Binding av karbon



All kunnskapen som mennesket har samlet i århundrer om Binding av karbon er nå tilgjengelig på internett, og vi har samlet og bestilt den for deg på en mest mulig tilgjengelig måte. Vi vil at du skal kunne få tilgang til alt relatert til Binding av karbon som du vil vite raskt og effektivt; at opplevelsen din er hyggelig og at du føler at du virkelig har funnet informasjonen om Binding av karbon som du lette etter.

For å nå våre mål har vi gjort en innsats for ikke bare å få den mest oppdaterte, forståelige og sannferdige informasjonen om Binding av karbon, men vi har også passet på at utformingen, lesbarheten, lastehastigheten og brukervennligheten til siden være så hyggelig som mulig, slik at du på denne måten kan fokusere på det essensielle, kjenne til all data og informasjon som er tilgjengelig om Binding av karbon, uten å måtte bekymre deg for noe annet, vi har allerede tatt hånd om det for deg. Vi håper vi har oppnådd vårt formål og at du har funnet informasjonen du ønsket om Binding av karbon. Så vi ønsker deg velkommen og oppfordrer deg til å fortsette å nyte opplevelsen av å bruke scientiano.com.

Kullsekvestering er langsiktig fjerning, fangst eller binding av karbondioksid fra atmosfæren for å bremse eller reversere atmosfærisk CO
2
forurensning og for å dempe eller reversere klimaendringer . Karbondioksid ( CO
2
) fanges naturlig opp fra atmosfæren gjennom biologiske, kjemiske og fysiske prosesser. Disse endringene kan akselereres gjennom endringer i arealbruk og landbrukspraksis, for eksempel å konvertere avling og husdyr som beiter til land for hurtigvoksende planter som ikke er avlinger. Kunstige prosesser er utviklet for å gi lignende effekter, inkludert storskala, kunstig fangst og sekvestrering av industrielt produsert CO
2
ved bruk av saltvannsvann under vann , reservoarer, havvann , aldrende oljefelt eller andre karbonvasker , bioenergi med karbonfangst og lagring , biokull , havgjødsling , forbedret forvitring og direkte luftfangst i kombinasjon med lagring.

Det sannsynlige behovet for CDR ( fjerning av karbondioksid ) har blitt offentlig uttrykt av en rekke enkeltpersoner og organisasjoner som er involvert i klimaendringsspørsmål , inkludert IPCC -sjef Rajendra Pachauri , UNFCCCs sekretær Christiana Figueres og World Watch Institute . Institusjoner med store programmer som fokuserer på CDR inkluderer Lenfest Center for Sustainable Energy ved Earth Institute, Columbia University og Climate Decision Making Center, et internasjonalt samarbeid som drives av Carnegie-Mellon Universitys Institutt for ingeniørfag og offentlig politikk.

Beskrivelse

Kullsekvestering er prosessen som er involvert i karbonfangst og langsiktig lagring av atmosfærisk karbondioksid ( CO
2
) og kan referere spesifikt til:

Karbondioksid kan fanges opp som et rent biprodukt i prosesser knyttet til petroleumsraffinering eller fra røykgasser fra kraftproduksjon . CO
2
sekvestrering inkluderer lagringsdelen av karbonfangst og lagring, som refererer til storskala, kunstig fangst og sekvestrering av industrielt produsert CO
2
ved bruk av saltvannsvann under vann , reservoarer, havvann , aldrende oljefelt eller andre karbonvasker .

Kullsekvestering beskriver langsiktig lagring av karbondioksid eller andre former for karbon for enten å dempe eller utsette global oppvarming og unngå farlige klimaendringer . Det har blitt foreslått som en måte å bremse atmosfærisk og marin opphopning av klimagasser , som frigjøres ved å brenne fossilt brensel og industriell husdyrproduksjon.

Karbondioksid fanges naturlig opp fra atmosfæren gjennom biologiske, kjemiske eller fysiske prosesser. Noen kunstige bindingsmetoder utnytter disse naturlige prosessene, mens noen bruker helt kunstige prosesser.

Det er tre måter denne bindingen kan utføres på; post-combustion capture, pre-combustion capture, and oxy-combustion. En lang rekke separasjonsteknikker blir fulgt, inkludert gassfaseseparasjon, absorpsjon i en væske og adsorpsjon på et fast stoff, så vel som hybridprosesser, for eksempel adsorpsjon/membransystemer. Disse prosessene ovenfor fanger i utgangspunktet karbonutslipp fra kraftverk, fabrikker, drivstoffforbrenningsindustrier og nye generasjons husdyrproduksjonsanlegg når de går over til gjenopprettende oppdrettsteknikker, som brukes av organisasjoner for å redusere karbonutslipp fra driften.

Biologiske prosesser

Biosequestration

Et oceanisk fytoplankton blomstrer i Sør -Atlanterhavet , utenfor kysten av Argentina . Å oppmuntre til slike blomster med jerngjødsling kan låse karbon på havbunnen.

Biosequestration er fangst og lagring av den atmosfæriske klimagassen karbondioksid ved kontinuerlige eller forbedrede biologiske prosesser. Denne formen for karbonbinding oppstår gjennom økte fotosyntesehastigheter via arealbruk som skogplanting , bærekraftig skogforvaltning og genteknologi .

