15:00
Компания Vycarb из Бруклина недавно достигла важной вехи в хранении CO2 низкой чистоты в морской воде. Это удобное и недорогое решение потенциально может сделать CCS более доступным и доступным. Недавно я встретился с генеральным директором и основателем Vycarb доктором Гарретом Будино, чтобы увидеть прогресс в их штаб-квартире в Бруклинской военно-морской верфи. Стартап, основанный в 2022 году, в настоящее время проводит пилотный проект на Ист-Ривер, получив положительные, поддающиеся проверке результаты, готовые к крупномасштабной коммерциализации.
Vycarb решил серьезную проблему CCS, используя океаническую химию и сенсорную технологию реального времени для хранения CO2 в воде в виде стабильного растворенного бикарбоната (HCO3-). Поскольку большая часть населения мира концентрируется на побережьях, что сопровождается промышленными выбросами углерода, океан является потенциально удобным местом для улавливания углерода. Стоимость геологической секвестрации часто нецелесообразна из-за необходимости сжатия и транспортировки очищенного CO2 в подходящие геологические формации. Система Vycarb работает с недорогими, распространенными щелочными минералами в качестве сырья с минимальным энергопотреблением. Однако преимущества выходят за рамки простого использования воды.
Очистка CO2 является одной из самых больших проблем для традиционных технологий CCS. Однако новые результаты испытаний показывают, что при чистоте CO2 всего 50% Vycarb может включать в воду 99% газообразного CO2. 85% этого CO2 затем преобразуется в растворимый бикарбонат (HCO3-). Это превосходит первоначальные цели при стабильном химическом составе воды, обеспечивающем хранение после сброса.
Следующий шаг в коммерциализации полевых испытаний направлен на подтверждение включения 99% CO2 в воду при чистоте всего 10%. Vycarb уже протестировал в лаборатории уровень концентрации всего 1,5%. Другими словами, концентрация CO2 в выхлопных газах при сжигании ископаемого топлива может быть равнаиспользуется напрямую, без необходимости дополнительной очистки. Vycarb одновременно работает над независимой проверкой результатов.
Как говорит генеральный директор и основатель Vycarb доктор Гаррет Будино:
Каждый промышленный источник выбросов, с которым мы говорим, сталкивается с одной и той же проблемой: улавливание и очистка CO2 до того, как его можно будет хранить, часто является самой дорогой и технически сложной частью всего процесса. Эти результаты показывают, что мы можем полностью отказаться от очистки и предоставить комплексное решение CCS для широкого спектра источников выбросов. Это важное доказательство, демонстрирующее технический прогресс и потенциальную экономию средств от подхода Vycarb к постоянной промышленной декарбонизации.
Vycarb также изучает взаимодействие с другими промышленными точечными источниками выбросов. Хотя многие из этих выбросов уже устраняются с помощью промышленных мер по выбросам, таких как скрубберы, оставшиеся газы могут повлиять на систему. Это влияние может быть чистым положительным. Например, парниковый газ N02, растворенный в воде, образует азотную и азотистую кислоты, с которыми можно справиться с помощью подщелачивающего агента. Однако проводятся дополнительные испытания.
Кроме того, при pH около 7,5 выходящая вода немного более щелочная, чем окружающая вода, но не имеет достаточно высоких концентраций минералов, которые могли бы привести к выпадению осадков или отрицательно повлиять на дикую природу. Таким образом, качество воды может улучшиться за счет связывания углерода, поскольку прибрежные воды часто имеют несколько кислую реакцию. Хотя этот химический состав был изучен с целью способствовать образованию раковин на устричных фермах, эти фермы также стараются избегать других проблем с качеством воды, которые часто сопровождают промышленные выбросы. Хотя продукция, возможно, не имеет в настоящее время ценного вторичного использования, все еще существует сильный бизнес.необходимо создать доступную и удобную систему CCS.
Команда Vycarb. Изображение предоставлено: VycarbБизнес-кейс
Существующая система находится в пилотном масштабе на Бруклинской военно-морской верфи, используя подаваемый CO2 с выбросом в Ист-Ривер. Хотя он уже активно преобразует CO2, масштабы относительно невелики. После полной проверки следующим шагом станет масштабирование и коммерциализация технологии. Однако существует множество источников дохода для поддержки проверенных, измеримых технологий CCS, которые одновременно удобны и дешевы.
