Могат ли токови удари в океана да помогнат за постигането на нетна нула

Пристанището на Лос Анджелис е дом на нов научен експеримент с високи залози. В него е закотвена 100 футова синя баржа, украсена с пет реда продълговати резервоари в маслинен цвят, стоящи хоризонтално на носа, докато в средата на кораба има купчина големи метални кутии, прозрачни тръби, цистерни и електроника. Тази неподходяща комбинация от технологии, изобретена в Калифорнийския университет в Лос Анджелис, се нарича SeaChange и амбицията на нейните създатели е да използват необятността на океана, за да премахнат милиарди тонове въглероден диоксид от атмосферата, за да предотвратят катастрофалните промени в климата.

Океанът вече е най-мощният инструмент за премахване на въглерод на планетата. Но се нуждаем той (или от нещо друго) да прави повече, за да достигнем нетни нулеви емисии. Този стартъп смята, че има решението: извличане на морска вода от океана и премахване на въглерода от нея чрез ток.

През следващите месеци пилотният проект на шлепа ще изсмуква морска вода през големите синьо-сиви кутии, в които се помещават устройства, наречени проточни електролизатори. Електрохимичен процес кара калциевия карбонат, твърд варовиков материал, да се утаи от морската вода и да улови течния CO2. Декарбонизираната морска вода след това се смесва с CO2, извлечен от атмосферата, и се връща в океана със същия химичен състав, както преди. Това, казва Гаурав Сант, директор на Института за управление на въглерода на UCLA, позволява прецизно отчитане на отстранения CO2, като същевременно елиминира възможните неблагоприятни въздействия върху околната среда върху океана. SeaChange също произвежда зелен водород като страничен продукт, който може да се използва за захранване на процеса.

„Това, което научаваме от тези системи, след това ще информира дизайна и разширяването на технологията“, каза Сант при разкриването на пилотния проект в средата на април. „Ще влезе в заводи, които преработват хиляди тонове въглероден диоксид годишно, а след това ще бъде в инсталации в търговски мащаб, които произвеждат милиони тонове въглероден диоксид.“

Изследователите прогнозират, че SeaChange може да извлече около 4,6 килограма CO2 от атмосферата на метричен тон преработена морска вода, което е еквивалентно на средните емисии от ауспуха на автомобил, изминал 19 километра. Пилотният проект е предназначен да обработва повече от 50 метрични тона на ден по време на опита, според изследователите. Изолирането на 1 метричен тон въглероден диоксид изисква обработка на 220 метрични тона морска вода. По време на процеса SeaChange също така произвежда около 35 килограма водород. Сант и колегите му се стремят да отделят CO2 за по-малко от 100 долара за метричен тон, цена, която се е превърнала в един вид Свещен Граал за премахването на въглерода, за да бъде рентабилно.

За да се обърне покачването на CO2 в атмосферата, ще е необходимо отстраняването на гигатонове въглероден диоксид от въздуха. Разчитането на моретата за такава дива херкулесова задача може да има непредвидени последици за морския живот, според океанолози.

В течение на 24 месеца проектът SeaChange премина от лабораторен експеримент до работещ прототип. Изследователите от UCLA създадоха стартираща компания, наречена Equatic Inc., за да комерсиализират технологията и да продават въглеродни кредити и водород. Сант, основател и сълидер на Equatic, отказа да разкрие финансирането на стартъпа, но отбеляза, че той „е много добре финансиран, след като е събрал много милиони“ долари.

„Те се движат много бързо“, казва Дъглас Уикс, програмен директор в Агенцията за напреднали изследователски проекти на Министерството на енергетиката на САЩ – Енергия (ARPA-E), която предостави на учените безвъзмездна помощ от 1 милион долара през 2022 г.

Уикс казва, че когато за първи път посетил лабораторията на UCLA миналото лято, изследователите му показали модул за преработка на SeaChange с размерите на кредитна карта. Когато Уикс се завърна през септември, модулът беше с размер на книга, а шест месеца по-късно той стоеше на шлепа в Лос Анджелис. Групата управлява и втори пилотен проект в Сингапур.

„Много съм впечатлен от способността им да мащабират“, казва Уикс. „Имам пълни очаквания, че те ще постигнат целите си за търговско внедряване.“

Тази скорост обаче може да изпревари способността на правителствата да регулират ефективно широкомащабни проекти за премахване на въглероден диоксид в океана, които привличат нарастващ интерес от страна на инвеститорите, според Романи Уеб, заместник-директор на Центъра за климатични закони в Columbia University. Тя отбелязва, че въпреки че множество съществуващи държавни, национални и международни закони могат да се прилагат за подобни начинания, те може да не са достатъчни.

„Ще трябва да помислим за правни рамки за разгръщане на тези дейности и за гарантиране, че те се извършват по начин, който максимизира ползите от тях и минимизира потенциалните рискове“, казва Уеб, асоцииран изследовател в Columbia Law School. Тя добавя, че ще бъде от решаващо значение да се разработят процедури за проверка на валидността на въглеродните кредити, генерирани от търговски оператори на базирани в океана проекти за отстраняване на въглероден диоксид (CDR).

Сант казва, че пилотният проект на Equatic в Лос Анджелис работи при условията на общо разрешително за кораби, издадено от Агенцията за опазване на околната среда на САЩ, което регулира изхвърлянето на баластни води от търговски кораби. Мащабните инсталации на Equatic вероятно ще бъдат разположени на крайбрежна земя, въпреки че Сант казва, че може да е възможно да ги поставите в океана близо до офшорни вятърни паркове, които биха могли да доставят електричество на проектите.