Kullsekvestrering gjennom biologiske prosesser påvirker den globale karbonsyklusen . Eksempler inkluderer store klimasvingninger, for eksempel Azolla -hendelsen , som skapte det nåværende arktiske klimaet. Slike prosesser skapte fossilt brensel , samt klatrat og kalkstein . Ved å manipulere slike prosesser søker geoingeniører å forbedre sekvestrering.

Torvmark

Torvmyrer fungerer som en vask for karbon fordi de akkumulerer delvis forfallet biomasse som ellers ville fortsette å forfalle helt. Det er en avvik om hvor mye torvmarkene fungerer som en karbonvaske eller karbonkilde som kan knyttes til varierende klima i forskjellige områder av verden og forskjellige tider på året. Ved å lage nye myrer, eller forbedre eksisterende, vil mengden karbon som blir avsatt av myr øke.

Skogbruk

Skogplanting er etablering av en skog i et område der det ikke var noe tidligere tredekke. Reforestation er omplanting av trær på marginale avlinger og beitemarker for å inkorporere karbon fra atmosfærisk CO
2
til biomasse . For at denne karbonbindingsprosessen skal lykkes må karbonet ikke gå tilbake til atmosfæren fra masseforbrenning eller råte når trærne dør. For dette formål må land som er tildelt trærne ikke konverteres til annen bruk, og håndtering av forstyrrelsesfrekvensen kan være nødvendig for å unngå ekstreme hendelser. Alternativt må veden fra dem selv bli sekvestrert, f.eks. Via biokull , bioenergi med karbonlagring ( BECS ), deponi eller "lagret" ved bruk i f.eks. Konstruksjon. Kort om veksten i evigheten, vil imidlertid skogplanting med langlivede trær (> 100 år) binde karbon i en betydelig periode og slippes ut gradvis, og minimere karbonens klimapåvirkning i løpet av det 21. århundre. Jorden tilbyr nok plass til å plante ytterligere 1,2 billioner trær. Å plante og beskytte dem ville oppveie 10 år med CO 2 -utslipp og fjerne 205 milliarder tonn karbon. Denne tilnærmingen støttes av Trillion Tree Campaign . Gjenoppretting av alle ødelagte skoger i verden ville fange omtrent 205 milliarder tonn karbon totalt, som er omtrent to tredjedeler av alle karbonutslipp.

I et papir publisert i tidsskriftet Nature Sustainability, studerte forskere nettoeffekten av å fortsette å bygge i henhold til dagens praksis versus å øke mengden av treprodukter. De konkluderte med at hvis den nye konstruksjonen i løpet av de neste 30 årene utnyttet 90% treprodukter, ville 700 millioner tonn karbon bli fjernet. Dette tilsvarer om lag 7 dagers globale utslipp i 2019.

I en studie publisert i Journal of Environmental Management forskere konkluderte med at "nåletrær og lauvtrær kan ha forskjellig effekt på organisk karbonbinding i jord i jord av forskjellig alder og tidligere arealbruk".

Urban skogbruk

Urban skogbruk øker mengden karbon som tas opp i byer ved å legge til nye tresteder, og bindingen av karbon skjer over treets levetid. Det praktiseres og vedlikeholdes vanligvis på mindre skalaer, som i byer. Resultatene av urbane skogbruk kan ha forskjellige resultater avhengig av hvilken vegetasjon som brukes, så det kan fungere som en vask, men kan også fungere som en kilde til utslipp. Sammen med anbringelse av planter som er vanskelig å måle, men ser ut til å ha liten effekt på den totale mengden karbondioksid som tas opp, kan vegetasjonen ha indirekte effekter på karbon ved å redusere behovet for energiforbruk.

Våtmarker

Restaurering av våtmark innebærer å gjenopprette et våtmarks naturlige biologiske, geologiske og kjemiske funksjoner gjennom reetablering eller rehabilitering. Det har også blitt foreslått som en potensiell strategi for å redusere klimaendringer, med karbon som er avsatt på denne måten, kjent som blått karbon . Våtmarksjord, spesielt i kystnære våtmarker som mangrover, sjøgress og saltmyrer, er et viktig karbonreservoar; 20-30% av verdens jordkarbon finnes i våtmarker, mens bare 5-8% av verdens land består av våtmark. Studier har vist at restaurerte våtmarker kan bli produktive CO2 -vasker, og mange restaureringsprosjekter har blitt vedtatt i USA og rundt om i verden. Bortsett fra klimafordeler kan restaurering og bevaring av våtmark bidra til å bevare biologisk mangfold, forbedre vannkvaliteten og hjelpe til med flomkontroll.

Som med skog, må bindingsprosessen lykkes, må våtmarket forbli uforstyrret. Hvis det blir forstyrret på en eller annen måte, vil karbonet som er lagret i plantene og sedimentene slippes ut igjen i atmosfæren, og økosystemet vil ikke lenger fungere som en karbonvaske. I tillegg kan noen våtmarker frigjøre klimagasser som ikke er CO2, for eksempel metan , noe som kan oppveie potensielle klimafordeler. Mengdene av CO
2
sekvestrert av våtmarker kan også være vanskelig å måle.