В США налоговая льгота за 45 кварталов за улавливание углерода была расширена и продлена. В то время как другие инициативы сталкиваются с противодействием с той или иной стороны, CCS пользуется поддержкой как людей, стремящихся бороться с изменением климата, так и крупных источников выбросов, включая компании, работающие на ископаемом топливе. Хотя мы можем спорить о том, является ли это наиболее эффективным применением налоговых поступлений для борьбы с изменением климата, CCS, обращаясь к обеим сторонам, получает относительно стабильную поддержку. Для выбросов из точечных источников налоговый кредит предлагает 85 долларов США за метрическую тонну (МТ) улавливаемого и хранимого CO2. Однако при сжигании углеводородов водород (атомная масса ~1) преобразуется в воду и объединяется атом углерода (~12) с двумя более тяжелыми атомами кислорода (~16). Образуется примерно в 2-3 раза больше массы CO2 по сравнению с массой топлива, в зависимости от концентрации углерода. Таким образом, угольная электростанция потенциально может получить больше денег в виде кредитов CCS за удаление CO2, образующегося при сжигании угля, чем они платят за сам уголь. Недорогие способы удаления CO2 и его постоянного хранения могут привести к быстрому внедрению.
Кроме того, налоговые льготы 45Z доступны для «чистого топлива»: до 1 доллара за галлон для неавиационного топлива и 1,75 доллара за галлон для авиационного топлива, при этом уровень субсидии зависит от выбросов в течение жизненного цикла.Эти кредиты были недавно продлены до 2029 года. Поскольку производители этанола уже могут заявлять о низких выбросах в соответствии с текущими рамками оценки (хотя это может быть оспорено), дополнительный секвестр от производства топлива может позволить им получить доступ к более высоким уровням налоговых льгот. также предлагают стимулы, такие как фонд CCS в Дании. Получателям может быть выплачено 815 миллионов датских крон (127 миллионов долларов США) в год. Ожидается, что фонд будет поддерживать достижение сокращения выбросов CO2 на 0,9 миллиона тонн в год, начиная с 2030 года. Немного быстрых математических вычислений позволит предположить, что цена за тонну CO2 превысит 143 доллара в 2030 году.
Кроме того, можно избежать затрат на соблюдение требований. В Сингапуре выбросы CO2 в настоящее время облагаются налогом в размере 45 долларов США за тонну, и предлагается увеличить их до 80 долларов США за тонну к 2030 году. Кредиты системы ЕС ETS «ограничение и торговля» в настоящее время торгуются по цене 82,42 евро (95,66 долларов США) за тонну. Углеродные кредиты Калифорнийского стандарта низкоуглеродного топлива (LCFS) в настоящее время торгуются по цене около 79 долларов США за тонну.
И существуют экологические премии, выплачиваемые потребителями или другими компаниями, стремящимися уменьшить выбросы углекислого газа. Сокращение выбросов также может помочь компаниям достичь целей устойчивого развития. Это не только помогает составлять отчеты об устойчивом развитии, но и помогает компаниям потенциально получить доступ к капиталу, связанному с устойчивым финансированием.
Рынок доступных CCS потенциально значителен. Также доступно финансирование: Vycarb поддерживают Shell, Rio Tinto, Idemitsu и другие. Конечно, политика может измениться, но стремление к устойчивости означает, что рыночный потенциал все еще существует, даже если стимулы колеблются в краткосрочной перспективе.
Изображение предоставлено Vycarb Carbon TimeМашина
Поразмыслив о том, как работает система, вы можете подумать о Vycarb как о, по сути, предлагающем углеродную машину времени. Сотни миллионов лет назад уровень CO2 был намного выше. Этот CO2 растворяется в воде с образованием угольной кислоты, которая уравновешивается щелочными минералами. Затем растения развили фотосинтез, понизив уровень CO2. Остатки этих растений накапливались в течение сотен миллионов лет и в конечном итоге превратились в ископаемое топливо. Также появились водные животные, которые вырастили панцири и скелеты из щелочного кальция, растворенного в мировом океане. Когда эти животные умерли, их карбонат кальция остался откладываться на дне океана, а не растворяться, поскольку океаны стали менее кислыми из-за того, что больше CO2 превращалось в кислород растениями. За сотни миллионов лет эти панцири и скелеты превратились в известняк, который поднялся из океана тектоническими плитами.
