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janvier 21, 2022

Ces machines éliminent les gaz à effet de serre de l'air – un inventeur de la technologie de capture directe de l'air montre comment cela fonctionne11 minutes de lecture



Deux siècles de combustion de combustibles fossiles ont rejeté dans l'atmosphère plus de dioxyde de carbone, un puissant gaz à effet de serre, que la nature ne peut en éliminer. Au fur et à mesure que ce CO2 s'accumule, il emprisonne l'excès de chaleur près de la surface de la Terre, provoquant le réchauffement climatique. Il y a tellement de CO2 dans l'atmosphère maintenant que la plupart des scénarios montrent que la fin des émissions ne suffira pas à elle seule pour stabiliser le climat – l'humanité devra également éliminer le CO2 de l'air.

Illustration via l'état de l'Arizona Université – The Conversation

Le département américain de l'énergie a un nouvel objectif d'étendre la capture directe de l'airune technologie qui utilise des réactions chimiques pour capturer le CO2 de l'air. Alors que le financement fédéral pour la capture du carbone suscite souvent des critiques parce que certaines personnes y voient une excuse pour continuer à utiliser des combustibles fossiles, l'élimination du carbone sous une forme ou une autre sera probablement encore nécessaire, selon les rapports du GIEC. La technologie d'élimination mécanique du carbone est en cours de développement et fonctionne à à très petite échelleen partie parce que les méthodes actuelles sont d'un coût prohibitif et énergivores. Mais de nouvelles techniques sont testées cette année qui pourraient aider à réduire la demande et le coût énergétiques. stockage, sur l'état de la technologie et vers où elle se dirige.

Qu'est-ce que l'élimination directe du carbone et pourquoi est-elle considérée comme nécessaire ?

Lorsque je me suis intéressé à la gestion du carbone au début des années 1990, ce qui m'a poussé, c'est l'observation que le carbone s'accumule dans l'environnement. Il faut à la nature des milliers d'années pour éliminer ce CO2et nous sommes sur une trajectoire vers des concentrations de CO2 beaucoup plus élevéesbien au-delà de tout ce que les humains ont connu.

L'humanité ne peut pas le faire. se permettre d'avoir des quantités croissantes de carbone excédentaire flottant dans l'environnement, nous devons donc le récupérer. Le CO2 à sa sortie. Nous devons donc gérer l'autre moitié des émissions – des voitures, des avions, prendre une douche chaude pendant que votre fournaise au gaz émet du CO2. Cela signifie extraire le CO2 de l'air.

Comment fonctionne la capture directe de l'air.

Étant donné que le CO2 se mélange rapidement dans l'air, peu importe où dans le monde le CO2 est éliminé – l'élimination a le même impact. Nous pouvons donc placer la technologie de capture directe de l'air là où nous prévoyons d'utiliser ou de stocker le CO2.

La ​​méthode de stockage est également importante. Stocker du CO2 pendant seulement 60 ou 100 ans n'est pas suffisant. Si dans 100 ans, tout ce carbone est de retour dans l'environnement, nous n'avons fait que prendre soin de nous, et nos petits-enfants doivent le découvrir à nouveau. Entre-temps, la consommation mondiale d'énergie augmente d'environ 2 % par an.

L'une des plaintes concernant la capture directe de l'air, en plus du coût, est qu'elle est énergivore. Cette consommation d'énergie peut-elle être réduite ?

Deux grandes utilisations d'énergie dans la capture directe de l'air consistent à faire fonctionner des ventilateurs pour aspirer l'air, puis à chauffer pour extraire le CO2. Il existe des moyens de réduire la demande d'énergie pour les deux.