Jordbruk

Sammenlignet med naturlig vegetasjon er jordbruksmarkene utarmet i organisk karbon (SOC). Når en jord omdannes fra naturlig land eller halvnaturlig mark, for eksempel skog, skog, gressletter, stepper og savanner, reduseres SOC -innholdet i jorda med omtrent 3040%. Dette tapet skyldes fjerning av plantemateriale som inneholder karbon, når det gjelder høst. Når arealbruken endres, vil karbonet i jorda enten øke eller redusere, denne endringen vil fortsette til jorda når en ny likevekt. Avvik fra denne likevekten kan også påvirkes av variert klima. Reduksjon av SOC -innhold kan motvirkes ved å øke karboninntaket, dette kan gjøres med flere strategier, f.eks. La høstrester ligge på feltet, bruke gjødsel som gjødsel eller inkludere flerårige avlinger i rotasjonen. Flerårige avlinger har større biomassefraksjon under bakken, noe som øker SOC -innholdet. Globalt er det anslått at jord inneholder> 8.580 gigaton organisk karbon, omtrent ti ganger mengden i atmosfæren og mye mer enn i vegetasjon.

Modifikasjon av landbrukspraksis er en anerkjent metode for karbonbinding, ettersom jord kan fungere som en effektiv karbonvaske som kompenserer for så mye som 20% av 2010 karbondioksidutslipp årlig. (Se No-till ). Restaurering av økologisk jordbruk og meitemark kan helt oppveie CO
2
årlig karbonoverskudd på 4 Gt per år og nedtapping av gjenværende atmosfærisk overskudd. (Se kompost ).

Metoder for reduksjon av karbonutslipp i landbruket kan deles inn i to kategorier: reduksjon og/eller fortrengning av utslipp og forbedring av karbonfjerning. Noen av disse reduksjonene innebærer å øke effektiviteten i driften på gården (f.eks. Mer drivstoffeffektivt utstyr), mens noen innebærer avbrudd i den naturlige karbonsyklusen. Noen effektive teknikker (for eksempel eliminering av halmforbrenning ) kan også påvirke andre miljøhensyn negativt (økt bruk av ugressmidler for å kontrollere ugress som ikke ødelegges ved brenning).

Karbonoppdrett

Karbonoppdrett er et navn på en rekke landbruksmetoder som tar sikte på å lagre atmosfærisk karbon i jorda og i avlingens røtter, tre og blader. Å øke jordens karboninnhold kan hjelpe plantevekst, øke organisk materiale i jord (forbedre jordbruksutbyttet), forbedre oppbevaringskapasitet i jordsmonn og redusere bruk av gjødsel (og de medfølgende utslippene av klimagasser lystgass (N2O). Fra og med 2016 varianter av karbonoppdrett nådde hundrevis av millioner hektar globalt, av de nesten 5 milliarder hektar (1,2 × 1010 dekar) jordbruksland. Jord kan inneholde opptil fem vektprosent karbon, inkludert nedbrytning av plante- og dyremateriale og biokull.

Potensielle bindingsalternativer til karbonoppdrett inkluderer skrubbing av CO
2
fra luften med maskiner ( direkte luftfangst ); befruktning av havene for å be om algeoppblomstringer som etter døden fører karbon til havbunnen; lagring av karbondioksid fra elektrisitetsproduksjon; og knusing og spredning av bergarter som basalt som absorberer atmosfærisk karbon. Landforvaltningsteknikker som kan kombineres med jordbruk inkluderer planting/restaurering av skog, begravelse av biokull produsert av anaerobt omdannet biomasse og restaurering av våtmarker. (Kullbed er restene av myrer og torvmarker.)

Bambusoppdrett

Selv om en bambusskog lagrer mindre totalt karbon enn en moden skog av trær, sekvestrerer en bambusplantasje karbon i mye raskere hastighet enn en moden skog eller en treplantasje. Derfor kan oppdrett av bambustømmer ha et betydelig karbonbindingspotensial.

Dyp jord

Jord holder fire ganger mengden karbon lagret i atmosfæren. Omtrent halvparten av dette finnes dypt inne i jord. Omtrent 90% av denne dype jorda C er stabilisert av mineral-organiske foreninger.

Redusere utslipp

Økende avling og effektivitet reduserer generelt også utslippene, siden mer mat kommer fra samme eller mindre innsats. Teknikker inkluderer mer nøyaktig bruk av gjødsel , mindre jordforstyrrelser, bedre vanning og avlingsstammer avlet for lokalt fordelaktige egenskaper og økt utbytte.

Utskifting av mer energikrevende oppdrett kan også redusere utslipp. Redusert eller ikke-jordbruk krever mindre maskinbruk og brenner tilsvarende mindre drivstoff per dekar. Imidlertid øker ikke bearbeiding vanligvis bruken av ugressbekjempende kjemikalier, og restene som nå er igjen på jordoverflaten er mer sannsynlig å slippe ut CO
2
til atmosfæren når den forfaller, og reduserer netto karbonreduksjon.

I praksis gir de fleste oppdrettsvirksomheter som inneholder avlingsrester etter avling, avfall og biprodukter tilbake i jorda en fordel for karbonlagring. Dette er spesielt tilfelle for praksis som feltbrenning av stubber - i stedet for å slippe ut nesten all lagret CO
2
til atmosfæren, inkorporerer jordbearbeiding biomassen tilbake i jorden.

