Pagkakabigkis ng Carbon – Ang mga Kalaliman ng Karagatan ba ay Isang Praktikal na Solusyon?

Ang carbon dioxide (CO2) ay isang mahalaga at pinaka-karaniwang nalilikha na greenhouse gas na tumutulong magpigil ng init sa ating atmospera. Ang gas na ito na nagpipigil ng init ay nagmumula sa parehong gawaing pantao at likas. 

Kasama sa mga likas na pinagmumulan ang mga proseso tulad ng pagputok ng bulkan at paghinga ng mga hayop ng carbon dioxide bilang basura. Samantala, ang mga gawaing pantao na nagdudulot ng pagbuga ng CO2 ay kinabibilangan ng mga kagubatang nasusunog at produksyon ng enerhiya na kinasasangkutan ng pagkuha at pagsunog ng mga fossil fuel tulad ng natural gas, langis, at karbon. Tinatayang 45% ng CO2 na inilalabas ng tao ay nananatili sa atmospera, na malaki ang ambag sa pag-init ng mundo. 

Kung wala ang carbon dioxide, magiging napakalamig ang planeta Earth, na magreresulta sa pagiging hindi matitirahan. Gayunpaman, ang pagtaas ng konsentrasyon ng gas na ito sa ating atmospera ay nagdudulot na ngayon ng pagtaas ng karaniwang pandaigdigang temperatura.

Noong 2019, ang US lamang ay nagbuga ng 5,130 milyong metrikong tonelada ng CO2 na may kaugnayan sa enerhiya habang ang pandaigdigang pagbuga ay umabot sa 33,621.5 milyong metrikong tonelada, ayon sa mga pagtatantiya ng US Energy (BSIN ) Information Administration.

Bilanga resulta, tumataas ang interes sa carbon sequestration, isang proseso na kumukuha at nag-iimbak ng carbon dioxide mula sa atmospera. Layunin ng pamamaraan na ito na pababain ang antas ng CO2 sa atmospera at mapigil ang pagbabago ng klima sa buong mundo.

Kasama sa mga pagsisikap upang suportahan ang layuning ito ang paglipat sa malinis na sistemang pang-enerhiya at pag-decarbonize ng mga sektor na mataas ang pagbuga tulad ng transportasyon at konstruksyon. Sa mga inisyatibong ito, ang carbon sequestration ay namumukod-tangi bilang isang kolaboratibong pamamaraan kasama ang likas na kapaligiran upang harapin ang pagbabago ng klima.

Ang carbon sequestration ay isang pangunahing paraan para tanggalin ang carbon mula sa atmospera ng Earth, na pangunahing nakatuon sa permanenteng pag-iimbak ng CO2. Maaaring maganap ang prosesong ito sa dalawang paraan: biyolohikal at heolohikal.

Ang heolohikal na carbon sequestration ay kinabibilangan ng pag-iimbak ng CO2 sa mga ilalim ng lupa. Ayon sa United States Geological Survey (USGS) 2013 na pambansang pagtatasa ng heolohikal na carbon sequestration, may tinatayang average na potensyal na imbakan na 3,000 metric gigatons ng carbon dioxide. Ayon sa pagtatasa ng organisasyon, ang rehiyon ng Coastal Plains kasama ang mga baybayin mula Texas hanggang Georgia ang may pinakamalaking potensyal na imbakan para sa CO2.

Isa sa mga paraan kung paano ito ginagawa ay sa pamamagitan ng produksyon ng graphene, na nangangailangan ng CO2 bilang hilaw na materyal. Ang graphene ay isang magaan, nababaluktot na materyal na may napakataas na resistensya, na kapaki-pakinabang sa mga sektor ng konstruksyon, enerhiya, elektronika, at kalusugan.

Pagkatapos, may mga molekulang inhenyero na binabago ang hugis upang bumuo ng mga bagong compound sa pamamagitan ng pagkuha ng CO2 mula sa hangin. Ang Carbon Capture and Storage (CCS) naman ay kinabibilangan ng pagkuha ng CO2 na nilikha ng industriyal na gawain, pagkompres at pagdadala nito sa malalim na ilalim ng lupa, at sa huli ay pag-inject nito sa mga pormasyon ng bato para sa permanenteng imbakan.

