sternin ja Dr. Jonathan Mullerin, projektiin osallistuneiden kahden tutkijan mukaan, tutkimus ‘todistaa kiistatta, että kuumilla alueilla, joilla suurin osa avoimesta maasta sijaitsee, aurinkovoimaloiden rakentaminen on paljon tehokkaampaa kuin metsien istuttaminen ilmastokriisin ratkaisemiseksi.’

Nämä aurinkopaneelit, vaikka ovatkin paljon pienempiä kuin metsät, voivat kompensoida saman määrän päästöjä. Tarkemmin sanottuna, saman määrän päästöjen kompensoimiseksi nämä aurinkometsät tarvitsevat vain sadasosan siitä tilasta, mitä perinteinen metsä vaatisi.

Kuitenkin, vaikka ymmärrämme näiden innovaatioiden saavutuksia ja kirjaamme tutkimuksen tarjoamat hyödyt, meidän on myös pidettävä mielessä, että nämä aurinkopaneelit eivät koskaan voi korvata metsiämme. Metsät palvelevat monia muita tarkoituksia kuin pelkästään päästöjen vähentäminen, kuten globaalin sadekierroksen turvaaminen, biodiversiteetin ylläpitäminen ja paljon muuta.

On olemassa useita muita innovaatioita ja aloitteita, joilla pyritään paremmin torjumaan hiilidioksidia. Jotkut näistä tapahtuvat myös yritystasolla. Unileverin kehittämä värisateenkaiden käsite on yksi tällainen esimerkki.

1.Unilever

Unilever on kehittänyt Colour Rainbow -konseptin tunnistaakseen vaihtoehtoisia hiilen lähteitä, jotka voivat korvata fossiilisista polttoaineista peräisin olevan, uusiutumattoman hiilen. Carbon Rainbow koostuu violetista hiilestä (Carbon Dioxide), sinisestä hiilestä (merelliset lähteet), vihreästä hiilestä (kasvit) ja harmaasta hiilestä (muovijäte).

Kuten heidän luokittelunsa osoittaa, violetti hiili käsittelee suoraan ilmakehän hiilidioksidia. Se viittaa konseptiin ja hyötyihin, jotka syntyvät hiilidioksidin talteenotosta teollisuuden päästöistä tai ilmakehästä. Kuluttajatuotteiden jättiläisenä Unileverin innovatiivinen konsepti pyrkii talteenottamaan violetin hiilen ja jalostamaan sen hyödyllisiksi ainesosiksi, jotta se voidaan lähettää tuotantoon ja muuttaa käyttökelpoiseksi kuluttajatuotteeksi. Tuote valmistetaan siten, että sen hävittämisen jälkeen sen jäänteet palaavat ympäristöön, kun koostumus hajoaa.

Jon Hague:n mukaan, Unileverin Home Care -osaston Clean Future, Science and Technology -johtaja, yritys on jo lanseerannut OMO -pesuainekapseleita Kiinassa, Sunlight -astianpesuaineen Etelä-Afrikassa ja Coral -pesuaineen Saksassa. Mr. Hague:n mukaan “Se on vain yksi esimerkki siitä, miten uudistamme Home Care -tuotteidemme kemiaa luodaksemme kasvumahdollisuuksia brändeillemme samalla kun vähennämme fossiilisten polttoaineiden käyttöä.”

Vuonna 2022 Unileverilla oli vuosittainen liikevaihto yli 60 miljardia euroa, operatiivinen kate lähes 18 % ja yli 4,3 miljardia euroa jaettuina osinkoina.

2. Linde Engineering

Linde Engineering asettaa HISORP® CC adsorptiopohjaisen hiilen talteenotto -ratkaisun uusimpana lisäyksenä sen hiilen talteenotto -portfolioon. Se on yhteensopiva laajan hiilenlähteiden valikoiman kanssa ja kykenee toimittamaan CO2-tuotteen halutussa konsentraatiossa ja fysikaalisessa tilassa.

Ratkaisu pystyy käsittelemään ilmakehän CO2:ta, joka syntyy voimalaitosten savukaasuista, integroitujen terästehtaiden sivukaasuista, höyrymetaanin reformoinnin savukaasuista, sementin ja vedyn tuotannon prosessikaasuista sekä hiilidioksidipitoisista virtauksista, jotka syntyvät oxy-polttoprosessista ja kemianteollisuudesta.

Nämä ratkaisut eivät ainoastaan pysty talteenottamaan ja estämään hiilidioksidin sekoittumista ilmakehään, vaan myös puhdistamaan sen teollisuuden eri käyttötarkoituksiin vaadittavalle tasolle. Teollisuudenalat, joille puhdistettu hiilidioksidi toimitetaan, sisältävät elintarvike- ja juomateollisuuden sekä elektroniikkasovellukset.