Forbedrer karbonfjerning

Alle avlinger absorberer CO
2
under vekst og slipp den etter høsting. Målet med kullfjerning i landbruket er å bruke avlingen og dens forhold til karbonsyklusen for permanent å fjerne karbon i jorda. Dette gjøres ved å velge oppdrettsmetoder som returnerer biomasse til jorda og forbedrer forholdene der karbonet i plantene vil bli redusert til sin elementære natur og lagret i en stabil tilstand. Metoder for å oppnå dette inkluderer:

  • Bruk dekkvekster som gress og ugress som midlertidig dekning mellom plantesesongene
  • Konsentrere husdyr i små flokker i flere dager om gangen, slik at de beiter lett, men jevnt. Dette oppmuntrer røttene til å vokse dypere ned i jorden. Lager også jorda med hovene, sliper gammelt gress og gjødsel i jorda.
  • Dekk bare hager med høy eller død vegetasjon. Dette beskytter jorda mot solen og lar jorden holde mer vann og være mer attraktivt for karbonfangende mikrober.
  • Gjenopprett ødelagt land, noe som bremser karbonutslipp mens du returnerer landet til jordbruk eller annen bruk. Nedbrutt land med karbonbasseng med lav jord har spesielt stort potensial for å lagre jord C som kan forsterkes ytterligere ved riktig valg av vegetasjon.

Jordbruksbinding kan ha positive effekter på jord- , luft- og vannkvalitet, være gunstig for dyrelivet og utvide matproduksjonen . På nedbrutte dyrkede marker kan en økning på 1 tonn karbonbasseng i jord øke avlingene med 20 til 40 kilo per hektar hvete , 10 til 20 kg/ ha for mais og 0,5 til 1 kg/ ha for kuperter .

Effektene av jordbinding kan reverseres. Hvis jorda blir forstyrret eller jordbruksmetoder forlates, blir jorda en netto kilde til klimagasser. Vanligvis etter 15 til 30 års sekvestrering blir jord mettet og slutter å absorbere karbon. Dette innebærer at det er en global grense for mengden karbon jord kan holde.

Mange faktorer påvirker kostnadene ved karbonbinding inkludert jordkvalitet, transaksjonskostnader og ulike eksternaliteter som lekkasje og uforutsette miljøskader. Fordi reduksjon av atmosfærisk CO
2
er en langsiktig bekymring, kan bønder være motvillige til å ta i bruk dyrere landbruksteknikker når det ikke er en klar avling, jord eller økonomisk fordel. Regjeringer som Australia og New Zealand vurderer å la bønder selge karbonkreditter når de dokumenterer at de har tilstrekkelig økt karboninnhold i jorda.

Hav

Jernbefruktning

Gjødsling av havjern er et eksempel på en geoengineering -teknikk. Jerngjødsling prøver å oppmuntre til fytoplanktonvekst , som fjerner karbon fra atmosfæren i minst en periode. Denne teknikken er kontroversiell fordi det er begrenset forståelse for dens komplette effekter på det marine økosystemet , inkludert bivirkninger og muligens store avvik fra forventet oppførsel. Slike effekter inkluderer potensielt frigjøring av nitrogenoksider og forstyrrelse av havets næringsbalanse.

Naturlige jerngjødslingshendelser (f.eks. Deponering av jernrikt støv i havvann) kan øke karbonbindingen. Spermhvaler fungerer som midler for jerngjødsling når de transporterer jern fra dyphavet til overflaten under forbruk av byttedyr og avføring. Spermhvaler har vist seg å øke nivåene av primærproduksjon og karboneksport til dyphavet ved å avsette jernrik avføring i overflatevannet i Sørhavet. Den jernrike avføringen får planteplankton til å vokse og ta opp mer karbon fra atmosfæren. Når planteplanktonet dør, synker noe av det til dyphavet og tar det atmosfæriske karbonet med seg. Ved å redusere mengden av spermhvaler i Sørishavet, har hvalfangst resultert i at 200 000 tonn karbon blir igjen i atmosfæren hvert år.

Urea -befruktning

Ian Jones foreslår å gjødsle havet med urea , et nitrogenrikt stoff, for å oppmuntre til fytoplanktonvekst .

Det australske selskapet Ocean Nourishment Corporation (ONC) planlegger å synke hundrevis av tonn urea i havet for å øke CO
2
-absorberer planteplanktonvekst som en måte å bekjempe klimaendringer på. I 2007 fullførte Sydney-baserte ONC et eksperiment med 1 tonn nitrogen i Suluhavet utenfor Filippinene.

Blanding av lag

Å oppmuntre forskjellige havlag til å blande kan flytte næringsstoffer og oppløste gasser rundt, og tilbyr muligheter for geoingeniørarbeid . Blanding kan oppnås ved å plassere store vertikale rør i havene for å pumpe næringsrikt vann til overflaten, og utløse blomstring av alger , som lagrer karbon når de vokser og eksporterer karbon når de dør. Dette gir resultater som ligner noe på jerngjødsling. En bivirkning er en kortsiktig økning i CO
2
, som begrenser attraktiviteten.

