Учёные из Кембриджского университета (University of Cambridge) в Великобритании создали установку по захвату из воздуха углекислого газа с последующим производством синтетического топлива с помощью энергии солнца. В идеале подобной установкой можно будет снабдить людей в отдалённых местах, где они смогут сами синтезировать топливо, не надеясь на поставки. Это будет чистое производство без использования ископаемых и основа циклической экономики.

Источник изображения: University of Cambridge

Прямой захват углекислого газа из воздуха мог бы снизить негативный климатический эффект от выброса парниковых газов промышленностью, транспортом, сельским хозяйством и обществом в целом. Сегодня в этой области преобладает методика по улавливанию и хранению CO₂ в естественных резервуарах в Земле. Только недавно власти Великобритании пообещали выделить на эти цели £22 млрд. Однако это не решит проблему снижения выбросов и является своего рода индульгенцией продолжать выбрасывать CO₂.

Исследователи из Университета Кембриджа предлагают решить вопрос радикально. Раз уж власти, экологи и инвесторы намерены снижать уровень углекислого газа в атмосфере с помощью улавливания, то имеет смысл сразу делать из него что-то полезное, а не надеяться, что сжиженный или газообразный CO₂ будет надёжно удерживаться под землёй. Из этого газа с помощью катализаторов и температурных режимов можно производить множество химических соединений для промышленного производства и даже синтетическое топливо. Это ли не мечта, взять что-то ненужное и даже вредное и без вреда для природы использовать с пользой?

«Что, если вместо того, чтобы закачивать углекислый газ под землю, мы сделаем из него что-нибудь полезное? — говорят авторы работы, опубликованной в журнале Nature Energy. — CO₂ — это вредный парниковый газ, но его также можно превратить в полезные химические вещества, не способствуя глобальному потеплению».

Разработанный и испытанный учёными реактор синтетического топлива ночью абсорбирует из воздуха углекислый газ, а с первыми лучами солнца начинает работать. С помощью воды, нагрева отдельных компонентов солнечными лучами, а также с использованием солнечной энергии в чистом виде и в виде электричества, а также благодаря порошковому полупроводниковому катализатору, реактор начинает вырабатывать синтетическое топливо. Меняя катализатор и режимы можно производить сырьё для химической и фармакологической отраслей. Применений этому много.

«Вместо того, чтобы продолжать добывать и сжигать ископаемое топливо для производства продуктов, на которые мы привыкли полагаться, мы можем получать весь необходимый нам CO₂ непосредственно из воздуха и повторно использовать его, — верят учёные. — Мы можем построить циклическую, устойчивую экономику, если у нас для этого будет политическая воля».

Ожидается, что технология выйдет на рынок при поддержке Cambridge Enterprise, подразделения университета по коммерциализации разработок. Исследование было частично поддержано Британскими исследованиями и инновациями (UKRI), Европейским исследовательским советом, Королевской инженерной академией и Cambridge Trust.

Для борьбы с изменениями климата на Земле учёные Рочестерского технологического института (RIT) предложили не ждать милости от природы, а разом взорвать в нужном месте 1620 термоядерных бомб мощностью 50 Мт. Нет, это не странные мысли о рукотворном Армагеддоне. Всё точно рассчитано и доступно для изучения по ссылке на сайте arXiv. Исследователи утверждают, что достигнутый эффект всех удивит.

Источник изображения: ИИ-генерация DALL·E/3DNews

Учёные справедливо отмечают, что если увеличение средней температуры Земли продолжится прежними темпами и даже ускорится, то к концу текущего столетия это приведёт к потере до $200 трлн в мировой экономике и ухудшению условий жизни сотен миллионов людей. Жертв может быть так много, что проблему нужно решать быстро и смело. В своей работе исследователи доказывают осуществимость безопасного подрыва примерно 1600 термоядерных боеприпасов, каждый из которых по мощности сравним с «Царь-бомбой» СССР.

Предложение исследователей строится на том, что процесс выветривания ряда силикатных пород, например, базальта, связывает углекислый газ — минерализует его и удаляет из атмосферы. Подобные проекты в небольшом масштабе уже реализуются. Так, в Бразилии ряд компаний во главе с Google тратят сотни миллионов долларов США на работы по измельчению базальта и разбрасыванию его крошки по полям. Однако, по мнению исследователей из RIT, это лишь «гомеопатическая доза» для глобального климата и не способно спасти планету. Предложенное ими решение по дроблению базальта термоядерными взрывами решит проблему быстро и надолго.

