Meletakkan CO₂ untuk digunakan: 10 finalis yang dinamakan untuk Carbon XPrize

Pada hari Isnin, organisasi XPrize mengumumkan bahawa ia telah memilih 10 finalis untuk Pertandingan Karbon NRG COSIA. Para finalis ini akan diberi ruang berhampiran loji janakuasa dan paip yang akan menyampaikan sebahagian daripada ekzos karbon-dioksida yang kaya tumbuhan. Terpulang kepada pesaing untuk menjadikan karbon dioksida itu menjadi produk yang boleh dipasarkan.

Bagi para finalis, produk tersebut terdiri daripada konkrit hingga nanotube karbon. Untuk mendapatkan gambaran yang lebih baik mengenai teknologi dan pertandingan itu sendiri, kami bercakap dengan Marcius Extavour, pengarah senior tenaga dan sumber XPrize.

Tangkap, tiada storan

Dunia tetap komited untuk bahan bakar fosil, walaupun pengetahuan kami semakin meningkat terhadap risiko yang mereka lakukan. Risiko ini menimbulkan minat terhadap idea penangkapan dan penyimpanan karbon. Daripada menutup perkakasan fosil bahan bakar fosil dan semua infrastruktur yang memakannya, kita hanya mengeluarkan karbon dioksida dari ekzos tumbuhan, meletakkannya dalam simpanan jangka panjang atau bertindak balas dengan batu untuk menguncinya selama-lamanya.

Tetapi dengan demikian kos tenaga, mengambil dari pengeluaran bahan bakar fosil dan membiayai wang. "Pencemaran karbon adalah percuma hari ini, dan ini adalah teknologi yang mahal," kata Extavour. "Itu cabaran asas."

Akibatnya, hanya terdapat beberapa ujian skala kecil penangkapan dan penyimpanan karbon, dan beberapa rancangan untuk berkembang ke kemudahan berskala penuh telah dibatalkan. Dilihat dalam cahaya itu, sukar untuk memahami apa yang XPrize berharap dapat dicapai di sini.

Jawapannya agak mudah: mereka tidak melakukan penangkapan dan penyimpanan karbon. Mereka melakukan penangkapan karbon dan penukaran penukaran kepada produk yang ada pasaran. Semua pencabar mempunyai proses yang boleh menggunakan karbon dioksida sebagai bahan makanan. Pertandingan Carbon adalah peluang mereka untuk melihat mana yang boleh skala ini.

Penyebaran

Bagi 10 finalis, pengumuman itu menandakan permulaan beberapa tahun kerja keras. "Kami mempunyai landasan pacuan dua tahun lagi bagi para finalis untuk meningkat sebanyak 10x sehubungan dengan apa yang telah mereka lakukan," Urusan memberitahu Ars. "Setahun untuk membina dan menguji dan membangun, dan sembilan bulan lagi setahun untuk berjalan di tapak dan mengumpulkan data."

Dalam kes ini, "di tapak" bermakna satu daripada dua lokasi: loji gas asli di Alberta, Kanada atau loji kuasa arang batu di Wyoming.

Mendapatkan pengendali tumbuhan di papan adalah salah satu cabaran yang dihadapi oleh XPrize itu sendiri, Extavour berkata: "Terdapat sedikit ragu-ragu pada mulanya-kita tidak melihat jenis inovasi dalam industri tenaga."

Aliran ekzos berbeza dari segi gas tambahan yang hadir, yang boleh mempengaruhi sebarang proses yang melibatkan pemangkin. Terdapat juga perbezaan besar dalam CO2 kepekatan, dengan ekzos tumbuhan gas asli yang membawa kira-kira lima peratus CO2, dan loji arang batu 12 peratus. Bagi pasukan yang mana ini penting, XPrize cuba mencari mereka di laman web yang sesuai. Tetapi bagi kebanyakan mereka, lokasi tidak penting. "Mereka perlu membersihkannya sehingga 90 peratus," kata Extavour.

Projek-projek akan dinilai berdasarkan tiga set kriteria. Satu berkaitan dengan tugas utama matlamat: berapa peratus daripada karbon dioksida yang dihantar melalui sistem berakhir dalam beberapa bentuk produk. Berkaitan dengan itu, proses-proses tersebut harus menggunakan lebih banyak karbon daripada yang dibebaskan daripada membebaskannya, mengakibatkan pengurangan emisi bersih. Satu lagi kriteria memberi tumpuan kepada tenaga dan kecekapan bahan. "Berapa mahal pemangkin anda? Berapa banyak elektrik yang dikenakan? Berapakah haba yang anda perlukan?" Urganj bertanya. "Pasukan bersaing untuk meminimumkan kos dan penggunaan bahan dan tenaga."

Juga dalam kategori ini adalah apa-apa isu penggunaan tanah dan sumber, seperti air. Kedua-dua ini, Perlu dicadangkan, mungkin mengapa hanya ada satu pasukan yang berfokus pada memberi makan karbon dioksida kepada organisme yang akan memasukkannya ke dalam molekul berguna. Walaupun perkara seperti itu boleh dilakukan dengan alga fotosintetik, ia memerlukan banyak ruang untuk kolam pertumbuhan, serta sejumlah besar air.

