Enerhiya
Alternatibong Panggatong – Paano Makakatulong ang Liwanag sa Pag-repurpose ng Carbon Dioxide
Idagdag ang Securities.io sa mga gusto mong mapagkunan sa Google
Isa sa pinakamalaking sanhi ng pagbabago ng klima ay ang carbon dioxide (CO2). Bilang isang mahalagang greenhouse gas, ang CO2 ay resulta ng pagsunog ng mga fossil fuel (tulad ng langis, karbon, at natural na gas). Ito rin ay nangyayari nang natural sa pamamagitan ng paghinga ng tao, paghinga ng halaman, at mga pagputok ng bulkan.
Ang mga kagubatang nagbabaga ay isa pang pangunahing dahilan ng paglabas ng CO2, na tinatayang 2,170 milyong metrikong tonelada ang nailabas noong 2023 lamang.
Ang bagong pag-aaral natuklasan na ang mga emisyon ng CO2 mula sa mga kagubatang nagbabaga ay talagang tumaas ng nakamamanghang 60% sa buong mundo sa nakalipas na 23 taon.
Pinamunuan ng University of East Anglia (UEA), hinati ng pag-aaral ang mga rehiyon ng mundo sa tinatawag na ‘pyromes,’ na mga lugar kung saan ang mga pattern ng kagubatang nagbabaga ay apektado ng magkatulad na kontrol sa klima, tao, at kapaligiran.
Sa ganitong paraan, sinuri ng pag-aaral ang mga pagkakaiba sa pagitan ng kagubatang nagbabaga sa kagubatan at sa labas ng kagubatan, na nagbubunyag ng mga pangunahing salik na nagtutulak sa kamakailang pagtaas ng aktibidad ng kagubatang nagbabaga.
Ayon sa pag-aaral, halos triple ang CO2 na inilabas mula sa mga sunog sa isa sa pinakamalalaking pyromes mula 2001 hanggang 2023. Ang mga pyromes na ito, na sumasaklaw sa mga boreal forest sa Eurasia at Hilagang Amerika, ay may ilan sa pinaka-sensitibong kagubatan sa hilagang boreal.
Nakakita ng makabuluhang pagtaas sa mas malawak na saklaw ng mga extratropical na kagubatan, na nagdadagdag ng karagdagang kalahating bilyong tonelada ng carbon dioxide bawat taon. Ang sentro ng mga emisyon ng CO2 ay lumilipat din patungo sa mga extratropics, malayo sa mga tropikal na kagubatan.
Ang pagtaas ng mga emisyon ay kaugnay ng pagdami ng mga kondisyon ng panahon na pabor sa sunog, tulad ng mainit at tuyong kalagayan na nakikita sa mga heatwave at tagtuyot. Bukod pa rito, ang pagtaas ng bilis ng paglago ng kagubatan ay nagdudulot ng mas maraming vegetasyon na nagsisilbing panggatong. Ang mga trend na ito ay higit pang sinusuportahan ng pagtaas ng temperatura sa mataas na hilagang latitud, na nangyayari nang dalawang beses na mas mabilis kaysa sa antas ng buong mundo.
Hindi lamang tumaas nang malaki ang lawak ng mga kagubatang nagbabaga sa kagubatan, kundi tumataas din ang kanilang kalubhaan sa nakalipas na dalawang dekada.
Ang rate ng pagkasunog ng carbon, na sumusukat sa kalubhaan ng sunog batay sa carbon na inilabas kada yunit ng nasunog na lupain, ay tumaas ng hanggang 50% sa mga kagubatan sa buong mundo sa panahong ito. Ayon kay Dr. Matthew Jones, pangunahing may-akda mula sa Tyndall Centre for Climate Change Research sa UEA:
“Ang pagtaas sa parehong lawak at kalubhaan ng mga kagubatang nagbabaga ay nagdulot ng dramatikong pagtaas sa dami ng carbon na inilalabas ng mga kagubatang nagbabaga sa buong mundo. Ang nakakagulat na pagbabago sa pandaigdigang heograpiya ng mga sunog ay nagaganap din, at ito ay pangunahing ipinaliwanag ng lumalaking epekto ng pagbabago ng klima sa mga boreal forest ng mundo.”