Для безопасности этого рискованного мероприятия подрыв необходимо осуществлять на дне океана в точно выбранном месте. Заряды должны закладываться на глубине около 4 км в морском дне, под толщей воды до 8 км. Давление в 800 атмосфер поглотит ударную волну, а использование термоядерных зарядов в сочетании с толщей земной коры сведёт к минимуму радиационное загрязнение. Экосистема от такого воздействия почти не пострадает.

Расчётная мощность подрыва должна достигать 81 Гт. Технически его можно подготовить в течение 10 лет. Эффект будет сопоставим с удалением из атмосферы 30-летних выбросов углекислого газа. В противном случае нас ждут закисление океана, гибель коралловых рифов и другие экологические катастрофы.

Норвежская судоходная компания Solvang готова к морским испытаниям первого в мире судна, оборудованного системой улавливания и хранения углекислого газа, выделяемого его собственными двигателями. Судоходство является причиной 3 % глобальных выбросов CO₂ антропогенного происхождения. Улавливание выбросов от корабельных силовых установок позволит отчасти решить эту проблему до появления по-настоящему чистых двигательных систем.

Источник изображений: Solvang

На танкере Clipper Eris, предназначенном для транспортировки сжиженного газа или химических веществ, завершается установка системы улавливания CO₂ на верфи Seatrium в Сингапуре. В море судно выйдет уже в феврале. Для оценки эффективности и целесообразности новой технологии испытания продлятся два года. По их итогам Solvang примет решение об оснащении аналогичными системами семи новых строящихся танкеров.

Система захвата выбросов 7-МВт дизельного двигателя судна будет улавливать до 70 % CO₂. Выхлопные газы будут очищаться и охлаждаться для последующего сжижения углекислого газа, который будет храниться в баллонах на палубе. У самой компании нет потребности в сжиженном CO₂, но она надеется, что в будущем на это вещество возникнет спрос в пищевой, химической и энергетической сферах, в частности, для производства газированных напитков и синтетического топлива с использованием возобновляемой энергии.

По умолчанию на судах и других объектах, использующих мощные дизельные силовые установки, всегда применяются системы очистки выхлопных газов — это так называемые скрубберы. Их производством занимается компания Wärtsilä. Совместно с институтом SINTEF этот производитель модернизировал скрубберы для работы в системе улавливания углекислого газа судовых двигателей. Обе системы будут функционировать параллельно, обеспечивая максимально возможную чистоту выхлопа.

В Китае открыт для движения первый участок шоссе Цзинань-Хэфэй протяжённостью 152,7 км, который условно поглощает больше углекислотных выбросов, чем производит. Разница между выбросами и поглощением CO₂ на этом отрезке достигает 9000 т в год. В Китае мечтают, что этот опыт можно будет распространить на все скоростные магистрали страны, протяжённость которых достигла 184 тыс. км и ежегодно растёт на 6000 км.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.1/3DNews

Автотранспорт и особенно грузовики остаётся значительным источником выбросов парниковых газов. Это также относится к придорожной инфраструктуре — заправкам, зонам обслуживания машин и отдыха граждан в пути, а также всем возможным строениям от коммунальных до жилых. Шоссе Цзинань-Хэфэй (G35) учитывает большинство из этих факторов и, по возможности, компенсирует их.

Проектом экологически чистой скоростной трассы занималась компания Shandong Hi-Speed Group (SDHS). Выбранный заранее участок расширили до восьми полос. Скорость движения по трассе ограничена 120 км/ч. Дорога имеет две больших парковки, три зоны отдыха и десять станций технического обслуживания.

Электрическое питание вдоль зелёного участка трассы осуществляется за счёт возобновляемых источников — солнца и ветра. Солнечными панелями оснащены стены зданий, навесы для транспорта, эстакады и всё, где это имеет практический смысл. Также предусмотрена подзарядка электромобилей. Ветроэлектростанции также участвуют в выработке в виде небольших расставленных вдоль дороги ветряков. Наконец, используется геотермальная энергия в виде тепловых насосов, которая обеспечивает отопление зданий.