Par exemple, nous sommes tombés sur un matériau qui attire le CO2 lorsqu'il est sec et le libère lorsqu'il est mouillé. Nous avons réalisé que nous pouvions exposer ce matériau au vent et qu'il se chargerait de CO2. Ensuite, nous pourrions le rendre humide et il libérerait le CO2 d'une manière qui nécessite beaucoup moins d'énergie que les autres systèmes. L'ajout de chaleur créée à partir d'énergies renouvelables augmente encore la pression de CO2, nous avons donc un gaz CO2 mélangé à de la vapeur d'eau à partir de laquelle nous pouvons collecter du CO2 pur.

Deux hommes se tiennent sous une grande structure avec des ventilateurs
Climeworks, un Suisse entreprise, possède 15 usines qui éliminent le dioxyde de carbone de l'air. l'air se déplace tout seul.

Mon laboratoire crée une méthode pour ce faire, appelée arbres mécaniques. Ce sont de grandes colonnes verticales de disques recouverts d'une résine chimique, d'environ 5 pieds de diamètre, avec les disques distants d'environ 2 pouces, comme une pile de disques. Au fur et à mesure que l'air souffle, les surfaces des disques absorbent le CO2. Après environ 20 minutes, les disques sont pleins et ils s'enfoncent dans un tonneau en dessous. Nous envoyons de l'eau et de la vapeur pour libérer le CO2 dans un environnement clos, et maintenant nous avons un mélange à basse pression de vapeur d'eau et de CO2. Nous pouvons récupérer la majeure partie de la chaleur utilisée pour chauffer la boîte, de sorte que la quantité d'énergie nécessaire au chauffage est assez faible.

En utilisant l'humidité, nous pouvons éviter environ la moitié de la consommation d'énergie et utiliser des énergies renouvelables pour le reste. Cela nécessite de l'eau et de l'air sec, donc ce ne sera pas idéal partout, mais il existe également d'autres méthodes.

Le CO2 peut-il être stocké en toute sécurité à long terme, et y a-t-il suffisamment de ce type de stockage ?

J'ai commencé à travailler sur le concept de séquestration des minéraux dans les années 1990, en dirigeant un groupe à Los Alamos. Le monde peut en fait stocker le CO2 de façon permanente en profitant du fait qu'il s'agit d'un acide et que certaines roches sont basiques. Lorsque le CO2 réagit avec des minéraux riches en calcium, il forme des carbonates solides. En minéralisant le CO2 comme ceci, nous pouvons stocker une quantité presque illimitée de carbone de façon permanente.

Par exemple, il y a beaucoup de basalte – roche volcanique – en l'Islande qui réagit avec le CO2 et le transforme en carbonates solides en quelques mois. L'Islande pourrait vendre des certificats de séquestration du carbone au reste du monde car elle stocke du CO2 pour le reste du monde.

Il existe également d'énormes réservoirs souterrains de production de pétrole dans le bassin permien au Texas. Il existe de grands aquifères salins. En mer du Nord, à un kilomètre sous le fond de l'océan, la société énergétique Equinor capte le CO2 d'une usine de traitement de gaz et stocke un million de tonnes de CO2 par an depuis 1996, évitant ainsi la taxe norvégienne sur Rejets de CO2. La quantité de stockage souterrain où nous pouvons effectuer la séquestration des minéraux est bien supérieure à ce dont nous aurons jamais besoin pour le CO2. La question est de savoir combien peut être converti en réserve prouvée.

Lackner est montré derrière un appareil avec une plante feuillue utilisée pour les tests.
Klaus Lackner teste des technologies de capture directe de l'air dans son laboratoire.
Arizona State University

Nous pouvons également utiliser la capture directe de l'air pour fermer la boucle du carbone – ce qui signifie que le CO2 est réutilisé, capturé et réutilisé à nouveau pour éviter d'en produire davantage. À l'heure actuelle, les gens utilisent le carbone des combustibles fossiles pour extraire de l'énergie. Vous pouvez convertir le CO2 en carburants synthétiques – essence, diesel ou kérosène – qui ne contiennent pas de nouveau carbone en mélangeant le CO2 capturé avec de l'hydrogène vert créé avec de l'énergie renouvelable. Ce carburant peut facilement être expédié par les pipelines existants et être stocké pendant des années, de sorte que vous pouvez produire de la chaleur et de l'électricité à Boston par une nuit d'hiver en utilisant l'énergie qui a été collectée sous forme de soleil dans l'ouest du Texas l'été dernier. Un réservoir plein de "syncarburant" ne coûte pas cher et est plus rentable qu'une batterie.

