Mga Alternatibong Solusyon para sa Pagkuha ng CO2

Ang pagkuha ng CO2 ay mahalaga upang matagumpay na baliktarin ang pinsalang maaaring idulot ng pag-init ng mundo sa ating klima. Gayunpaman, mayroong salungatan sa pagitan ng kung ano ang ideal na nais makamit ng sibilisasyon ng tao at ng katotohanang nasa lupa. Ang Paris Agreement ay nagmarka ng pandaigdigang pangako na panatilihing ang pagtaas ng pandaigdigang average na temperatura ay mababa nang mababa sa 2°C higit sa pre‑industrial na antas. 

Habang kinakailangan ang taimtim na pagsisikap upang limitahan ang pagtaas sa 1.5 degree Celsius sa pamamagitan ng paglayo sa mga fossil fuel, patuloy na namamayani ang mga planta ng kuryente na pinapatakbo ng karbon at gas sa pandaigdigang sektor ng elektrisidad, ayon sa ulat ng International Energy Association (IEA). 

Sa katunayan, sa kabila ng pandaigdigang pagsisikap na mas agresibong lumipat sa mga renewable energy source, tumaas ng 70% mula noong 2000 ang kuryenteng nagmumula sa fossil fuel. Ang karbon ay nananatiling pinakamalaking pinagkukunan ng fuel para sa pagbuo ng kuryente, na may 38%, sinundan ng gas na halos 20%. 

Ang mga patakarang ipinatupad sa buong mundo ay masigasig na tugunan ang isyu ng emisyon mula sa mga umiiral na planta ng kuryente na pinapatakbo ng karbon at mga itinatayong planta ngayon. Gayunpaman, ang pagbaba o pag‑urong ng CO2 emissions ay hindi garantiya ng pagkawala ng carbon na nag‑aaliw ng init. Sinasabi ng IEA na kahit na bumaba ng humigit‑kumulang 40% ang CO2 emissions mula sa kasalukuyang fleet ng mga planta na pinapatakbo ng karbon, ang taunang emisyon ay mananatiling 6 GtCO2 kada taon sa 2040.

Sa ganitong sitwasyon, hindi magiging posible ang pagtamo ng ating mga layunin sa klima sa pamamagitan lamang ng pagbawas ng emisyon. Kailangan ng mga alternatibong solusyon upang mahuli ang carbon upang magamit at maimbak ito sa malawak na sukat. Ngunit, ang mga solusyong ito ay kailangang maging pangkalahatang praktikal, matipid, at sustainable sa pangmatagalan. 

Kamakailan, sa isang pag-aaral na inilathala noong Mayo 1 sa journal na ACS Energy Letters, ipinakita ng mga mananaliksik sa CU Boulder at mga kasamahan na ang isang popular na pamamaraan na sinusubukan ng maraming inhinyero para sa pagkuha ng carbon ay mabibigo. 

Gayunpaman, ang pangkat ng mga mananaliksik, na binubuo ng mga siyentipiko mula sa National Renewable Energy Laboratory sa Golden, Colorado, at Delft University of Technology sa Netherlands, ay hindi lamang itinuturo ang depekto sa umiiral na sistema kundi nagrekomenda rin ng isang alternatibo at mas sustainable na solusyon hindi lamang para mahuli ang carbon kundi i‑convert din ito sa fuel. 

Sa mga susunod na bahagi, titingnan natin kung ano ang inirerekomenda ng orihinal na solusyon, kung ano ang mga depekto nito, at kung paano maaaaring itama ang mga depektong iyon gamit ang isang alternatibong solusyon!

Ang Orihinal na Solusyon para sa Pagkuha ng Carbon

Sa orihinal na solusyon, tinutukoy namin ang isa sa pinaka‑malawak na ginagamit na direct air capture na pamamaraan na gumagamit ng mga air contactor, na malalaking bentilador na humihila ng hangin papunta sa isang silid na puno ng basic na likido. Dahil ang CO2 ay acidic sa kanyang kemikal na katangian, ang basic na likido ay kumakapit at nagrereaksyon dito upang bumuo ng carbonate o bicarbonate.

Sa pagkakabihag ng CO2 sa carbonate o bicarbonate, maaaring paghiwalayin ito ng mga inhinyero mula sa likido at gawing mga produkto tulad ng plastik, carbonated na inumin, atbp. Kung ang mga carbonate at bicarbonate na ito ay sumailalim sa karagdagang pagproseso, maaari pa silang magsilbing fuel upang magbigay ng enerhiya sa mga tahanan at, posibleng, mga eroplano. Sa kabilang banda, ang basic na likido ay bumabalik sa silid upang mahuli pa ang karagdagang CO2. 

