По некоторым оптимистичным оценкам, CCU может генерировать годовой доход в размере более 800 миллиардов долларов к 2030 году при сокращении выбросов углекислого газа, влияющих на климат, на 15%. Уловленный CO2 потенциально может быть использован для производства бетона и других строительных материалов, топлива, пластмасс, а также различных химикатов и минералов, используемых в промышленности, сельском хозяйстве, медицине и других сферах.
Но какой из этих продуктов больше всего поможет климату?? До сих пор не проводилось всестороннего исследования, сравнивающего климатические выгоды от полного спектра потенциальных продуктов, производных от CCU.
Новое исследование Мичиганского университета заполняет этот критический пробел, анализируя 20 потенциальных вариантов использования уловленного углекислого газа в трех категориях – бетон, химические вещества и минералы – и ранжируя их по степени благоприятности для климата.
Предыдущие исследования показали, что использование CCU для производства продуктов в этих трех категориях может потреблять до 6.2 гигатонны углекислого газа ежегодно к 2050 году.
Исследователи UM обнаружили, что только четыре из 20 проанализированных ими «путей CCU» – два, которые используют CO2 для изготовления бетона, и два, которые используют его для производства химикатов, – имеют более чем 50% -ную вероятность получения чистой климатической выгоды.
Чистая выгода для климата означает, что выбросы, которых можно избежать с помощью технологии CCU, перевешивают выбросы, генерируемые при улавливании CO2 и производстве конечного продукта.
Исследование, проведенное учеными из Центра устойчивых систем Школы окружающей среды и устойчивого развития Университета штата Мэриленд и факультета машиностроения Университета штата Мэриленд, было опубликовано в Интернете в августе. 22 в журнале Environmental Science & Technology.
«Решения о глобальном масштабировании операций CCU потребуют руководства по определению продуктов, которые максимизируют климатические выгоды от использования уловленного CO2», – сказал ведущий автор Дварак Равикумар, бывший научный сотрудник Центра устойчивых систем UM, который сейчас работает в Национальном отделении возобновляемых источников энергии. Лаборатория.
«Наши рейтинги помогут расставить приоритеты в стратегиях НИОКР в направлении продуктов с наибольшим благоприятным воздействием на климат, избегая при этом путей, которые несут значительную нагрузку на климат и дают мало надежды на улучшение», – сказал Равикумар.
Новое исследование также показало, что в настоящее время электроэнергия, произведенная из возобновляемых источников, таких как ветер, часто приводит к большему улучшению климата, если она подается в сеть для компенсации выбросов ископаемого топлива, вместо того, чтобы использоваться для производства продуктов CCU.
По мнению авторов исследования, это изменится со временем, поскольку ископаемое топливо постепенно будет прекращено.
«В настоящее время существует большая возможность сократить выбросы углерода за счет использования возобновляемых источников энергии для вытеснения выработки электроэнергии на основе ископаемого топлива, чем инвестирование во многие технологии CCU», – сказал соавтор исследования Грег Кеолиан, директор Центра устойчивых систем.
«Это исследование важно для определения приоритетов и направления будущего развития и внедрения технологий CCU, особенно в связи с декарбонизацией энергоснабжения», – сказал Кеолиан.
При улавливании и утилизации углекислый газ можно либо извлечь из дымовых газов на таких объектах, как электростанции и цементные заводы, либо удалить его из окружающего воздуха с помощью процесса, называемого прямым улавливанием воздуха.
В исследовании U-M предполагается, что углекислый газ улавливается электростанцией, работающей на природном газе.
В своем исследовании исследователи U-M определили следы двуокиси углерода жизненного цикла материалов и энергии, необходимые для производства продуктов CCU, а затем сравнили эти значения с материалами и энергией, необходимыми для создания традиционных версий этих продуктов.
Они разработали метрику окупаемости инвестиций для ранжирования и определения приоритетности продуктов CCU.
Четыре пути CCU с более чем 50% вероятностью создания чистой климатической выгоды включали два метода, в которых используется углекислый газ для смешивания бетона, один метод производства муравьиной кислоты путем гидрирования диоксида углерода и один метод получения моноксида углерода из метана.
Муравьиная кислота используется в качестве консерванта и антибактериального агента в кормах для домашнего скота, используется для дубления кожи и окрашивания тканей. Окись углерода используется в различных промышленных процессах, включая синтетическое химическое производство и металлургию.
«Хотя мы выделяем четыре технологии, многие из других, рассматриваемых в нашем исследовании, принесут пользу для климата при правильных граничных условиях и будут производить необходимые нам продукты. Просто возможности для достижения этих преимуществ более ограничены.
В этом исследовании это выражается как вероятность благоприятного воздействия на климат », – сказал соавтор исследования Волкер Сик, профессор машиностроения и директор Глобальной инициативы по выбросам CO2.
CCU отличается от улавливания и связывания углерода (CCS), которое включает всасывание углекислого газа и его захоронение под землей.
Другой автор доклада по экологическим наукам и технологиям – Шели Миллер из Центра устойчивых систем, профессор Школы окружающей среды и устойчивого развития и директор программы Университета штата Мэриленд в области окружающей среды.
Исследование было поддержано Глобальной инициативой по выбросам CO2, Центром устойчивых систем, Школой окружающей среды и устойчивости и программой Blue Sky при Инженерном колледже UM.
Миссия Глобальной инициативы по выбросам углекислого газа на основе U-M – добиться признания улавливания и утилизации углерода в качестве основного решения для климата.