Le ministère de l'Énergie s'est fixé un nouvel objectif pour réduire les coûts d'élimination du dioxyde de carbone à 0 USD par tonne et les augmenter rapidement. d'ici une décennie. Que doit-il se passer pour que cela devienne une réalité ?

Le DOE me fait peur parce qu'ils donnent l'impression que la technologie est déjà prête. Après avoir négligé la technologie pendant 30 ans, nous ne pouvons pas simplement dire qu'il y a des entreprises qui savent comment le faire et tout ce que nous avons à faire est de le pousser. Nous devons supposer qu'il s'agit d'une technologie naissante.

Climeworks est la plus grande entreprise commerciale de capture directe, et elle vend du CO2 à environ 0 à

000 par tonne. C'est trop cher. Par contre, à la tonne, le monde pourrait le faire. Je pense que nous pouvons y arriver.

Les États-Unis consomment environ 7 millions de tonnes de CO2 par an en CO2 marchand – pensez aux boissons gazeuses, aux extincteurs, aux silos à grains qui l'utilisent pour contrôler la poudre de céréales, qui est un risque d'explosion. Le prix moyen est de -0. Donc en dessous de 0 vous avez un marché.

Ce dont vous avez vraiment besoin, c'est d'un cadre réglementaire qui dit que nous exigeons que le CO2 soit stocké, puis le marché passera de la capture de kilotonnes de CO2 aujourd'hui à la capture de gigatonnes de CO2.

Où voyez-vous cette technologie aller dans 10 années ?

Je vois un monde qui abandonne les combustibles fossiles, probablement progressivement, mais a pour mandat de capturer et de stocker tout le CO2 à long terme.

Notre recommandation est que lorsque le carbone sort du sol, il doit être associé à une suppression égale. Si vous produisez 1 tonne de carbone associé au charbon, au pétrole ou au gaz, vous devez mettre 1 tonne de côté. Il n'a pas besoin d'être de la même tonne, mais il doit y avoir un certificat de mise sous séquestre qui assure qu'il a été rangé, et il doit durer plus de 100 ans. Si tout le carbone est certifié dès qu'il sort du sol, il est plus difficile de tromper le système.

Une grande inconnue est de savoir à quel point l'industrie et la société vont s'efforcer de devenir neutres en carbone. Il est encourageant de voir des entreprises comme Microsoft et Stripe acheter des crédits carbone et des certificats pour éliminer le CO2 et accepter de payer des prix assez élevés.

Les nouvelles technologies peuvent mettre une décennie ou deux à pénétrer , mais si l'attrait économique est là, les choses peuvent aller vite. Le premier jet commercial était disponible en 1951. En 1965, ils étaient omniprésents.

Cet article est republié de The Conversationun site d'information à but non lucratif dédié au partage d'idées d'experts universitaires. Il a été écrit par : Klaus LacknerArizona State University.

En savoir plus :

]Klaus Lackner est conseiller scientifique de Carbon Collect et détient des actions de la société, qui travaille avec l'Arizona State University sur le développement d'un dispositif de capture d'air. Il conseille également Aircela, qui développe un système à l'échelle domestique pour convertir le dioxyde de carbone ambiant en carburant synthétique. Les travaux de Lackner dans le domaine de la gestion du carbone ont été soutenus pendant plus de trois décennies par des subventions de recherche d'entreprises privées, de fondations, d'universités et du département américain de l'énergie.




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