Общая мощность солнечных панелей вдоль трассы достигает 30 МВт. Годовая выработка панелей составляет 33 ГВт·ч. Для ночного использования электричества создана сеть накопителей общей мощностью 9 МВт и ёмкостью 18 МВт·ч. Электрические сети на «зелёном» участке трассы в большинстве локальные, хотя, вероятно, они каким-то образом используют переток.

Следует добавить, что основным поглотителем CO₂ в районе экологически чистой трассы служат зелёные насаждения. Всё остальные меры, включая методы строительства зданий, направлены на снижение выбросов. Наконец, участок трассы находится под очень серьёзным видеонаблюдением, что даёт возможность непрерывной инспекции за его состоянием. Эта мера помогает оптимизировать обслуживание шоссе и также ведёт к снижению лишних выбросов.

Согласно расчётам, зелёный участок шоссе ежегодно выбрасывает в атмосферу 13 600 т углерода. Реализованные на нём технологии чистой энергетики позволяют компенсировать выбросы на 22 500 т в год, что приведет к сокращению выбросов на 9 000 т в год.

Молодая американская компания Terradot только что получила транш на $27 млн на реализацию в Бразилии пилотной программы по естественному удалению CO₂ из воздуха. На эту сумму по полям бразильских фермеров будет разбросано несколько тысяч тонн базальтовых камней из ближайших карьеров. Считается, что измельчённый камень ускорит процесс выветривания пород и свяжет углерод из воздуха в нерастворимый осадок. Правда, финансовая сторона взята с потолка.

Источник изображения: Terradot

У компании Terradot, главного инициатора проектов подобного рода — фонда Frontier и технологических компаний, пожелавших таким образом расплатиться за наращивание потребления энергии их ЦОДами, нет экономического обоснования эффекта от связывания углекислого газа за счёт ускорения эрозии базальта. Для простоты расчётов приняли, что улавливание одной тонны CO₂ таким образом будет стоить $300, на чём построены все дальнейшие действия. Поэтому контракт на улавливание 90 тыс. углекислого газа оценили в $27 млн. Отдельно компания Google заключила индивидуальный договор на улавливание таким образом 200 тыс. т CO₂.

В компании Google не стали раскрывать стоимость индивидуального контракта с Terradot, но высказали предположение, что стоимость связывания каждой тонны углекислого газа будет ниже $300. Впрочем, даже эти дополнительные объёмы не компенсируют всего того вреда, который нанесли экологии серверы Google в течение 2023 года. По самым скромным оценкам, компания причастна к выбросам в прошлом году 14,3 млн т CO₂. Для компенсации такого объёма нужны совсем другие контракты. Но намного логичнее не допускать такого, хотя это сегодня и невозможно.

Возвращаясь к экономическому обоснованию проекта с камнями, отметим, что в Google и в Terradot соглашаются с недостаточным объёмом данных в этом вопросе. Но их логика строится на том, что пока не попробуешь, не узнаешь. В процессе выветривания базальт высвобождает магний и кальций, которые связывают CO₂ и переводят его в нерастворимую форму бикарбонатов. Чем мельче базальтовая крошка, тем быстрее реакции. При этом эксперимент в Бразилии хорош тем, что там влажно и тепло, что ускоряет выветривание и связывание углерода.

Далее связанный таким образом углекислый газ грунтовыми водами должно выносить в океан, где он будет заперт на миллионы лет. Полевой эксперимент по выветриванию базальта на фермерских полях в Бразилии позволит подсчитать примерные объёмы образуемых соединений в почве и динамику их вымывания из неё, хотя оценить вынесенное в океан вещество пока не представляется возможным из-за отсутствия методики.

Что касается фермеров, то они благодаря внесению в почвы базальтовой крошки смогут регулировать её кислотность. В теории она не будет мешать выращивать растения, хотя, опять же, динамика связывания углекислого газа будет сильно зависеть от объёмов внесения удобрений и ряда других факторов. Так что пока это масштабный эксперимент и способ Google, H & M Group, Salesforce и других загладить свою вину перед обществом за наращивание выбросов CO₂ в атмосферу лишь теоретически.

Сегодня удаление сколько-нибудь значимых объёмов углекислого газа из атмосферы (главного катализатора парникового эффекта) является неподъёмной задачей как по стоимости процесса, так и по его эффективности. Учёные из США смогли оптимизировать процесс, создав чудо-порошок с рекордным уровнем поглощения CO₂, коммерческое использование которого может начаться через пару лет.