Kriteria akhir adalah ekonomi. "Ia mengenai mengubah molekul karbon menjadi sesuatu yang berguna," kata Extavour kepada Ars. "Satu lagi cara untuk menerangkan berguna adalah menjana pendapatan atau berharga."

Tetapi tidak ada satu jalan untuk mencapai kejayaan dalam segi ekonomi. Salah satu pasukan berharap dapat menghasilkan nanotube karbon; walaupun pasaran mereka kecil, mereka memerintahkan premium harga yang tinggi. Di sisi lain, beberapa pasukan memberi tumpuan kepada konkrit, di mana harga yang rendah didagangkan terhadap pasaran yang besar.

Termodinamik

Pada masa ini, satu-satunya penggunaan untuk karbon dioksida yang ditangkap yang kami tentukan adalah dalam pengekstrakan minyak, di mana ia boleh dipam bawah tanah untuk memaksa minyak mentah ke permukaan. Projek-projek yang sedang dijalankan di sini semuanya mengubah karbon dioksida secara kimia. Dan ini bermakna hampir semua mereka menghadapi cabaran termodinamik yang besar, kerana karbon dioksida adalah molekul yang sangat stabil.

Satu pengecualian adalah karbonat, bahan kimia yang biasanya melibatkan logam yang dikompleks dengan CO yang bermuatan negatif3 ion. Ini lebih baik berbanding dengan karbon dioksida dan dapat mencari beberapa kegunaan dalam bahan binaan. Tetapi kebanyakan projek melibatkan beberapa jenis input tenaga untuk memecahkan ikatan karbon-oksigen. "Tidak kira di mana anda mendapat tenaga," kata Extavour, "selagi ia karbon rendah jika anda cuba mengurangkan pelepasan karbon."

Tetapi dia berkata terjunnya harga tenaga boleh diperbaharui telah mengubah ekonomi, dan perkembangan selanjutnya di sana dapat membuka kemungkinan tambahan.

Dalam sesetengah kes, pasukan-pasukan secara jelas menyebut menggunakan kuasa solar untuk memberikan tenaga untuk memecah karbon dioksida atau membekalkan hidrogen untuk bertindak balas dengannya. Dalam kes-kes lain, ia adalah sebahagian daripada proses yang kita sudah menyuntik tenaga menjadi seperti nanotube karbon, komponen bateri, atau plastik.

Akhirnya, harga dan kecekapan akan menjadi penentu kritikal di sini. Jika tidak, ia akan terus menjadi lebih menjimatkan untuk membuat plastik kami daripada bahan api fosil dan membelanjakan kurang tenaga dengan menggunakan proses alternatif. Tetapi hal-hal seperti cukai karbon atau perdagangan pelepasan juga boleh memiringkan perkara yang memihak menggunakan karbon dioksida; Extavour bercakap mengenai situasi di mana "Secara semangat, anda kehilangan, tetapi jika anda memberi tumpuan untuk meminimumkan pelepasan karbon, anda mungkin menang."

Mengapa pertandingan?

Sekiranya cabaran itu adalah campuran termodinamik dan ekonomi, mengapa persaingan perlu? Untuk itu, Extavour mempunyai beberapa jawapan. Satu adalah bahawa ia dapat membantu mengatasi konservatisme (cukup munasabah) utiliti. "Saya sudah biasa dengan mandat 'tidak mengubah apa-apa, jangan percubaan dengan apa-apa, jangan biarkan lampu berkedip,'" katanya kepada Ars.

Dengan projek demonstrasi berskala besar, XPrize dapat membantu menunjukkan bahawa teknologi tidak mengganggu tujuan utama loji kuasa ini.

Terdapat juga tangkapan-22 yang beroperasi di sini. Teknologi-teknologi ini perlu dapat skala untuk membuat sebarang pelepasan dalam pelepasan karbon kita. Tetapi, sebagai nota Urusan, "pasaran bebas tidak akan membina pusat ujian untuk tujuan menguji teknologi baru pada skala industri sebelum pasaran matang."

XPrize boleh memberikan jalan keluar dari tangkapan-22 ini.

Di luar kebimbangan praktikal, Extavour terdengar seperti pasukan Impulse Solar dalam membicarakan perjalanan mereka di dunia dalam pesawat terma solar seperti "moonshot" dan "inspirasi" yang membazir perbualan. Daripada membuat orang mendengar berita tentang rancangan menangkap karbon yang tidak pernah turun dari tanah, "kami cuba mengarahkan minda orang untuk berfikir 'hey, ini mungkin,'" katanya kepada Ars. Dua tahun dari sekarang, apabila data dikumpul dan dianalisis, kami akan mempunyai rasa yang lebih baik tentang apa yang mungkin.

Tonton video itu: 10 KEBIASAAN SEHARI-HARI YANG TERNYATA SALAH - Part 1 #YtCrash (Januari 2020).