Tang

Tang vokser i grunne og kystnære områder, og fanger betydelige mengder karbon som kan transporteres til dyphavet ved hjelp av oseaniske mekanismer; tang når dyphavssekretoren karbon og forhindrer det i å utveksle med atmosfæren over årtusener. I tillegg vokser tang veldig raskt og kan teoretisk høstes og bearbeides for å generere biometan , via Anaerob fordøyelse for å generere elektrisitet, via kraftvarme/kraftvarme eller som erstatning for naturgass . En studie antydet at hvis Tang gårder dekket 9% av havet de kunne produsere nok biogass til å forsyne jordas tilsvarende etterspørsel etter fossilt brensel energi, fjerne 53 gigatonn av CO
2
per år fra atmosfæren og produserer bærekraftig 200 kg fisk per år, per person, for 10 milliarder mennesker. Ideelle arter for slik oppdrett og omdannelse inkluderer Laminaria digitata , Fucus serratus og Saccharina latissima .

Fysiske prosesser

Biokull kan deponeres, brukes som jordforbedrer eller brennes ved hjelp av karbonfangst og lagring

Biomasse-relatert

Bioenergi med karbonfangst og lagring

Bioenergi med karbonfangst og lagring (BECCS) refererer til biomasse i kraftstasjoner og kjeler som bruker karbonfangst og lagring. Kullet som ble fjernet av biomassen ville bli fanget opp og lagret, og dermed fjernet karbondioksid fra atmosfæren.

Begravelse

Å begrave biomasse (som trær) direkte, etterligner de naturlige prosessene som skapte fossilt brensel .

Biochar begravelse

Biokull er trekull som dannes ved pyrolyse av biomasseavfall . Det resulterende materialet tilsettes et deponi eller brukes som jordforbedrer for å lage terra preta . Tilsetning av pyrogent organisk karbon (biokull) er en ny strategi for å øke jord-C-bestanden på lang sikt og for å redusere global oppvarming ved å oppveie atmosfærisk C (opptil 9,5 Gigatons C årlig).

I jorda er karbonet ikke tilgjengelig for oksidasjon til CO
2
og følgelig atmosfærisk frigjøring. Dette er en teknikk som forskeren James Lovelock , skaperen av Gaia -hypotesen, tar til orde for . Ifølge Simon Shackley "snakker folk mer om noe i størrelsesorden en til to milliarder tonn i året." Imidlertid er det blitt bekymret for at Biochar potensielt akselererer frigjøring av karbon som allerede er tilstede i jorda.

Mekanismene knyttet til biokull omtales som bioenergi med karbonlagring, BECS.

Havlagring

Hvis CO 2 skulle injiseres i havbunnen, ville trykket være stort nok til at CO 2 var i sin flytende fase. Tanken bak havinjeksjon ville være å ha stabile, stasjonære CO 2 -bassenger ved havbunnen. Havet kan potensielt inneholde over tusen milliarder tonn CO 2 . Imidlertid blir denne sekventeringsveien ikke like aktivt forfulgt på grunn av bekymring for virkningen på havlivet og bekymringer for dens stabilitet. En biologisk løsning kan være å dyrke tang som naturlig kan eksporteres til dyphavet, og lagre betydelige mengder biomasse i marine sedimenter.

Elvemunninger bringer store mengder næringsstoffer og dødt materiale fra oppover i havet som en del av prosessen som til slutt produserer fossilt brensel. Å transportere materiale som avlingsavfall til sjøs og la det synke utnytter denne ideen til å øke karbonlagringen. Internasjonale forskrifter om sjødumping kan begrense eller forhindre bruk av denne teknikken.

Geologisk binding

Geologisk sekvestrering refererer til lagring av CO 2 under jorden i utarmede olje- og gassreservoarer, saltvannformasjoner eller dype, ikke-utvinnbare kullbed.

Når CO 2 er fanget opp fra en punktkilde, for eksempel en sementfabrikk, vil den bli komprimert til 100 bar slik at den blir en superkritisk væske. I denne væskeformen vil CO 2 være lett å transportere via rørledning til lagringsstedet. CO 2 ville da bli injisert dypt under jorden, vanligvis rundt 1 km, hvor den ville være stabil i hundrevis til millioner av år. Ved disse lagringsforholdene er tettheten av superkritisk CO 2 600 til 800 kg / m 3 .

De viktige parameterne for å bestemme et godt sted for karbonlagring er: bergporøsitet, berggjennomtrengelighet, fravær av feil og geometri av steinlag. Mediet der CO 2 skal lagres har ideelt sett en høy porøsitet og permeabilitet, for eksempel sandstein eller kalkstein. Sandstein kan ha en permeabilitet fra 1 til 10 5 Darcy , og kan ha en porøsitet så høy som 30%. Den porøse bergarten må være dekket av et lag med lav permeabilitet som fungerer som en tetning eller grunnfjell for CO 2 . Skifer er et eksempel på en veldig god grunnfjell, med en permeabilitet på 10 5 til 10 9 Darcy. Når den er injisert, vil CO 2 -røyken stige via flytende krefter, siden den er mindre tett enn omgivelsene. Når den møter en caprock, vil den spre seg lateralt til den møter et gap. Hvis det er feilfly i nærheten av injeksjonssonen, er det en mulighet for at CO 2 kan vandre langs feilen til overflaten og lekke ut i atmosfæren, noe som kan være livstruende i området rundt. En annen fare knyttet til karbonbinding er indusert seismisitet. Hvis injeksjonen av CO 2 skaper et for høyt trykk under jorden, vil formasjonen sprekke, noe som potensielt kan forårsake et jordskjelv.