Bagaman ang solusyon ay tila perpektong ayos para mahuli ang carbon at i‑upcycle ito para sa karagdagang paggamit, may umiiral na problema.

I‑click dito upang matutunan kung paano maaaring maging susi ang pamamahala ng methane sa pagtupad ng mga pandaigdigang layunin sa klima.

Ang Problema sa Orihinal na Solusyon

Ang problema ay nasa paraan kung paano inihihiwalay ang carbonate o bicarbonate mula sa likido. Ang pagpapakawala ng nakabihag na CO2 ay nangangailangan ng mga kumpanya na painitin ang solusyon ng carbonate at bicarbonate sa hindi bababa sa 900˚C (1,652° F). Ito ay temperatura na hindi kayang maabot ng mga renewable energy source tulad ng solar at hangin. Kaya, ang pag‑abot ng temperaturang ito ay nangangailangan ng pagsunog ng mga fossil‑based na fuel tulad ng natural gas o purong methane. 

Habang pinag‑uusapan ang bahid na ito nakatago sa sistema, Wilson Smith, isang propesor sa Department of Chemical and Biological Engineering at kasapi ng the Renewable and Sustainable Energy Institute sa CU Boulder, ay nagsabi ng sumusunod, na halos buod ng problema:

“Kung kailangan nating pakawalan ang CO2 upang mahuli ang CO2, nilalabag nito ang buong layunin ng carbon capture.”

Ang maganda ay ang mga mananaliksik ay lumampas pa sa kanilang tungkulin. Bukod sa pagtukoy sa mga depekto ng sistema, nagmungkahi sila ng isang alternatibo na maaaring magpagaling sa pagkakaiba. 

Ang Alternatibong Lunas para sa Orihinal na Solusyon

Iminungkahi ng mga mananaliksik na gamitin ang reactive capture process upang ayusin ang isyu. Gayunpaman, inirekomenda nila ang pag‑aayos ng tradisyunal na larangan ng reactive capture process. 

Ang reactive capture, sa tradisyunal nitong anyo, ay tumutukoy sa proseso kung saan inilalapat ang kuryente sa mga solusyon ng carbonate at bicarbonate, na naghiwalay ng CO2 at basic na likido sa loob ng silid. Tinatawag din itong closed‑loop system na maaaring makakuha ng mas maraming CO2 sa anyong recycled na likido. 

Gayunpaman, sa kasong ito, napansin ng mga mananaliksik ang isang kahinaan. Nakita nila na sa isang industriyal na kapaligiran, ang kuryente ay hindi sapat upang i‑regenerate ang basic na likido para muling mahuli ang mas maraming CO2 mula sa hangin. Ito ay magiging napaka‑inepektibong proseso sa orihinal nitong anyo na pagkatapos ng limang siklo ng carbon capture at regeneration, halos hindi na makakakuha ang basic na likido ng anumang CO2 mula sa hangin. 

Inirekomenda ng mga mananaliksik na magdagdag ng electrodialysis sa proseso bilang solusyon. Ang pamamaraang ito ay nag‑aalok ng maraming benepisyo. Pangunahin, maaari itong gumana gamit ang renewable electricity. Dagdag pa, maaari nitong hatiin ang mas maraming tubig sa acidic at basic na ion, na nagpapanatili sa kakayahan ng basic na likido na sumipsip ng mas maraming CO2. Tinawag ni Wilson Smith ang tagumpay ng koponang ito bilang “paglutas ng maraming problema gamit ang isang teknolohiya,” at tama iyon!

Habang tungkulin ng mga mananaliksik na mag‑innovate ng mga bagong solusyon at i‑fine‑tune ang mga umiiral upang mapataas ang kahusayan, may responsibilidad din ang mga kumpanya at negosyo, at maraming kumpanya ang mahusay na tinutupad ito. Sa mga susunod na bahagi, titingnan natin ang ilang mga kumpanya na nagpakita ng mga makabago at epektibong solusyon sa larangang ito. 

I‑click dito upang malaman kung ang pag‑trap ng carbon sa mga karagatan ay isang viable na solusyon.

#1. Graphyte

Itinatakda ng Graphyte ang sarili bilang unang at nag‑iisang solusyon sa pag‑alis ng carbon dioxide sa mundo na matibay, abot‑kaya, at agad na scalable. Sa tibay, ipinapahayag ng Graphyte na ang kanilang mga solusyon ay kayang alisin ang carbon dioxide nang higit sa isang libong taon.