Ratkaisu voi myös sitoa CO2:ta lievittääkseen hiilipohjaisista polttoaineista riippuvien teollisuusprosessien ilmastovaikutuksia. Linde Engineeringin HISORP® CC lupaa saavuttaa talteenottoasteen jopa 99,7 %.

Ratkaisu on myös hyödyllinen, koska se toimii täysin sähkövoimalla ja voi toimia 100 % uusiutuvalla energialla. Koska se ei kuluta höyryä, sen CO2-jalanjälki on nolla. Ratkaisu toimitetaan esivalmistettuina skid-yksiköinä, jotka vaativat minimaalisia rakennusponnistuksia. Se ei myöskään vaadi kemikaalien käsittelyä, sekoittamista tai hävittämistä eikä ole herkkä hapelle.

Linde raportoi täyden vuoden ja neljännen neljänneksen 2022 tuloksensa helmikuussa 2023, vuosimyynnillä US$33 billion.

3. Edinburgh Sensors 

Edinburgh Sensorsin ratkaisu on infrapunasensorikaasu, joka valvoo otetun CO2:n tasoja. Sveitsiläinen Climeworks, hiilidioksidin ilmakehän talteenottoon erikoistunut yritys, käyttää Gascard NG hiilidioksidin vähentämiseen ilmakehässä.

Gascard NG:ssä on reaaliaikainen lämpö- ja ilmanpainekorjaus sisäänrakennettujen antureiden avulla. Se voi myös sisällyttää lisäkaasujen havaitsemisteknologioita. Hiilidioksidin lisäksi Gascard NG voi myös havaita ja mitata ilmakehän metaania ja hiilimonoksidia.

Vuonna 1974 perustettu ja Livingstonessa, West Lothianissa, Yhdistyneessä kuningaskunnassa pääkonttorin omaava Edinburgh Sensors on yksityinen yritys.

4. Climeworks

Yksi tämän alan innovatiivisimmista yrityksistä on Climeworks, joka on kehittänyt suoran ilman talteenotto -teknologian hiilidioksidin suoraan ilmasta talteenottamiseksi. Se vähentää ilmakehän CO₂-pitoisuutta käyttämällä ainoastaan uusiutuvaa energiaa, jäteenergiaa tai muuta jätölämpöä energialähteenä.

Tarkemmin sanottuna Climeworksin suoran ilman talteenotto -teknologia on kolmen vaiheen prosessi. Ensimmäisessä vaiheessa ilmaa vedetään keräimen sisällä sijaitsevan puhaltimen kautta suodattimen läpi, joka on sijoitettu keräimeen, ja hiilidioksidipartikkelit sitoutuvat. Keräin sulkeutuu, kun suodatin on täysin täynnä hiilidioksidia. Prosessin aikana lämpötila nousee noin 100 °C:een, mikä lopulta saa suodattimen vapauttamaan hiilidioksidin keräystä varten.

Climeworksin ratkaisulla on useita etuja:

1. Se on sijainti riippumaton.
2. Se on erittäin skaalautuva ja mitattavissa.
3. Se on erittäin tilatehokas ratkaisu.

Climeworks väittää tarvitsevansa vähemmän maata kuin monet muut tekniikat. 0,42 hehtaarin (noin 0,17 hehtaaria) alueella Climeworks Orca -laitos voi poistaa vuodessa 4 000 tonnia CO₂:ta ilmasta, lähes 1 000 kertaa tehokkaammin kuin puut. Samalle alueelle mahtuisi noin 220 puuta, joiden arvioitu kapasiteetti on 22 kg per puu, mikä tuottaisi vain 4,62 tonnia CO₂:n poistumista vuodessa.

Huhtikuussa 2022 Climeworks suoritti osakepääoman keruun, jonka määrä oli USD 650 million.

Tietämyksen myötä odottaa enemmän toimia

Hyvä uutinen on, että maailma, mukaan lukien hallitukset, kansainväliset organisaatiot, tutkimuslaitokset, suuryritykset, innovatiiviset startupit ja ennen kaikkea yksittäiset kuluttajat, ovat kaikki tietoisia ilmastonmuutoksen mahdollisesti aiheuttamista tuhoisista vaikutuksista tälle planeetalle ja sen tulevaisuudelle.

Sidosryhmillä on myös laaja tieto siitä, miten ilmakehän CO2 aiheuttaa globaalia lämpenemistä, joka on ilmastonmuutoksen pääasiallinen syy. Tämä tietoisuus on alkanut tuottaa tuloksia uusien ja innovatiivisten ratkaisujen myötä, jotka tulevat päivittäin. On vain ajan kysymys, että ihmiskunta tekee merkittävän käänteen ilmakehän hiilidioksidin vaikutuksen ja sen sisällä pidetyn lämmön suhteen.

Klikkaa tästä oppiaksesi, miksi geoinsinööritaito saattaa pitää avainta ilmastonmuutokseen.