Mens fanget i en fjellformasjon, kan CO 2 være i den superkritiske væskefasen eller oppløses i grunnvann/saltlake. Det kan også reagere med mineraler i den geologiske formasjonen for å utfelle karbonater. Se CarbFix .

Verdensomspennende lagringskapasitet i olje- og gassreservoarer anslås å være 675900 Gt CO 2 , og i ikke-utvinnbare kullsømmer anslås det å være 15200 Gt CO 2 . Dype saltvannsformasjoner har den største kapasiteten, som anslås å være 100010 000 Gt CO 2 . I USA er det anslått å være minst 2600 Gt og maksimalt 22 000 Gt total CO 2 -lagringskapasitet.

Det er en rekke store oppsamlings- og bindingsprosjekter for karbon som har vist levedyktigheten og sikkerheten til denne metoden for karbonlagring, som er oppsummert her av Global CCS Institute. Den dominerende overvåkingsteknikken er seismisk avbildning, hvor det genereres vibrasjoner som forplanter seg gjennom undergrunnen. Den geologiske strukturen kan avbildes fra de brytede/reflekterte bølgene.

Det første CO i stor skala
2
deponering-prosjektet som startet i 1996 kalles Sleipner , og ligger i Nordsjøen hvor i Norge Statoilhydro strimler karbondioksid fra naturgass med aminoppløsningsmidler og kastes av denne karbondioksyd i en dyp saltvann akvifer . I 2000 ble et kulldrevet syntetisk naturgassanlegg i Beulah, North Dakota , verdens første kullbrukende anlegg for å fange og lagre karbondioksid, ved Weyburn-Midale Carbon Dioxide Project . Flere andre bindingsprosjekter har fulgt. Energy Impact Center lanserte OPEN100-prosjektet i februar 2020, som er verdens første åpen kildekode-plan for design, konstruksjon og finansiering av en liten, standard trykkvannsreaktor. I september 2020 tildelte det amerikanske energidepartementet 72 millioner dollar i føderal finansiering for å støtte utvikling og utvikling av karbonfangstteknologier.

CO
2
har blitt mye brukt i utvidede operasjoner for utvinning av råolje i USA fra 1972. Det er over 10 000 brønner som injiserer CO
2
bare i delstaten Texas . Gassen kommer delvis fra antropogene kilder, men er hovedsakelig fra store naturlig forekommende geologiske formasjoner av CO
2
. Den transporteres til de oljeproduserende feltene gjennom et stort nettverk på over 5000 kilometer CO
2
rørledninger. Bruk av CO
2
for forbedrede oljeutvinningsmetoder (EOR) i tunge oljereservoarer i Western Canadian Sedimentary Basin (WCSB) har også blitt foreslått. Transportkostnadene er imidlertid fortsatt en viktig hindring. Et omfattende CO
2
rørledningssystem finnes ikke ennå i WCSB. Athabasca oljesand gruvedrift som produserer CO
2
er hundrevis av kilometer nord for undergrunnen Tunge råoljebeholdere som kan ha størst utbytte av CO
2
injeksjon.

Kjemiske prosesser

Utviklet i Nederland, hjelper en elektrokatalyse av et kobberkompleks til å redusere karbondioksid til oksalsyre ; Denne omdannelsen bruker karbondioksid som råstoff for å generere oksalsyre.

Mineralkarbonering

Karbon, i form av CO
2
kan fjernes fra atmosfæren ved kjemiske prosesser, og lagres i stabile karbonatmineralformer . Denne prosessen er kjent som 'karbonbinding av mineralkarbonering ' eller mineralske håndtering. Prosessen innebærer å reagere karbondioksid med rikelig tilgjengelige metalloksider - enten magnesiumoksyd (MgO) eller kalsiumoksyd (CaO) - for å danne stabile karbonater. Disse reaksjonene er eksoterme og forekommer naturlig (f.eks. Forvitring av stein over geologiske tidsperioder).

CaO + CO
2
CaCO
3
MgO + CO
2
MgCO
3

Kalsium og magnesium er funnet i naturen vanligvis som kalsium- og magnesium- silikater (som forsteritt og serpentinitt ) og ikke som binære oksyder. For forsteritt og serpentin er reaksjonene:

Mg
2
SiO
4
+ 2 CO
2
2 MgCO
3
+ SiO
2
Mg
3
Si
2
O
5
(ÅH)
4
+ 3 CO
2
3 MgCO
3
+ 2 SiO
2
+ 2 H
2
O

Tabellen nedenfor viser de viktigste metalloksidene fra jordskorpen . Teoretisk sett kan opptil 22% av denne mineralmassen danne karbonater .

Jordoksid Prosent av skorpe Karbonat Endalpi endring
(kJ/mol)
SiO
2
59,71
Al
2
O
3
15.41
CaO 4,90 CaCO
3
179
MgO 4,36 MgCO
3
117
Na
2
O
3.55 Na
2
CO
3
FeO 3.52 FeCO
3
K
2
O
2,80 K
2
CO
3
Fe
2
O
3
2,63 FeCO
3
21.76 Alle karbonater

Disse reaksjonene er litt gunstigere ved lave temperaturer. Denne prosessen skjer naturlig over geologiske tidsrammer og er ansvarlig for mye av jordens overflate kalkstein . Reaksjonshastigheten kan imidlertid gjøres raskere ved å reagere ved høyere temperaturer og/eller trykk, selv om denne metoden krever litt ekstra energi. Alternativt kan mineralet freses for å øke overflatearealet, og utsettes for vann og konstant slitasje for å fjerne det inerte silisiumdioksyd som det kan oppnås naturlig ved å dumpe Olivine i den høyenergiske surfen på strender. Eksperimenter antyder at forvitringsprosessen er rimelig rask (ett år) gitt porøse basaltiske bergarter.