Sa usapin ng affordability, inaalok ng kumpanya ang kanilang mga solusyon sa levelized production cost na mas mababa sa US$100/ton at sa scalability, inaangkin ng kumpanya na kayang mag‑scale sa antas kung saan ang pag‑alis ng bilyong tonelada ng carbon ay isang posibleng makakamit. 

Ang tiyak na paraan ng Graphyte ay sumusunod sa approach ng Carbon Casting, na gumagamit ng madaling makuhang biomass, tulad ng mga labi mula sa kahoy at pagsasaka. Pinapatuyo at kinukompress ng Graphyte ang biomass na ito upang gawing matitibay na carbon block. Ang mga block na ito ay may kasamang environmentally safe impermeable barrier na nagsisiguro ng ligtas na imbakan sa mga state‑of‑the‑art na underground site. 

Habang tinatalakay ang paraan ng Graphyte, si Barclay Rogers, ang Founder at CEO ng kumpanya, ay nagsabi ng sumusunod:

“Ang carbon casting ay nagpapahintulot sa kalikasan na epektibong gawin ang trabaho ng pagkuha ng CO2, pagkatapos ay ginagamit ang mga teknik ng engineering upang itago ito para sa mga panahon na may kaugnayan sa klima. Ito ay isang solusyon na maaaring gawin kahit saan, na magbabago sa merkado, at higit sa lahat, makakatulong upang iligtas ang planeta.” 

Ang carbon casting ay maaaring mapanatili halos lahat ng carbon na nahuli sa biomass at gumagamit ng napakakaunting enerhiya. Ito ay isang mababang‑gastos ngunit matibay na proseso ng pag‑alis ng carbon na pinagsasama ang photosynthesis sa praktikal na engineering. 

Ang potensyal ng Graphyte ay nakatulong upang makuha nito ang tiwala at kredibilidad ng komunidad ng mga mamumuhunan. Nakumpleto nito ang Series A funding round na may kabuuang US$30 million. Ang round ay pinamunuan nang sabay ng Prelude Ventures at Carbon Direct Capital at kasama rin ang mga kontribusyon mula sa kasalukuyang mga mamumuhunan tulad ng Breathable Energy Ventures at Overture. 

Habang ang mga equity‑funded na innovative na venture tulad ng Graphyte ay lumitaw na may mga bagong solusyon, may mga matatag na pampublikong kumpanya tulad ng Linde na sumabak sa adsorption‑based carbon capture at carbon‑di‑oxide recovery. 

#2. Linde

Ang HISORP® CC adsorption‑based carbon capture solution, ang pinakabagong karagdagan sa portfolio ng carbon capture ng Linde, ay kumplemento sa kanilang subok at napatunayang pressure swing adsorption (PSA) at membrane technologies. 

Ang HISORP CC solution ay naghihiwalay ng CO2 mula sa mga process gas sa malawak na saklaw ng CO2 feed concentrations. Ginagamit nito ang maraming teknolohiya ng Linde, kabilang ang pressure swing adsorption (PSA), cryogenic separation, at compression, upang makamit ang capture rate na higit sa 99%, eksaktong 99.7%. 

Isa sa pinakamalaking bentahe ng solusyong ito ay tumatakbo ito sa enerhiya na nagmula sa renewable sources. Ang proseso ng regeneration ay hindi nangangailangan ng steam, na nagtitiyak ng minimal na carbon footprint. 

Bukod pa rito, ang HISORP CC ay isang low‑CAPEX at low‑OPEX na teknolohiya na may minimal na specific energy consumption rate at halos walang karagdagang gastos para sa solvent management, makeup, at handling. 

Siniguro ng Linde na ang teknolohiya ay malawak na compatible at inclusive upang maaari itong pagsamahin sa buong spectrum ng mga solusyon ng Linde, kabilang ang steam methane reforming (SMR), auto thermal reforming (ATR), partial oxidation (POX), o gasification. Ito ay angkop para sa integrasyon sa mga umiiral at bagong planta para sa SMR, POX, at ATR, kahit na may pagtaas ng produksyon ng hydrogen.

Noong 2023, ang Linde, bilang nangungunang pandaigdigang kumpanya ng industrial gases at engineering, ay nagrehistro ng benta na US$33 bilyon. 