Теперь, когда уровень CO2 исторически быстро растет, дождевые и океанские воды становятся все более кислыми. Углекислый газ растворяется из атмосферы в воду, где он медленно разрушает минералы, такие как известняк, и в конечном итоге создает ионы бикарбоната в океане. Однако этот цикл может занять длительное время, и мы добавляем CO2 гораздо быстрее, чем естественные процессы могут его удалить.
В результате естественных процессов большая часть атмосферного CO2 в конечном итоге будет поглощена океанами и вступить в реакцию с эродированными минералами. Но это не произойдет достаточно быстро, чтобы предотвратить каскадные последствия изменения климата. Викарб ускоряет процесс. Извлечение CO2 из промышленного источника и преобразование его в бикарбонат океана перед попаданием в атмосферу. По сути, достижение будущего состояния, когда CO2 растворяется в воде и реагирует со щелочными минералами
.Простой сброс минералов в воду был бы расточительным, создал бы местные проблемы с качеством воды и просто не смог бы достаточно быстро вступить в реакцию с атмосферным CO2. И хотя Земля уже переживала периоды более высоких концентраций CO2 и температур, как показала химия, она также пережила множество массовых вымираний. Большинство из нас хотят избежать массового вымирания.
Генеральный директор и основатель Vycarb доктор Гаррет Будино. Изображение предоставлено: Vycarb Потенциальные применения
Конечно, это не заменяет необходимость сокращения выбросов углекислого газа. Викарб открыто признает это. Более эффективные процессы связывания углерода не отменяют необходимости в первую очередь прекратить превращать углеводородные месторождения в CO2.
Однако, пока мы выбрасываем CO2, улавливание и хранение помогают. Ископаемое топливо будет продолжать сжигаться, и мы не можем ждать, пока его заменители вступят во владение, прежде чем принять меры по уменьшению воздействия. Кроме того, хотя большая часть выбросов CO2 приходится на сжигание ископаемого топлива, это не единственный источник.
Система не зависит от подщелачивающего агента, поэтому можно использовать ряд щелочных промышленных отходов. Однако наиболее распространенным минеральным сырьем является карбонат кальция (также известный как CACO3 или известняк). Системе также не нужны химикаты лабораторной чистоты или строго контролируемые размеры: для демонстрации используется обычный аглим (сельскохозяйственный известняк), часто используемый в качестве удобрения. Кроме того, поскольку существуют хорошо развитые цепочки поставок и транспортировки известняка, сырье недорогое и легкодоступное. Однако для удаления 1 тонны CO2 требуется примерно 2 тонны известняка.
На цемент приходится 8-10% мировых выбросов CO2. Для сравнения, личный транспорт составляет10-11% в мире. Изготовление цементных полос CO2 из известняка/карбоната кальция, который затем реабсорбируется по мере затвердевания. Даже если источник энергии чистый, CO2 все равно выделяется. Пока люди используют цемент, секвестрация может помочь. А поскольку известняк является основным сырьем для производства цемента и подщелачивающего агента, используемого Vycarb, экономика цепочки поставок имеет смысл для цементных печей вблизи океана.
Еще одним потенциальным применением является очистка сточных вод. На очистку сточных вод приходится до 5% мировых выбросов парниковых газов. Это больше, чем морские перевозки или авиаперелеты. Хотя мы можем сократить использование ископаемого топлива, мы все выбрасываем органические отходы. Бактерии, которые переваривают органические вещества, производят метан и CO2, причем метан в идеале сжигается с образованием CO2, который является менее сильным парниковым газом, чем метан. Однако прибрежные очистные сооружения уже имеют доступ к воде, и им уже необходимо корректировать уровень pH, что делает их сильными кандидатами на использование Vycarb.
В целом, пока мы отказываемся от ископаемого топлива, доступные технологии CCS могут помочь смягчить воздействие выбросов CO2. Нам нужно будет продолжать сокращать и удалять парниковые газы из атмосферы. Выбросы CO2 будут продолжаться, даже если мы откажемся от ископаемого топлива. Даже компостирование выделяет CO2. Однако одного только достижения нулевого показателя может оказаться недостаточно, чтобы обратить вспять нанесенный нами ущерб. Недавние результаты Vycarb показывают потенциально доступный вариант решения этой проблемы
.