Ang pag-inject ng carbon dioxide sa mga underground reservoir ay nagbibigay ng benepisyo ng pagpapahusay ng produksyon ng langis. Gayunpaman, ang pamamaraang ito ay may mga kahinaan. Maaaring lumitaw ang mga isyu tulad ng paglipat at pagtagas ng carbon dioxide, kontaminasyon ng tubig-ugat, at mga panganib na seismiko na kaugnay ng injection. Dagdag pa, maraming bahagi ng mundo ang walang angkop na heolohikal na katangian para sa injection ng reservoir.

Ang biyolohikal na carbon sequestration ay tinatawag na ‘indirect’ o pasibong anyo ng sequestration. Sa pamamaraang ito, ang CO2 ay iniimbak sa likas na kapaligiran sa tinatawag na ‘carbon sinks,’ tulad ng lupa, kagubatan, damuhan, karagatan, at iba pang anyong-tubig.

Ang mga kagubatan ay talagang itinuturing na isa sa pinakamagandang anyo ng natural na carbon sequestration. Sa katunayan, ang mga kagubatan ay nag-iimbak ng dalawang beses na mas maraming carbon kaysa sa kanilang inilalabas. Sa panahon ng photosynthesis, ang CO2 ay kumakabit sa mga halaman at pinapalitan ito ng oxygen. Tinatayang isang-kapat ng pandaigdigang pagbuga ng CO2 ang na-sequester kasama ng mga kagubatan sa iba pang anyong-vegetative, tulad ng damuhan, bukirin, mga kapatagan, atbp.

Ngayon, tungkol sa lupa: ang CO2 ay kinukuha at iniimbak bilang mga carbonates, na nag-iipon sa loob ng libu-libong taon habang nagsasama ito sa mga elemento tulad ng calcium. Bagaman sa huli ay nailalabas ang CO2 mula sa Earth, tumatagal ang prosesong ito ng libu-libong taon.

Sa mga aquatic na kapaligiran, kabilang ang malalaking anyong-tubig, ito ay kumakatawan sa isang-kapat ng CO2 na tinanggal mula sa atmospera ng Earth. Pangunahing ang mga itaas na patong ng karagatan ang nag-iimbak ng carbon, ngunit ang labis na dami ay maaaring magdulot ng pag-aasid ng tubig at makaapekto nang negatibo sa biodiversity.

Ang lumalawak na pokus ngayon ay nasa pagbuo ng teknolohiya na maaaring magpahintulot ng carbon sequestration na mangyari sa napakalaking sukat.

I-click dito para sa listahan ng nangungunang biotech na kumpanya na nagtatrabaho sa paghahanap ng solusyon sa banta ng global warming.

Napakabilis na Paraan ng Carbon Sequestration

Natuklasan ng mga mananaliksik mula sa University of Texas at Austin isang bagong at napakabilis na paraan ng pag-imbak ng carbon na nakuha mula sa atmospera. Hindi lamang ito mas mabilis kaysa sa mga tradisyonal na pamamaraan kundi ginagawa rin ito nang hindi nangangailangan ng mapanganib na kemikal na pampabilis na ginagamit sa mga tradisyonal na pamamaraan o mekanikal na pag-ugoy.

Inilathala sa ACS Sustainable Chemistry & Engineering, ang bagong pananaliksik ay nakabuo ng teknik para sa napakabilis na pagbuo ng carbon dioxide hydrates. Ang mga materyales na ito ay natatangi at parang yelo na maaaring ilibing ang CO2 sa karagatan at pigilan ang kanilang paglabas sa atmospera.

“Hinaharap natin ang isang napakalaking hamon — ang paghahanap ng paraan upang ligtas na alisin ang gigaton ng carbon mula sa ating atmospera — at nag-aalok ang mga hydrate ng pangkalahatang solusyon para sa pag-iimbak ng carbon. Upang maging malaking bahagi ng carbon storage, kailangan nating paunlarin ang teknolohiya upang mabilis at malakihan ang kanilang paglago.” 