Habang ang mga kumpanya ay nakatuon sa kanilang mga layunin, ang pagkatuto at palitan sa pagitan ng mga kumpanya at mga institusyong pananaliksik ay kapwa. Sa panghuling bahagi, titingnan natin ang teknolohikal na pananaliksik sa larangang ito na maaaring baguhin ang hinaharap ng carbon capture sa pamamagitan ng paggawa nitong mas epektibo at mahusay. 

Ang Hinaharap ng Carbon Capture: Isang Kasangkapan na may Potensyal na Transformasyonal

Noong Hulyo 2024, isang grupo ng mga mananaliksik ang nagmungkahi ng isang holistic platform para sa pagpapabilis ng sorbent‑based carbon capture. Pinangalanan nila ang platform na PrISMa, na nangangahulugang Process‑Informed Design of tailor‑made Sorbent Materials. 

Sinubukan ng platform na gawing mas carbon efficient ang malawakang pag‑deploy ng mga teknolohiya ng carbon capture. Binibigyang‑diin nito ang pagsasama ng mga fragmented na komponent at ng mga nagpapatupad nito sa ilalim ng isang payong. 

Habang ang mga chemist ay dati ay nakatuon sa disenyo ng materyales at ang mga inhinyero sa pag‑optimize ng mga proseso, ang PrISMa platform ay nag‑integrate ng materyales, disenyo ng proseso, techno‑economics, at life‑cycle assessment. Ikinumpara nito ang higit sa 60 case studies ng pagkuha ng CO2 mula sa iba’t ibang pinagmulan sa 5 pandaigdigang rehiyon gamit ang iba’t ibang teknolohiya. 

Pagkatapos, sabay‑sabay nitong ipinabatid sa iba’t ibang stakeholder ang cost‑effectiveness ng mga teknolohiya, mga configuration ng proseso, at mga lokasyon. Ipinakita rin nito ang molecular characteristics ng mga top‑performing na sorbent at nagbigay ng mga actionable insights tungkol sa mga epekto sa kapaligiran, co‑benefits, at trade‑offs. Ang huling output ay naglalayong pag‑isahin ang mga stakeholder sa maagang yugto ng pananaliksik, na nagpapabilis sa pag‑unlad ng teknolohiya ng carbon‑capture sa pagtakbo patungo sa isang net‑zero na mundo.

Ang mga siyentistang responsable sa pag‑develop ng PrISMa, si Berend Smit mula sa EPFL at si Susana Garcia mula sa Heriot‑Watt University, ay lubos na optimistiko tungkol sa real‑life na paggamit ng pamamaraan. Ayon kay Propesor Berend Smit:

“Ang makabagong lapit na ito ay nagpapabilis sa pagtuklas ng mga top‑performing na materyales para sa carbon capture, na nalalampasan ang tradisyunal na trial‑and‑error na mga pamamaraan.”

Ang PrISMa ay may malaking potensyal para sa hinaharap. Sa pamamagitan ng paggamit ng experimental data at molecular simulations, maaari nitong hulaan ang mga katangian ng adsorption ng mga potensyal na sorbent materials. 

Sa huli, magdudulot ito sa komunidad ng mga developer na maging kakayahang gumawa ng mga may‑kabatirang pagpili. Ang mga katangian ng process layer ng PrISMa ay nagpapahintulot na sukatin at i‑benchmark ang performance ng mga solusyon sa carbon capture sa pamamagitan ng pagtulong sa mga siyentipiko na kalkulahin ang mga parameter ng performance ng proseso, tulad ng purity, recovery, at energy requirements.

Isang mahalagang parameter na nagpapasya kung magtatagumpay o mabibigo ang anumang siyentipiko o teknolohikal na solusyon ay ang economic viability nito. Maaaring tasahin ng PrISMa ang economic at technical viability ng isang carbon capture plant. Sa huli, maaari nitong suriin ang mga epekto sa kapaligiran sa buong life cycle ng planta, na nagsisiguro ng komprehensibong sustainability.

Sa kabuuan, ang PrISMa ay hindi bababa sa pagiging rebolusyonaryo o transformative. 

Sinimulan namin ang talakayan sa isang malawak na tinatanggap na solusyon na natuklasan na hindi sapat at self‑defeating. Ngayon, sa pagkakaroon ng PrISMa sa kamay ng komunidad ng siyensya, posible nang magdisenyo ng mga solusyon na magiging environmentally efficient, scalable, at cost‑effective mula sa unang araw.

I‑click dito para sa listahan ng mga nangungunang carbon capture stocks na maaaring pag‑invest‑an.