Ang Epekto ng mga Kagubatang Nagbabaga sa Mga Pagsisikap sa Carbon Sequestration
Ang mga siyentipiko mula sa iba’t ibang panig ng mundo ay nagsama-sama para sa bagong pag-aaral at nagbabala na upang maiwasan ang patuloy na pagtaas ng mga kagubatang nagbabaga, kailangan nating tugunan ang mga pangunahing dahilan ng pagbabago ng klima.
“Upang maprotektahan ang mahahalagang ekosistema ng kagubatan mula sa tumitinding banta ng mga kagubatang nagbabaga, kailangan nating pigilan ang pag-init ng mundo, at ito ay naglilinaw kung bakit napakahalaga na mabilis na umusad patungo sa net zero na emisyon.”
– Dr. Jones, isang NERC Independent Research Fellow
Ang mga kagubatan mismo ay may mahalagang papel sa pagtupad sa mga internasyonal na layunin sa klima. Sila, sa katunayan, tumutulong na alisin ang CO2 mula sa atmospera sa pamamagitan ng pagiging carbon sink.
Ganito ito gumagana: sumisipsip ang mga kagubatan ng carbon dioxide mula sa atmospera at iniimbak ito sa anyo ng biomass, patay na kahoy, mga dumi, at lupa, na tinatawag na carbon sequestration, at ito ay nagpapababa ng bilis ng pag-init ng mundo.
Dahil dito, nagpasimula ang mga pamahalaan sa buong mundo ng mga programa ng reforestation at afforestation upang mabalanse ang mga emisyon ng CO2 ng tao, lalo na mula sa mga sektor tulad ng aviation at ilang iba pang industriya. Ang tagumpay ng mga programang ito, gayunpaman, ay nakasalalay sa permanenteng pag-iimbak ng carbon sa mga kagubatan, na nanganganib dahil sa mga kagubatang nagbabaga.
Sa kasalukuyan, ang mga extratropical na sunog ay naglalabas na ng kalahating bilyong tonelada pang CO2 kumpara noong 2001 at ang pangmatagalang epekto ay nakadepende sa pagbangon ng mga kagubatan, kaya ang mas laganap at mas matinding mga kagubatang nagbabaga ay nagdudulot ng hindi balanseng emisyon kumpara sa carbon na nasasaloob ng pag-recover pagkatapos ng sunog. Ayon kay Dr. Jones:
“Ang matarik na trend patungo sa mas malaking emisyon ng mga extratropical na kagubatang nagbabaga ay babala ng lumalaking kahinaan ng mga kagubatan, at ito ay naglalagay ng malaking hamon sa mga pandaigdigang layunin upang labanan ang pagbabago ng klima.”
Dagdag pa niya, pagkatapos ng matinding sunog, kilala ang mga kagubatan na mahina ang pagbangon. Dahil dito, kailangan nating bigyang-pansin kung paano maaapektuhan ng pagtaas ng kalubhaan ng sunog ang pag-iimbak ng carbon ng mga kagubatan sa mga susunod na taon.
Sa gitna ng lahat ng ito, nabawasan ang pagsunog ng mga tropikal na savannah na madaling magliyab, kung saan ipinapakita ng mga nakaraang pag-aaral na mula 2001, ang nasunog na lugar ng parehong kagubatan at hindi kagubatan ay bumaba ng isang-kapat sa buong mundo.
Sa harap ng pagbawas ng pagsunog sa mga damuhan at savannah, ipinapakita ng pag-aaral, ayon sa mga may-akda, na patuloy na dumarami ang mga sunog kung saan hindi dapat, ibig sabihin, ang mga kagubatan ay nagtatakip sa pagtaas ng lawak at kalubhaan ng mga kagubatang nagbabaga. Ito ay nagdadala ng “pinakamalaking banta sa mga tao at sa mahahalagang imbakan ng carbon,” ayon kay Dr. Jones.
Ang mga bagong obserbasyong ito ay nabuksan sa tulong ng machine learning, na ginamit upang hatiin ang mga ecoregion ng kagubatan sa 12 iba’t ibang pyromes. Tulad ng kamakailan naming ibinahagi, ang mga AI model ay malawakang ginagamit upang ma-detect nang maaga ang mga kagubatang nagbabaga. Ang napakalaking potensyal ng AI at machine learning ay lalo pang pinapalakas ng lumalaking database ng paglitaw ng sunog.