CO
2
reagerer naturlig med peridotittstein ved overflateeksponering av ophiolitter , særlig i Oman . Det har blitt foreslått at denne prosessen kan forbedres for å utføre naturlig mineralisering av CO
2
.

Når CO
2
er oppløst i vann og injisert i varme basaltiske bergarter under jorden, har det blitt vist at CO
2
reagerer med basalt for å danne faste karbonatmineraler. Et testanlegg på Island startet opp i oktober 2017, og hentet opptil 50 tonn CO 2 i året fra atmosfæren og lagret det under jorden i basaltisk stein.

Forskere fra British Columbia utviklet en rimelig prosess for produksjon av magnesitt , også kjent som magnesiumkarbonat , som kan fange CO 2 fra luften, eller på tidspunktet for luftforurensning, f.eks. Ved et kraftverk. Krystallene forekommer naturlig, men akkumulering er vanligvis veldig sakte.

Riving av betongavfall eller resirkulert knust betong er også potensielle rimelige materialer for mineralsk karbonatisering, ettersom de er kalsiumrike avfallsmaterialer.

Elektrokjemisk metode

En annen fremgangsmåte anvender en flytende metallkatalysator og en elektrolytt væske inn i hvilken CO 2 er oppløst. CO 2 omdannes deretter til faste karbonflak. Denne metoden utføres ved romtemperatur.

Industriell bruk

Tradisjonell sementproduksjon frigjør store mengder karbondioksid, men nyutviklede sementtyper fra Novacem kan absorbere CO
2
fra omgivelsesluften under herding. En lignende teknikk ble banebrytende av TecEco, som har produsert "EcoCement" siden 2002. En kanadisk oppstart CarbonCure tar fanget CO 2 og injiserer det i betong mens det blandes. Carbon Upcycling UCLA er et annet selskap som bruker CO
2
i betong. Betongproduktet deres kalles CO2NCRETE , en betong som herdes raskere og er mer miljøvennlig enn tradisjonell betong.

I Estland, oljeskifer aske kan, som genereres av kraftstasjonene benyttes som absorbenter for CO
2
mineralbinding. Mengden CO
2
fanget gjennomsnittlig 60 til 65% av det karbonholdige CO
2
og 10 til 11% av den totale CO
2
utslipp.

Kjemiske skrubber

Forskjellige karbondioksid -skrubbeprosesser har blitt foreslått for å fjerne CO
2
fra luften, vanligvis ved å bruke en variant av Kraft -prosessen . Karbondioksidskrubbervarianter finnes basert på kaliumkarbonat , som kan brukes til å lage flytende brensel, eller på natriumhydroksid . Disse inkluderer spesielt kunstige trær foreslått av Klaus Lackner for å fjerne karbondioksid fra atmosfæren ved hjelp av kjemiske skrubber .

Havrelatert

Basalt lagring

Karbondioksidbinding i basalt innebærer injeksjon av CO
2
i dyphavsformasjoner. den CO
2
blandes først med sjøvann og reagerer deretter med basalt, som begge er alkalirike elementer. Denne reaksjonen resulterer i frigjøring av Ca 2+ og Mg 2+ ioner som danner stabile karbonatmineraler.

Undervannsbasalt tilbyr et godt alternativ til andre former for oseanisk karbonlagring fordi den har en rekke fangsttiltak for å sikre ekstra beskyttelse mot lekkasje. Disse tiltakene inkluderer "geokjemisk, sediment, gravitasjons- og hydratdannelse ." Fordi CO
2
hydrat er tettere enn CO
2
i sjøvann er risikoen for lekkasje minimal. Injeksjon av CO
2
på større dybder enn 2700 meter (8 900 fot) sikrer at CO
2
har en større tetthet enn sjøvann, noe som får det til å synke.

Et mulig injeksjonssted er Juan de Fuca -plate . Forskere ved Lamont-Doherty Earth Observatory fant at denne tallerkenen på vestkysten av USA har en mulig lagringskapasitet på 208 gigaton. Dette kan dekke de nåværende amerikanske karbonutslippene i over 100 år.

Denne prosessen gjennomgår tester som en del av CarbFix -prosjektet, noe som resulterer i at 95% av de injiserte 250 tonn CO 2 størkner til kalsitt på 2 år, og bruker 25 tonn vann per tonn CO 2 .

Syrenøytralisering

Karbondioksid danner kullsyre når det oppløses i vann, så havforsuring er en betydelig konsekvens av forhøyede karbondioksidnivåer, og begrenser hastigheten det kan absorberes i havet ( løselighetspumpen ). En rekke forskjellige baser har blitt foreslått som kan nøytralisere syren og dermed øke CO
2
absorpsjon. For eksempel øker tilsetning av knust kalkstein til hav absorpsjonen av karbondioksid. En annen tilnærming er å tilsette natriumhydroksid til hav som produseres ved elektrolyse av saltvann eller saltlake, samtidig som avfallet av saltsyre elimineres ved reaksjon med en vulkansk silikatstein som enstatitt , og effektivt øker hastigheten på naturlig forvitring av disse bergartene for å gjenopprette havet pH.