Въпреки досегашния успех на Equatic в увеличаването на мащаба на SeaChange, той - като всеки стартиращ CDR - остава далеч от доказването, че неговата технология може да работи в смислен и рентабилен мащаб. Остават също значителни пречки и въпроси относно въздействието на технологията върху околната среда.

Изследователите нарекоха употребата на енергия от SeaChange „огромна“ в статия от 2021 г., публикувана в списанието ACS Sustainable Chemistry & Engineering. Те изчислиха, че за да поддържа повишаването на глобалната температура до 1,5C, амбициозната цел, определена от Парижкото споразумение от 2015 г., Equatic ще трябва да преработва 10 гигатона CO2 годишно до 2050 г., или около една четвърт от настоящите емисии. (Други групи излязоха с различни оценки за това колко въглерод светът ще трябва да премахне от атмосферата.) Това ще изисква изграждане на слънчеви електроцентрали на стойност 1,4 трилиона долара, които да доставят електричество на близо 1800 инсталации за декарбонизация на Equatic.

Сант казва, че през последните две години Equatic е подобрила енергийната ефективност на технологията и централите ще се нуждаят от по-малко електричество, отколкото първоначално се очакваше. Сега компанията изчислява, че са необходими 2 мегаватчаса електроенергия, за да се премахне 1 метричен тон CO2. Водородът, произведен на място, може да задоволи половината от нужната енергия.

Океанографът от Хавайския университет Дейвид Хо твърди, че огромното нарастване на възобновяемата енергия, необходимо за захранване на базирани в океана CDR в мащаба, за който се застъпва Equatic, би било по-добре разгърнато за ограничаване на използването на изкопаеми горива.

„Трябва да намалим наполовина нашите емисии до края на това десетилетие и това е мястото, където трябва да бъде фокусът“, казва Хо, който стартира организация с нестопанска цел, наречена [C]worthy, за да разработи протоколи за проверка на отстраняването на въглероден диоксид в океана. „Освен ако нямаме неограничена възобновяема енергия, просто няма смисъл да я използваме за нещо като тази технология.“

Други базирани на океански въглерод CDR подходи включват наторяване на моретата с желязо, за да се стимулира цъфтежът на фитопланктона, добавяне на минерали за увеличаване на способността на океана да абсорбира въглерод или отглеждане на плантации от водорасли, поглъщащи CO2, и след това потапяне на макроводораслите на морското дъно. Тези предложения породиха опасения относно трудността при количествено определяне и проверка на отстраняването на CO2, като се има предвид сложността на морската геохимия, както и опасения относно неизвестното въздействие върху океанските екосистеми.

Тези рискове доведоха до местна опозиция, когато други базирани в океана CDR компании предложиха пробни проекти. Миналия месец повече от 300 сърфисти, собственици на бизнес, политици и жители на британската крайбрежна общност Корнуол се събраха на плажа, за да протестират върху плана на канадската стартираща компания Planetary Technologies да добави химическо съединение, което намалява киселинността на океана, към тръба за отпадни води в залива на Сейнт Айвс.

Изследователите на UCLA проектираха SeaChange, за да заобиколят тези проблеми. „Нашият процес може да гарантира, че имаме както улавяне на въглерод, но също така и никакво отрицателно добавяне или изваждане от морската вода, за да гарантираме, че имаме минимален ефект или никакъв ефект върху местната екосистема“, казва Данте Симонети, доцент по химическо и биомолекулярно инженерство в UCLA и съосновател и ръководител на технологиите в Equatic.

Потенциалното въздействие на SeaChange върху морския живот обаче все още не е проучено. „Поръчахме подробна оценка на въздействието върху околната среда, за да разберем последиците от прилагането на нашата технология в мащаб“, казва Сант.

В широчината, необходима за благоприятно въздействие върху климата, технологията ще произведе милиони тонове прахови частици от калциев карбонат, според статия от 2023 г., на която Сант е един от авторите..

Лиза Левин, морски еколог от Института по океанография Скрипс към Калифорнийския университет в Сан Диего, казва, че това може да има неблагоприятно въздействие върху океана.

„Опасността от тези частици е, че те влияят на проникването на светлина и животните лесно могат да ги сбъркат с храна и да ги изядат“, казва Левин, водещ автор на статия от март, публикувана в списание Science, която изследва потенциалните дълбоководни въздействия на базирани в океана CDR. „Ако наистина паднат на морското дъно, те образуват слой от утайки, който може да повреди всичко, което е на дъното.“

Сант казва, че океанските течения бързо ще разпръснат частиците от калциев карбонат, за да предотвратят натрупването им на едно място и замъгляването на водата.

Огромните обеми морска вода, които Equatic ще обработват, също могат да представляват заплаха за морския живот, според Левин. Изолирането на 10 гигатона въглероден диоксид годишно би изисквало обработка на 3500 гигатона морска вода, според документа от 2021 г. „Винаги, когато изтеглите много вода, вие изтегляте всички неща във водата, включително малки животни, планктон, ларви на безгръбначни [и] ларви на риби“, казва Левин. Поставянето на инсталации на Equatic в инсталации за обезсоляване и други промишлени съоръжения, които вече приемат големи количества океанска вода, може да намали това въздействие, отбелязва тя.

„Това е мащаб на индустриализация, който всъщност никога не сме постигали преди“, казва Сант. „И така успехът на тези технологии не е само в самите технологии, но и в това колко бързо можете да ги изградите.“

Още по темата

AI машините не „халюцинират“. Но създателите им определено го правят

Океаните се нагряват, а Ел Ниньо само ще влоши положението с климата

Природните бедствия за милиарди долари са новото нормално

Горещото лято рискува да спре целите на Азия за климата