Sa bagong pag-aaral, ang paggamit ng AI para sa pag-grupo ay nagbigay-daan sa mga siyentipiko na ihiwalay ang mga epekto ng pagbabago ng klima mula sa iba pang mga salik tulad ng produktibidad ng vegetasyon at paggamit ng lupa. Higit pa rito, ang pag-unawa sa mga sanhi ng sunog sa iba’t ibang pyromes ay mahalaga sa pagbuo ng epektibong estratehiya upang hulaan at mapigilan ang mga kagubatang nagbabaga at pangalagaan ang mga kagubatan.
“Kailangan ng malaking pondo upang suportahan ang mga estratehikong programa ng pamamahala ng kagubatan, pakikipag-ugnayan sa mga stakeholder, at pampublikong edukasyon, na lahat ay kumakatawan sa makabuluhang paglipat ng estratehiya sa pamamahala ng sunog mula sa halos reaktibo patungo sa patuloy na proaktibo.”
– Dr. Jones
Isang Bagong Hangganan: Pag-convert ng CO2 sa Mahahalagang Produkto
Bukod sa carbon sequestration, isa pang paraan upang mapagaan ang negatibong epekto ng CO2 sa kapaligiran ay ang pag-convert nito sa mga mahahalagang produkto.
Kasama rito ang pag-convert ng CO2 sa carbon nanofibers, na maaaring magamit upang patibayin ang mga materyales sa pagtatayo, pagsasama nito sa hydrogen upang makagawa ng mga panggatong tulad ng methane, methanol, gasolina, at aviation fuels, at pag-convert ng CO2 sa mga kemikal at iba pang produkto tulad ng mga parmasya, pampalasa sa pagkain, at mga pabango.
Isang bagong pag-aaral ang nagpalawak ng conversion ng CO2 sa mga mahahalagang produkto sa pamamagitan ng pagsasama ng liwanag na nakikita at electrochemistry.
Habang ginagawa ito, natuklasan ng koponan ang isang nakakagulat na pagtuklas na ang liwanag na nakikita ay malaki ang pagpapabuti sa selectivity, na isang mahalagang katangian ng kemikal. Ang pagtuklas na ito ay nagbubukas ng mga bagong daan para sa conversion ng CO2 pati na rin sa maraming iba pang kemikal na reaksyon na ginagamit sa pananaliksik sa katalisis at paggawa ng kemikal.
Ang pag-convert ng CO2 sa isang tagapagdala ng enerhiya sa halip na basura o emisyon sa pamamagitan ng pag-recycle ay isang mahusay na paraan upang mabawasan ang pagbabago ng klima. Dito, ang carbon dioxide ay kinoconvert sa mga panggatong, kemikal, materyales, at thermal energy.
Il ilang paraan ng pag-recycle ng CO2 ay kinabibilangan ng artificial photosynthesis, isang proseso kung saan ginagamit ang enerhiya ng araw upang magsintetisa ng mga kemikal gamit ang CO2 bilang hilaw na materyal. Pagkatapos, may electrochemical conversion, kung saan ginagamit ang kuryente upang i-convert ang CO2 sa mga kemikal tulad ng ethanol, acetic acid, o formic acid.
Gumamit ang bagong pag-aaral ng electrochemical reduction upang i-recycle ang carbon dioxide sa mga mahahalagang produkto. Sa prosesong ito, ipinaliwanag ni Prashant Jain, isang propesor ng kimika sa University of Illinois Urbana-Champaign, na ang isang daloy ng gas na CO2 ay dumadaan sa isang electrolysis cell na nagbubuwag ng carbon dioxide at tubig sa nakalalasong carbon monoxide (CO) at hydrogen. Ang mga bagong gas na ito ay maaaring magamit upang lumikha ng mga bagong hydrocarbon na produkto.
Gayunpaman, binigyang-diin ni Jain na ang reaksyong ito ay medyo mabagal, at kailangan natin ng malalaking electrode para sa prosesong ito. Ang mga electrode na ito ay naglalaman ng maraming mamahaling catalyst material tulad ng tanso o ginto o tanso.