– Vaibhav Bahadur, isang propesor sa Walker Department of Mechanical Engineering

Ipinapakita ng pananaliksik na ang mga hydrate ay maaaring palaguin nang mabilis nang hindi gumagamit ng anumang kemikal na nag-aalis ng mga benepisyong pangkapaligiran ng carbon capture. Bukod pa rito, nakikita ng koponan ito bilang isang lubos na epektibong paraan para sa gigaskala na pag-iimbak ng carbon. At kung malalampasan ang ilang suliranin, maaaring maging paboritong paraan ang mga hydrate sa pagkuha at pag-imbak ng carbon.

Napansin ng koponan na ang paglikha ng mga hydrate para sa pagkuha ng carbon ay hindi lamang mabagal na proseso kundi masinsinang kumokonsumo ng enerhiya, na naging hadlang upang maging popular na paraan ng pag-iimbak ng carbon sa malakihang sukat, hanggang ngayon.

Sa bagong pag-aaral, nagawa ng mga mananaliksik na makamit ang hanggang anim na beses na pagtaas sa bilis ng pagbuo ng hydrate kumpara sa mga nakaraang pamamaraan. Ang mabilis na bilis ng proseso kasabay ng pagiging walang kemikal ay ginagawang angkop ang mga hydrate para sa malakihang pag-iimbak ng carbon.

Ngunit ang talagang nag-aalis ng pangangailangan para sa mga kemikal, na nagbibigay-daan sa pinahusay na pagsipsip, enerhiya-episyente, at cost-effective, ay ang magnesium, na siyang ‘secret sauce’ ng pananaliksik.

Ang Magnesium (Mg), isang makinang na kulay-abo na metal na may mababang densidad, mababang punto ng pagkatunaw, at mataas na kemikal na reaktibidad, ay natural na matatagpuan kasama ng iba pang elemento. Ang metal na ito ay nagsisilbing trigger na nag-aalis ng pangangailangan para sa mga kemikal na ahente. Ang pagdaragdag ng magnesium ay sinusuportahan ng pag-usbong ng carbon dioxide sa mataas na daloy sa isang tiyak na configuration ng reactor. Ang presyon ng reactor ay pangunahing salik sa rate ng sequestration.

Kaya, ang pagtaas sa rate ng CO2 sequestration, na batay sa netong konsumo ng gas, ay nagmumula sa mataas na daloy ng patuloy na pagpasok at paglabas ng gas sa presensya ng magnesium. Ang pamamaraang ito ay nagpapataas ng bilis ng paglago sa pamamagitan ng patuloy na pag-renew ng interface ng gas–tubig–hydrate.

Ang nagpapadali sa pagpapatupad ng teknolohiyang ito ay ang mahusay nitong pagganap sa seawater, na nangangahulugang hindi nito kailangan ng komplikadong proseso ng desalination upang lumikha ng fresh water. Ang mabilis na pagbuo ng foam gamit ang alat na tubig ay makabuluhang magpapataas ng ekonomikong pagganap ng teknolohiya, ayon sa koponan. Ayon kay Bahadur, na nanguna sa pananaliksik:

“Ang mga hydrate ay kaakit-akit na opsyon para sa pag-iimbak ng carbon dahil ang seabed ay nag-aalok ng matatag na kondisyon termodinamik, na nagpoprotekta sa mga ito mula sa pagkasira.” 

Sa ganitong paraan, ang pag-iimbak ng carbon ay halos handa nang magamit ng bawat bansa sa planeta na may baybayin. Kaya, ginagawa ang pamamaraang ito ng pag-iimbak ng carbon na “mas madaling ma-access at praktikal sa pandaigdigang sukat at nagdadala sa atin nang mas malapit sa pagkamit ng isang napapanatiling hinaharap,” dagdag pa niya.