Hindringer

Stigende utvinning av fossilt karbon

Fra og med år 2019 har fossilt karbonutvinning og forbrenning av mennesker lagt til totalt 440 GtC (gigaton karbon) til de atmosfæriske, oceaniske og terrestriske områdene i jordens biosfære. Flertallet er lagt til i løpet av det siste halve århundret. Globale utvinningshastigheter har økt med omtrent 2% årlig i mange år, og nå overstiger 10 GtC/år.

Finansielle kostnader

Bruken av teknologien vil legge til ytterligere 15 cent kostnad per kilowattime, ifølge estimat fra det mellomstatlige panelet for klimaendringer. De økonomiske kostnadene ved moderne kullteknologi ville nesten doblet seg hvis bruk av CCS -teknologi skulle kreves av regulering. Kostnaden for CCS -teknologi er forskjellig med de forskjellige typene fangstteknologier som brukes og med de forskjellige nettstedene den er implementert på, men kostnadene har en tendens til å øke med implementering av CCS -fangst. En utført studie spådde at med ny teknologi kunne disse kostnadene reduseres, men ville forbli litt høyere enn prisene uten CCS -teknologi.

Energikrav

Energikravene til bindingsprosesser kan være betydelige. I ett papir brukte forbruk 25 prosent av anleggets nominelle utgangskapasitet på 600 megawatt.

Søknader i politikken for klimaendringer

forente stater

Fra midten av slutten av 2010-tallet har mange deler av amerikansk klima- og miljøpolitikk forsøkt å utnytte potensialet for å redusere klimaendringene ved karbonbinding. Mange av disse retningslinjene innebærer enten bevaring av karbonvaskeøkosystemer, for eksempel skog og våtmark, eller oppmuntring til landbruks- og arealbruk som er utformet for å øke karbonbinding som karbonoppdrett eller agroforestry , ofte gjennom økonomisk incentivering for bønder og grunneiere.

The Executive Order på Tackling klimakrisen hjemme og ute, undertegnet av president Joe Biden 27. januar 2021 inneholder flere nevner av karbonbinding via bevaring og restaurering av karbonlager økosystemer, for eksempel våtmarker og skog. Disse inkluderer å understreke viktigheten av bønder, grunneiere og kystsamfunn i karbonbinding, instruere finansdepartementet om å fremme bevaring av karbonvasker gjennom markedsbaserte mekanismer, og instruere innenriksdepartementet til å samarbeide med andre etater for å opprette et sivilt klimakorps å øke karbonbinding i landbruket, blant annet.

Flere biter av lovgivning innført i 116th og 117th Kongresser, herunder klimaStewardShip Act of 2019, den Ocean Basert Climate Solutions Act av 2020 , den sunn jord, Resilient Farmers loven av 2020 , og sunn jord sunt klima loven av 2020 , har søkt å øke karbonbindingen på private og offentlige landområder gjennom økonomisk incentivisering.

Flere statlige myndigheter, inkludert California , Hawaii , Maryland og New York , har bestått versjoner av en skattekreditt for karbonoppdrett , som søker å forbedre jordhelsen og øke karbonbinding ved å tilby økonomisk bistand og insentiver til bønder som driver med regenerativt jordbruk , karbonoppdrett og andre metoder for å redusere klimaendringer. California Healthy Soils Program anslås å ha resultert i 109 809 tonn CO
2
blir i gjennomsnitt sekvestrert årlig.

Det hvite hus og USDA utvikler angivelig planer om å bruke 30 milliarder dollar i midler fra Commodity Credit Corporation (CCC) for opprettelsen av et karbonbankprogram, som vil innebære å gi karbonkreditter til bønder og grunneiere mot at de tar i bruk karbonbindingspraksis, som de deretter kunne selge i et cap og handelsmarked.

Noen miljøaktivister og politikere har kritisert karbonfangst, og lagring eller sekvestrering (CCS) som en falsk løsning på klimakrisen. De siterer fossilbrenselindustriens rolle i teknologiens opprinnelse og i lobbyvirksomhet for CCS -fokusert lovgivning og argumenterer for at den vil tillate industrien å "grønnvask " seg selv ved å finansiere og engasjere seg i ting som treplantingskampanjer uten å kutte karbonet betydelig. utslipp.

Se også

Referanser

Eksterne linker

Opiniones de nuestros usuarios

Ina Tollefsen

Det er alltid godt å lære. Takk for artikkelen om Binding av karbon.

Tor Foss

Endelig en artikkel om Binding av karbon som er gjort lett å lese.

Sandra Fredriksen

Oppføringen på Binding av karbon har vært veldig nyttig for meg.

Per Torgersen

Jeg synes måten denne oppføringen på Binding av karbon er formulert på veldig interessant, den minner meg om skoleårene mine. Hvilke vakre tider, takk for at du tok meg tilbake til dem.

Marius Torp

Det er en stund siden jeg har sett en artikkel om Binding av karbon skrevet på en så didaktisk måte. Jeg liker det.