Dahil sa mga hadlang na ito, si Jan, kasama ang kanyang dating graduate student na si Francis Alcorn, ay naghanap ng mga paraan upang mapabilis ang proseso na mangangailangan ng mas kaunting catalyst material, kaya “ginagawa itong mas praktikal na opsyon para sa industriya ng alternatibong panggatong.”
Paggamit ng Liwanag na Nakikita upang Pataasin ang Kahusayan ng CO2 Conversion
Sa ilalim ng bagong pamamaraan, pinagsama ng koponan ang liwanag na nakikita sa mga electrode na nababalutan ng napakaliit na mga particle ng gold-copper alloy. Pinapayagan nito ang pagbawas ng CO2 sa mas mabilis na rate at mas kontroladong selectivity kumpara sa tradisyonal na mga pamamaraan.
Ipinaliwanag ni Jain:
“(Ang mga bagong electrode) ay kumikilos tulad ng maliliit na antena na hinahanap ang mga photon sa saklaw ng liwanag na nakikita at pinagsasama ito sa landas ng kemikal na reaksyon.”
Upang mapabuti ang conductivity ng mga electrode na ito, inilublob ng koponan ang mga ito sa solusyon ng tubig, CO2, at isang electrolyte. Pagkatapos ay nag-apply sila ng boltahe sa electrode habang ang ibabaw nito ay pinalawan ng isang visible light laser.
Nagresulta ito sa isang reaksyon na mabilis na gumagawa ng hydrogen mula sa paghahati ng mga molekula ng tubig at carbon monoxide, na nagmumula sa paghahati ng carbon dioxide.
Habang “lubos na nasasabik” ang koponan na masaksihan ang pagtaas ng produktibidad sa paggamit ng liwanag na nakikita, ang hindi inaasahan ay ang liwanag na nakikita ay may ganitong malaking epekto sa chemical selectivity — na sinabi ni Jain na “ito ang mahalagang pag-unlad dito.”
Ngayon, ano nga ba ang selectivity dito? Sa katalisis, ang chemical selectivity ay ang kakayahan ng isang kemikal na reaksyon na paboran ang isang uri ng molekula o landas kaysa sa iba.
Sa partikular na pag-aaral na ito, natuklasan na ang water-splitting reaction na bumubuo ng hydrogen gas ay napabuti nang selektibo sa paggamit ng liwanag. Sinabi ni Jain:
“Ipinapahiwatig ng mga resulta na ang liwanag na nakikita ay nag-aalok ng natatanging pagkakataon upang ayusin ang ratio ng carbon monoxide sa hydrogen gas na nabubuo, isang mahalagang salik para sa industriyal na produksyon ng synthetic gas. Ang pagtuklas na ito ay nagbubukas ng daan para sa mas sustainable at epektibong kinabukasan ng enerhiya.”
Sa kabila nito, binigyang-diin ng propesor na ang paggamit ng liwanag upang mapabuti ang mga kemikal na reaksyon ay hindi walang kontrobersiya, dahil ang liwanag ay nagdadala rin ng init. Kaya, kinailangan ng koponan na magsagawa ng mga kontrol na eksperimento at gumawa ng maingat na sukat upang matukoy kung ang init mula sa liwanag ang nagdulot ng mas mabilis na bilis ng reaksyon at selectivity.
Ang ginawa ng koponan upang matukoy ito ay nagsagawa sila ng mga eksperimento na may laser at walang laser sa eksaktong parehong temperatura na nilikha ng light excitation. Nakakatulong ito upang maalis ang init bilang sanhi.
Natuklasan ng koponan na sa katotohanan, ang mga electric field at pinapatnubayang daloy ng karga na nilikha ng light excitation ang responsable sa pagtaas ng produktibidad at pinahusay na selectivity ng water splitting.
Ngayon, sa pag-usad, may mga hamon pa na kailangang harapin ang koponan. Kabilang dito ang paulit-ulit na paggamit ng mga nanoparticle na batay sa electrode, na magdudulot ng pagkasira sa paglipas ng panahon, lalo na kapag isinusukat ang pamamaraan para sa industriyal na aplikasyon.