Ayon sa mga mananaliksik, ang mga foam ay magpapahintulot ng mga bagong pamamaraan sa pag-transport at pag-sequester ng CO2. Ngunit ang mga implikasyon ng pag-unlad na ito ay lampas pa sa simpleng carbon sequestration. Ang napakabilis na pagbuo ng mga hydrate ay maaari ring magamit sa paghihiwalay ng gas, pag-iimbak, at desalination.

Sa ganitong paraan, ang bagong teknolohiya ay nag-aalok ng maraming gamit para sa iba’t ibang industriya. Kaya, ang mga mananaliksik ay nagsumite ng dalawang patente na may kaugnayan sa teknolohiya, at iniisip pa nga ang paglikha ng startup upang ito ay ma-komersyalisa.

Hindi Lahat ng Inisyatibo ay Nagtagumpay 

Dahil sa kahalagahan ng pag-decarbonize ng kapaligiran, ang mga siyentipiko at mga lider ng mundo ay nag-eeksplora ng iba’t ibang paraan at bagong teknolohiya upang matugunan ang mga layunin sa klima. 

Noong nakaraang taon, natuklasan ng mga siyentipiko ang isang mikrobyo sa baybayin ng isang bulkanikong isla malapit sa Sicily na kumakain ng CO2 “kahanga-hangang mabilis.” Ang mga mikrobyo, na unang natagpuan noong Setyembre 2022, ay “sobrang epektibo sa pag-consume ng CO2 sa pamamagitan ng photosynthesis,” mas mabilis kaysa sa ibang kilalang cyanobacteria. Sinabi ng mga siyentipiko na ang mga prosesong mikrobyal ay mas kapital-episyente kaysa sa mga teknolohikal na interbensyon at “likas na scalable” dahil maaari silang ilagay sa iba’t ibang kapaligiran, mula sa bukas na mga pond hanggang sa mga bioreactor.

Ilang buwan na ang nakalipas, iniulat ng mga siyentipiko ng National Institute of Standards and Technology (NIST) na nag-develop ng testing equipment na may mataas na katumpakan para sukatin ang performance ng mga materyales (sorbents) na ginagamit upang hulihin at alisin ang carbon mula sa hangin. Ang aparato ay nagbibigay-daan sa NIST na lumikha ng research-grade test material (RGTM) sorbents para sa industriya ng direct air capture (DAC). Pinapayagan nito ang mga kumpanya na subukan ang kanilang mga sorbent at patunayan ang kanilang bisa bago mag-scale up.

Sa buwang ito lamang, iminungkahi ng mga Australianong mananaliksik ang paggamit ng solar power upang hulihin at i-imbak ang carbon sa mining waste. Kasalukuyan nilang ginagawa ang unang pagtatasa at pagsusuri ng paggamit ng concentrated solar heat para sa serpentine activation upang makagawa ng activated feedstock materials para sa mga proseso ng carbon capture at storage sa pamamagitan ng mineral carbonation.

Ang mga siyentipiko ay natuklasan pa ang mga paraan upang direktang i-convert ang mga greenhouse gas sa solidong fuel na maaaring gamitin upang painitin ang mga tahanan o magpatakbo ng mga industriya. Halimbawa, ang mga mananaliksik sa MIT at Harvard University ay nag-develop at nagpakita ng proseso ng pagkuha at electrochemical conversion ng gas sa pulbos. Ang solidong formate ay pagkatapos ginagamit sa laboratoryo upang lumikha ng kuryente sa pamamagitan ng fuel cell.

Kaya, malinaw na nagkaroon ng mas malaking pokus sa pagkuha at pag-iimbak ng carbon, kung saan maraming pananaliksik at pondo ang inilaan sa mga pagsisikap na ito. Gayunpaman, hindi lahat ng inisyatibo ay nagtagumpay. Isang kilalang halimbawa nito ay ang US-based climate start-up na Running Tide.