Источник изображений: UC Berkeley

Над открытием группа учёных из Калифорнийского университета в Беркли работала больше 30 лет. Они изучали соединения, относящиеся к так называемым ковалентным органическим каркасам, имеющими пористую структуру и поэтому обладающим огромной площадью поглощения.

Разработанная учёными структура на основе аминных связей, активных при захвате молекул углекислого газа, оказалась удачнее предыдущих решений. Всего 200 граммов порошка COF-999 способны абсорбировать из воздуха 20 кг CO₂. На такое сегодня не способен ни один материал. Для сравнения, примерно столько углекислого газа за год поглощает среднестатистическое дерево.

Каркасное строение порошка, молекулы углекислого газа показаны красным и синим

Для ряда предыдущих методов прямого улавливания углекислого газа из атмосферы также использовались амины (полиамины), но в виде жидких растворов. Также подобное требовало нагрева для лучшей реакции. Материал COF-999, как заявляют учёные, работает при комнатной температуре в сухом порошке, что делает его эксплуатацию удобной. Последующий нагрев порошка до 60 °C высвобождает CO₂ и позволяет порошку снова его захватывать. Так можно делать до 100 раз с каждой порцией COF-999. Высвобожденный газ можно захоронить или пустить в производство. Также порошок COF-999, по признанию учёных, поглощает CO₂ из воздуха в 10 раз быстрее других аналогичных по назначению веществ.

Учёные рассчитывают, что новый материал поступит в эксплуатацию примерно через два года, если они смогут повысить его абсорбирующую способность и количество рабочих циклов.

Google заключила сделку по удалению углекислого газа из атмосферы по крайне выгодной цене: $100 за тонну CO₂ — этой цены стремятся добиться стартапы в области климатических технологий по всему миру, потому что при ней решения становятся коммерчески жизнеспособными.

Источник изображений: theholocene.co

Поисковый гигант заключил соглашение с Holocene — стартапом с короткой историей, который уже привлёк некоторых именитых инвесторов. Если Holocene действительно сможет улавливать углекислый газ из воздуха по цене значительно ниже, чем у конкурентов, которые сейчас взимают за эту услугу $600 и выше за тонну, появятся доказательства, что существуют технологии, способные помочь и борьбе с изменением климата. Но пока проект находится на ранней стадии, а создаваемое Google углеродное загрязнение продолжает расти.

Когда соучредитель и гендиректор Holocene Анка Тимофте (Anca Timofte) училась в бизнес-школе Стэнфорда, она наткнулась на исследование Национальной лаборатории Оук-Ридж по новой химии для улавливания CO₂ из воздуха — оно заложило основу для технологии, которую компания применяет сегодня. Holocene появилась в 2022 году, и к настоящему моменту она привлекла в качестве источников финансирования Министерство энергетики США, компанию Xprize Carbon Removal Илона Маска (Elon Musk), а также инвестиционную фирму в области климата Breakthrough Energy Билла Гейтса (Bill Gates). Ранее Тимофте и её коллега-соучредитель работали в Climeworks — одной из первых компаний в области улавливания углерода. Сегодня это крупный игрок в данной области, который сотрудничает, в частности, с Microsoft и JPMorgan Chase. К 2030 году Climeworks намеревается довести стоимость улавливания углекислого газа из воздуха до $250–$350 за тонну, что выше установленного Министерством энергетики порога в $100, при котором технология становится финансово оправданной.

Holocene заявляет, что её технология более эффективна, чем другие, поскольку она включает два непрерывных химических цикла: первый предусматривает забор CO₂ из воздуха, второй — подачу чистого потока углекислого газа, который можно передавать в подземные хранилища. В ходе первого цикла воздух пропускается через воду, которая содержит аминокислоты, притягивающие CO₂. Далее в смесь добавляется гуанидин, который при реакции с CO₂ образует твёрдый кристалл. Твёрдые частицы отделяются от жидкости, и она разогревается до 70–100 °C для высвобождения концентрированного потока парникового газа. Для сравнения, Climeworks предусматривает работу с твёрдыми фильтрами, которые улавливают из воздуха углекислый газ и высвобождают его при нагревании — другими словами, этот метод включает лишь один материал, который требует прекратить загрузку для начала выгрузки, а решение Holocene позволяет делать всё одновременно.