Kailangan din ng koponan na magsagawa ng karagdagang pananaliksik at pagbutihin ang pangkalahatang kahusayan sa enerhiya ng proseso at pamamahala ng liwanag.
“(Sa pangkalahatan) ang aming natuklasan sa pag-aaral na ito ay naglalahad ng ganap na mga bagong paraan ng pag-iisip tungkol sa electrochemistry at katalisis.”
– Jain
Sa huli, ang paggamit ng liwanag ay nagpalakas ng aktibidad ng catalyst, ngunit higit sa lahat at nakakagulat, pinahintulutan nito ang pagbabago ng selectivity, na magbubukas ng mga bagong kemikal na landas na gumagawa ng iba’t ibang produkto. Ibig sabihin, ang CO2 reduction o water splitting ay simula pa lamang; ang pamamaraan ay maaari ring ilapat sa maraming iba pang catalytic reactions na mahalaga sa industriya ng kemikal.
Mga Kumpanyang Kalahok sa CO2 Reduction at Conversion
Ang lumalalang kalubhaan at pinsala na dulot ng mga kagubatang nagbabaga ay nagdala ng mga pag-unlad sa mga pamamaraan ng proteksyon laban sa sunog, tulad ng heat-activatable biomimetic hydrogels. Gayunpaman, tumataas din ang interes sa pagbawas at pag-repurpose ng mga emisyon ng CO2. Ang pag-repurpose na ito ay kinabibilangan ng pag-transform ng carbon dioxide, isang pangunahing sanhi ng pagbabago ng klima, sa mga kapaki-pakinabang na produkto tulad ng mga panggatong, kemikal, at mga materyales sa pagtatayo.
Ang mga kumpanya na nangunguna sa mga pagsisikap na ito ay nagsasama ng mga makabagong teknolohiya upang harapin ang mga hamon sa kapaligiran at ekonomiya na dulot ng mga emisyon ng CO2.
Kabilang dito ang Chevron Corporation (CVX ) (CVX), FuelCell Energy (FCEL ) (FCEL), at Occidental Petroleum (OXY ). Habang ang Chevron ay namumuhunan sa mga teknolohiya ng carbon capture, ang FuelCell Energy ay nakatuon sa mga solusyon sa malinis na enerhiya, at ang Occidental ay kasangkot sa direct air capture (DAC) technology upang alisin ang CO2 mula sa atmospera at i-convert ito sa mga magagamit na produkto.
Ang Air Products and Chemicals (APD ) ay isa pang kumpanya na kasangkot sa produksyon ng hydrogen at mga teknolohiya ng CO2 conversion. Sa market cap na $73.44 bilyon, ang mga shares ng APD ay kasalukuyang nagte-trade sa $330.37, tumaas ng 20.66% ngayong taon.
APD Tsart ng Presyo
Ngayon, tingnan natin nang mas malalim ang isa pang pangunahing manlalaro sa carbon capture:
ExxonMobil
Ang Amerikanong multinational na korporasyon ng langis at gas na ito, na siyang pinakamalaking direktang inapo ng Standard Oil ni John D. Rockefeller, ay may lumalaking interes sa mga teknolohiya ng carbon capture, utilization, at storage (CCUS) upang bawasan ang mga emisyon ng CO2.
Ang CCS network ng ExxonMobil (XOM ) ay kinabibilangan ng pagpapatakbo ng pinakamalaking 1,500-milyang CO2 pipeline sa US. Mayroon din itong maraming estratehikong lokasyon ng storage sites sa kahabaan ng US Gulf Coast.
Sa pamamagitan ng ExxonMobil Low Carbon Solutions, ang kumpanya ay may mahalagang papel sa pagpapalawak ng teknolohiya ng carbon capture at storage. Mayroon itong kasalukuyang kapasidad na makakuha ng 9 milyong metrikong tonelada bawat taon, kabuuang nakuhang 120 milyong metrikong tonelada hanggang ngayon, at sumasaklaw sa halos 40% ng lahat ng CO2 na ginawa ng tao na nakuhang, ayon sa mga datos mula sa opisyal na website ng ExxonMobil.