Sa ilalim ng proseso ng carbon removal ng Running Tide, isang network ng mga lumulutang na kahoy na buoy ang lumilikha ng “microforests” ng seaweed upang “lamunin ang carbon mula sa hangin at tubig” at limestone upang “magsilbing antacid para sa ibabaw na patong ng dagat.” Ang seaweed ay pagkatapos putulin upang lumubog sa karagatan, kung saan ito sumisipsip ng CO2 at nananatiling nakabaon nang libu-libong taon.

Ayon sa website nito, iniulat na ang kumpanya ay nakapag-alis ng 25,000 tonelada ng carbon sa pamamagitan ng dalawang paraan:

• Pagpapahusay ng alkalinidad ng karagatan
• Pagbabaong ng biomass

Nagbebenta rin ang Running Tide ng carbon credits, na kumakatawan sa isang tonelada ng carbon na inalis mula sa mabilis na siklo. Mga isang taon na ang nakalipas, ang start-up ay naghatid ng kauna-unahang carbon removal credits mula sa isang open ocean project, kung saan ang mga credit ay naunang ibinenta sa e-commerce giant na Shopify. Pagkatapos, bumili rin ng carbon credits ang Microsoft (MSFT ) mula sa start-up.

Noong Hunyo, inanunsyo ng startup na ito na isasara na nila ang operasyon. Ang tagapagtatag at CEO ng Running Tide na si Mark Odlin sa isang LinkedIn post:

“Sa kasamaang palad, ngayon ay sinisimulan na namin ang proseso ng pagsasara ng global operations ng Running Tide dahil hindi namin makuha ang tamang uri ng pondo upang ipagpatuloy ang aming trabaho na may kinakailangang kagyat na pangangailangan.”

Ayon sa post, ang carbon market ay boluntaryo at walang “ang pangangailangan na kinakailangan upang suportahan ang malakihang carbon removal” na nagdagdag, “ang aming integridad ay huhusgahan base sa kung maaabot namin ang kondisyon ng tagumpay at wala nang iba.”

Sa post, iginiit niya na ang startup ay “nagsagawa ng pinakamalaking matagumpay na carbon removal project sa open ocean,” na “sa pinakamababang gastos, sa pinakamalupit na kapaligiran, na may pinakamataas na pamantayan para sa kalidad.”

Iniulat na ang kumpanya ay nagbuwal ng humigit-kumulang 19 libong tonelada ng wood chips sa baybayin ng Iceland. Ang napakalaking dump na ito ay “ganap na walang pangangasiwa,” sinabi ng lingguhang pahayagang Icelandic na Heimildin, na nagbanggit din ng kakulangan ng pangangasiwa sa mga operasyon, at ang kakulangan ng beripikasyon sa mga pahayag ng kumpanya na ito ay nag-sequester ng 25,000 tonelada ng carbon sa ilalim ng dagat. stated the Icelandic weekly newspaper, Heimildin, which also pointed out the lack of oversight of the operations, and the lack of verification of the company’s claims that it  

Ang pagsasara ng Running Tide at ang mga tanong tungkol sa operasyon nito ay nagpapakita na habang ang lahat ng pagsisikap at pananaliksik ay nagdudulot ng kasabikan, hindi palaging nagtatagumpay ang mga inisyatibo at kailangan ng higit pang suporta mula sa gobyerno at mga teknolohikal na breakthrough upang tunay na magdala ng pagbabago.

#1. ExxonMobil (XOM)

Bilang isa sa mga nangungunang pampublikong kumpanya na malaki ang pamumuhunan sa teknolohiyang carbon capture at storage (CCS), na may ilang proyekto na isinasagawa upang bawasan ang carbon footprint nito, maaaring makinabang nang malaki ang ExxonMobil (XOM ) mula sa pananaliksik ng University of Texas tungkol sa ocean-based carbon sequestration.

Ang teknolohiyang ocean-based carbon sequestration ay makakatulong sa ExxonMobil na palakasin ang kanilang pamumuno sa teknolohiya at bawasan ang mga gastusin sa regulasyon na may kaugnayan sa pagbuga ng carbon.