Сейчас у Holocene есть лишь одна небольшая пилотная установка в Ноксвилле (США, шт. Теннеси) — за год она способна улавливать из воздуха всего 10 т CO₂. К 2032 году компания, согласно сделке с Google, должна будет производить забор 100 тыс. т газа. Поисковый гигант уже заплатил «значительную часть» от общей суммы в $10 млн авансом, чтобы помочь воплотить планы партнёра в жизнь. На следующем этапе Holocene построит установку, которая будет забирать 5000 т парникового газа в год, а затем появится и коммерческая установка, которая будет извлекать уже 500 тыс. т. Пока по всему миру работают 27 установок с общей мощностью всего 10 тыс. тонн в год. Мощность в 100 тыс. т примерно эквивалентна уходу с дорог общего пользования 20 тыс. автомобилей с ДВС — при этом сама Google из-за внедрения энергоёмких систем искусственного интеллекта произвела в минувшем году 14,3 млн т углекислого газа.

Ожидается, что бум центров обработки данных приведёт к тому, что объёмы выбросов углекислого газа в индустрии к концу десятилетия вырастут до 2,5 млрд тонн. И это ускорит инвестиции в декарбонизацию, пишет информационное агентство Reuters со ссылкой на данные исследования Morgan Stanley.

Источник изображения: Weichao Deng/unsplash.com

В сообщении сказано, что крупнейшие технологические компании, такие как Google, Microsoft, Meta✴ Platforms и Amazon, стимулируют быстрое развитие энергоёмких центров обработки данных для расширения возможностей технологий искусственного интеллекта и облачных вычислений. В это же время компании выполняют данные ранее обещания по сокращению объёма выбросов CO₂ до 2030 года.

«Это создаёт большой рынок для решений по декарбонизации», — говорится в отчёте Morgan Stanley, который был составлен по итогам проведённого исследования. Там также сказано, что объём выбросов парниковых газов в глобальной индустрии центров обработки данных составляет примерно 40 % от общего объёмы выбросов в США за год.

Исследование показало, что появление крупных центров обработки данных способствует увеличению инвестиций в развитие экологически чистой энергетики, энергоэффективное оборудование и так называемые «зелёные» строительные материалы. Ожидается, что технологии улавливания, хранения и использования углерода (CCUS) и технологии удаления углекислого газа из атмосферы также получат импульс к развитию, поскольку крупные технологические компании пытаются сдержать данные ранее обещания по сокращению выбросов вредных веществ.

Компания Google сообщила о значительном росте выбросов парниковых газов за последние пять лет, что ставит под угрозу её обязательство достичь «чистого нуля», то есть нулевого баланса выбросов к 2030 году. Основной причиной увеличения выбросов стало расширение центров обработки данных, необходимых для развития систем искусственного интеллекта.

Охлаждающие трубы в центре обработки данных Google. Источник изображения: Arstechnica.com

Согласно недавнему экологическому отчёту, выбросы парниковых газов компании Google в 2023 году достигли 14,3 млн тонн углеродного эквивалента. Это на 48 % больше, чем в 2019 году, и на 13 % больше по сравнению с предыдущим годом, сообщает издание Ars Technica.

Директор по устойчивому развитию Google Кейт Брандт (Kate Brandt) подтвердила приверженность компании цели достижения нулевого баланса выбросов к 2030 году, но признала её «чрезмерно амбициозный» характер. «Мы по-прежнему ожидаем, что наши выбросы продолжат расти, но до определённого момента», — заявила Брандт.

Отмечается, что основной причиной роста выбросов стало увеличение потребления электроэнергии центрами обработки данных, которые необходимы для работы систем искусственного интеллекта. В 2023 году выбросы, связанные с энергетикой, выросли на 37 % и составили четверть от общего объёма выбросов парниковых газов компании.

Google также сообщила о росте выбросов в цепочке поставок на 8 %, что составляет 75 % от общего объёма выбросов компании. Ожидается, что эта тенденция сохранится в ближайшем будущем из-за расширения инфраструктуры, необходимой для работы систем ИИ. Компания признала, что «будущее воздействие ИИ на окружающую среду сложно и трудно предсказать». Однако Google продолжает работать над сокращением выбросов, в том числе путём подписания соглашений о чистой энергии.