Nakipagtulungan ang kumpanya sa Mitsubishi Heavy Industries (MHI) upang magbigay ng komprehensibong end-to-end na solusyon para sa post-combustion CO2 capture. Ang solusyon ay nagbibigay ng kumpletong carbon capture, transportasyon, at storage solutions.
Ang kumpanya ay nagpapatakbo rin ng pilot project upang gamitin ang gas, na kung hindi ay susunugin dahil sa kakulangan ng pipeline, mula sa mga oil well nito sa North Dakota upang magbigay ng enerhiya sa mga operator ng Bitcoin mining. Para dito, nakipagtulungan ang ExxonMobil sa Crusoe Energy Systems, na kumukuha ng waste energy resources upang kunin ang gas mula sa mga oil well nito at patakbuhin ang mga mobile generator na ginagamit sa Bitcoin mining operations. Inaasahan ng kumpanya na ang mga plano nitong pagbawas ng emisyon ay makakamit ang World Bank Zero Routine Flaring pagsapit ng 2030.
XOM Tsart ng Presyo
Sa oras ng pagsulat, ang mga shares nito ay nagte-trade sa $119.94 kasunod ng 20.72% pagtaas sa presyo nito ngayong taon. Ito ay naglalagay sa market cap ng ExxonMobil sa $536.2 bilyon habang may EPS (TTM) na 8.34, P/E (TTM) na 14.47, at dividend yield na 3.15%.
Para sa Q2 ng 2024, iniulat ng kumpanya ang kita na $9.2 bilyon, na sinabi nitong nagpapakita ng “natatanging lakas ng portfolio ng ExxonMobil at ang pinahusay nitong kakayahan sa kita.” Pinalawak din nito ang value proposition sa pamamagitan ng pagpapalawak ng pamumuno sa carbon capture at storage (CCS) sa isang bagong kasunduan na nagpalaki ng kabuuang kontratang CO2 offtake nito sa 5.5 milyong metrikong tonelada bawat taon. Ayon sa ExxonMobil, ito ay mas “committed volume kaysa sa anumang ibang kumpanya na inanunsyo.” Ang financial results ng ikatlong quarter ng 2024 ay ilalabas sa Nobyembre 1.
Konklusyon
Sa milyun-milyong metrikong tonelada ng CO2 na nailalabas sa atmospera bawat taon, nagdudulot ito hindi lamang ng pagbabago ng klima, na nagreresulta sa mas matinding mga pangyayari sa panahon, kundi pati na rin ng mga panganib sa kalusugan at ocean acidification na nagbabanta sa buhay-dagat at mga coral reef.
Habang lumalala ang krisis sa klima, naging kritikal na harapin natin ang malubhang problema ng pagtaas ng mga emisyon ng CO2 upang mabawasan ang pag-init ng mundo at ang mga mapaminsalang kahihinatnan nito. Ang mga kagubatang nagbabaga, na pinapalakas ng pagbabago ng klima, ay naglalabas ng hindi pa nagagawang antas ng carbon dioxide, na lalo pang nagpapabilis ng problema. Bagaman mahalaga ang mga programa ng reforestation at afforestation sa pagbalanse ng mga emisyon, ang banta ng mga kagubatang nagbabaga ay patuloy na nakikita, kaya’t mahalaga ang mga proaktibong estratehiya sa pamamahala ng sunog.
Ang mga makabagong solusyon, tulad ng electrochemical reduction ng CO2 at ang paggamit ng liwanag na nakikita upang mapabuti ang mga catalytic reaction, ay nag-aalok ng mga pangakong solusyon para i-repurpose ang mapanganib na carbon emissions sa mga mahahalagang produkto tulad ng synthetic fuels at mga industriyal na kemikal.
Ang mga pag-unlad na ito, bagaman nasa yugto pa ng pag-develop, ay kumakatawan sa potensyal na labanan ang pagbabago ng klima sa pamamagitan ng pag-transform ng CO2 mula sa isang pandaigdigang pollutant patungo sa isang mapagkukunan para sa hinaharap. Habang patuloy na namumuhunan ang mga kumpanya sa mga teknolohiya ng carbon capture at alternatibong panggatong, papalapit tayo sa isang sustainable na solusyon na maaaring baguhin ang tanawin ng enerhiya.