Sa pananalapi, maaari itong makatipid ng malaking halaga sa pamamagitan ng pagpapababa ng posibleng carbon tax liabilities at paglikha ng mga bagong pinagkukunan ng kita sa pamamagitan ng pagbebenta ng carbon credits. Dagdag pa, ang mga pag-unlad na ito ay maaaring mapabuti ang ESG ratings ng ExxonMobil, na ginagawang mas kaakit-akit sa mga mamumuhunang may malasakit sa kapaligiran. Iniulat nito ang kita na $413.7 bilyon noong 2023.

#2. Occidental Petroleum (OXY)

Ang Occidental Petroleum (OXY ) ay nangunguna sa pag-develop ng malakihang CCS projects, partikular ang mga nag-iintegrate ng nakuha na carbon sa enhanced oil recovery (EOR) processes. Sa pamamagitan ng pag-aampon ng ocean-based carbon sequestration, maaaring higit pang i-diversify ng Occidental ang kanilang mga inisyatibo sa CCS at mapabuti ang kanilang mga sustainability practices. 

Sa pananalapi, nagbibigay ang teknolohiyang ito ng dalawang benepisyo: tumutulong ito sa pagpapababa ng carbon tax liabilities at lumilikha ng karagdagang kita sa pamamagitan ng carbon credits. Higit pa rito, ang paggamit ng nakuha na carbon sa EOR ay maaaring mapabuti ang oil recovery rates, kaya’t pinapataas ang kahusayan ng produksyon at kakayahang kumita. Iniulat ng kumpanya ang kita na $28.92 bilyon noong 2023.

Pangwakas na Kaisipan

Ang pagpigil sa karagdagang pag-init ng atmospera ng Earth at pagtugon sa pagbabago ng klima ay mga pandaigdigang prayoridad. Iba’t ibang hakbang, kabilang ang pag-phase out ng mga fuel na naglalabas ng carbon at pagtatakda ng legal na nakatali na mga target para sa net-zero emissions, ay naipatupad. Ang pagkuha at pag-iimbak ng CO2 ay isa pang mahalagang solusyon sa pag-decarbonize ng ating planeta.

Ang carbon sequestration na ito ay maaaring makamit sa ilang paraan kung saan ang kalaliman ng karagatan ay nag-aalok ng kaakit-akit na lokasyon para dito. Ang karagatan ay isang carbon sink, na gumagamit ng biological carbon pump—phytoplankton—upang ilipat ang CO2 mula sa ibabaw patungo sa seabed sa pamamagitan ng food web, kung saan ito iniimbak nang pangmatagalan. Ang mga pisikal na pump, na pinapagana ng sirkulasyon ng karagatan, ay tumutulong din sa pag-sequester ng dissolved carbon.

Dahil sa napakalawak nitong kapasidad sa imbakan at likas na kakayahang sumipsip ng CO2, kasama ang paghiwalay mula sa atmospera, ang malalim na karagatan ay isang popular na pamamaraan para sa pag-iimbak ng carbon. Ang mga teknik ay mula sa direktang pag-inject ng CO2 sa malalim na karagatan hanggang sa pagdaragdag ng nutrisyon upang pasiglahin ang paglago ng phytoplankton at pagsasamantala sa mataas na presyon at mababang temperatura upang bumuo ng solidong hydrate.

Gayunpaman, ang pamamaraang ito ay hindi walang hamon, tulad ng ipinakita ng kaso ng Running Tide, at lumilitaw ang mga isyu tulad ng acidification, gastos, monitoring, beripikasyon, at sustainability.

Sa pamamagitan lamang ng patuloy na pananaliksik at pag-unlad, tulad ng ginagawa ng mga mananaliksik mula sa University of Texas, makakahanap tayo ng mga solusyon na tumutulong mag-imbak ng carbon nang hindi nakakasira sa kapaligiran. Sa kabuuan, ang kalaliman ng karagatan ay nagtatanghal ng isang pangakong ngunit hindi tiyak na opsyon para sa layunin ng carbon sequestration.

I-click dito para sa listahan ng nangungunang limang carbon capture stocks.