Команда Массачусетского технологического института (MIT) обосновала выгоды извлечения углекислого газа из морской воды, а не из атмосферы. Данные исследования изложены в работе в журнале Energy & Environmental Science. Практическая демонстрация предложенной технологии будет проведена в течение следующих двух лет. Если всё получится, в мире появится новый вид бизнеса — извлечение CO2 из морей и океанов на коммерческой основе и без субсидий.
Источник изображения: MIT
Согласно данным МЭА (International Energy Agency) за 2022 год, самые эффективные технологии улавливания углекислого газа из атмосферы требуют около 6,6 ГДж энергии или 1,83 МВт•ч на тонну уловленного CO2. Значительная часть затраченной на это энергии идёт на поддержание рабочих температур абсорбентов или для работы компрессоров, сжимающих воздух до эффективных величин давления.
По некоторым оценкам, к 2030 году стоимость улавливания тонны CO2 будет лежать в пределах от $300 до $1000. Сегодня самый высокий налог на выбросы углекислого газа взимается с промышленников Уругвая: $137 за тонну. Эта сумма не покрывает и долго не будет покрывать затраты на извлечение CO2 из атмосферы, но с морской водой всё может быть иначе, уверены в MIT.
Углекислый газ выгоднее извлекать из морской воды хотя бы потому, что его концентрация там в 100 раз больше, чем в воздухе. Океаны и моря являются естественными абсорбентами CO2. Утверждается, что морские воды поглощают 30–40 % от ежегодных выбросов углерода человечеством. Ранее были предложены способы извлечения углекислого газа из воды, но они требовали либо дорогих мембран для фильтрации, либо постоянной подачи химических реагентов.
В предложенной учёными MIT системе морская вода проходит через две камеры. В первой камере пропущенный по электродам ток насыщает жидкость протонами и подкисляет её, превращая растворенные неорганические бикарбонаты в углекислый газ. В камере с вакуумом происходит дегазация жидкости и извлечение углекислого газа. Во второй камере обратная полярность на электродах заставляет протоны оседать на электрических контактах и это подщелачивает воду, после чего её сбрасывают в океан.
По мере истощения электродов в первой камере и насыщения ими протонами во второй полярность приложенного напряжения в камерах меняется и воду с тем же результатом можно прокачивать в обратной последовательности — забирать второй камерой и выбрасывать из первой — с тем же эффектом извлечения CO2. Затем процесс снова повторяется в обратной последовательности. В конечном итоге это приводит к загрязнению электродов осадочными минералами, но это решаемая проблема.
Наконец, предложенный процесс позволяет возвращать в океан воду с щелочным балансом, что будет хорошо для экологии. Океан закисляется — это уже привело, например, к гибели коралловых рифов и ряда морской живности.
Учёные не скрывают, что для реализации проекта придётся ещё много работать. Готового проекта по предложению нет, но это всё решаемые задачи и бояться их нечего. В конечном итоге учёные надеются снизить стоимость извлечения углекислого газа из морской воды до $56 за тонну или около того. Это станет толчком к коммерциализации данного направления.