Эксперты по климату, в целом, выражают обеспокоенность по поводу воздействия энергоёмких систем ИИ на окружающую среду. Так, аналитики Bernstein прогнозируют, что ИИ может удвоить темпы роста спроса на электроэнергию в США в ближайшие годы, поскольку такие крупные технологические гиганты, как Google, Amazon и Microsoft, объявили о планах инвестировать десятки миллиардов долларов в ИИ. В частности Microsoft признала, что её выбросы выросли почти на треть с 2020 года во многом из-за строительства центров обработки данных. При этом Билл Гейтс одновременно высказывает мнение, что ИИ сможет не сегодня так завтра найти решение климатических проблем.

Несмотря на трудности, Google продолжает идти к своей цели использования безуглеродной энергии к 2030 году, хоть и признаёт, что некоторые проекты в области чистой энергии были прекращены в 2023 году, что привело к сокращению доступа к возобновляемым источникам энергии.

Швейцарская компания Climeworks, занимающаяся промышленными системами прямого улавливания углекислого газа из атмосферы, представила установку третьего поколения, которая в два раза эффективнее актуальных решений. После ввода новых мощностей в строй, что произойдёт в ближайшие годы, стоимость улавливания каждой тонны CO₂ снизится с нынешних $600 до $250–350. Это приблизит мир к коммерчески выгодному предложению по добыче CO₂ из воздуха за $100 за тонну.

Художественное представление установки Direct Air Capture третьего поколения. Источник изображения: Climeworks

В мае этого года Climeworks ввела в строй самую мощную в мире установку по добыче CO₂ из атмосферы. Это предприятие «Мамонт» (Mammoth) в Исландии. За счёт дармовой геотермальной энергии извлекать углекислый газ из атмосферы можно по относительно низкой цене. Установка Climeworks содержит фильтры, которые абсорбируют CO₂. Затем фильтры нагреваются до 100 °C, и газ улетучивается из них. Газ можно смешивать с водой и прятать в естественных подземных резервуарах, где он включится в процесс минерализации, либо использовать для производства, например, газировки.

Как сообщили сегодня в Climeworks, фильтры установки третьего поколения обладают гораздо большей поглощающей способностью, что даёт возможность извлекать из воздуха и связывать больше углекислого газа при тех же затратах энергии. Также в компании разработали более оптимальную конструкцию установки — кубическую, которая также повышает эффективность процессов прямого улавливания CO₂ из воздуха.

Установка «Мамонт» в Исландии

Тестирование новых фильтров велось последние пять лет в Швейцарии. В июне этого года дело дошло до полномасштабной проверки технологии. Первыми новые фильтры получат мощности компании в США, где администрация Байдена выделила $3,5 млрд на проекты такого рода. Теперь технологией Climeworks заинтересовались в Австралии. Также проекты разрабатываются для Норвегии, Кении и Канады.

Хотя Tesla заявляет, что работает над тем, чтобы как можно скорее достичь нулевых выбросов парниковых газов, похоже, что компания в настоящее время движется в другом направлении. Согласно последнему её отчёту, выбросы парниковых газов в прошлом году составили более 50 млн тонн — примерно на 20 % больше, чем 42 млн тонн в 2022 году. Нужно отметить, что значительная часть выбросов Tesla связана с её поставщиками, а не с заводами компании.

Источник изображений: Tesla

Ранее в этом месяце Tesla подала в суд на экологическую некоммерческую организацию, обвинившую компанию в нарушении федерального закона США о чистом воздухе из-за выбросов на её заводе во Фримонте, штат Калифорния. Согласно жалобе, Tesla подвергла жителей близлежащих городов, а также рабочих завода воздействию чрезмерного количества оксида азота, мышьяка, кадмия и других вредных химикатов, в первую очередь через покрасочный цех.

«По мере развития правил управления выбросами парниковых газов нам, возможно, придётся осуществить дальнейшие капитальные вложения, которые отличаются от существующих планов, — заявили в компании. — Изменения в политике могут повлиять на определённые методы или инфраструктуру, потенциально сокращая производственные мощности, поскольку используемые технологии, такие как литье под давлением или покрасочный цех, не могут быть полностью обезуглерожены».

Tesla утверждает, что прилагает огромные усилия к переходу на возобновляемые источники энергии, а произведённые компанией электромобили в прошлом году помогли предотвратить выбросы 20 млн тонн CO₂.

Сеть зарядных станций Tesla на сегодняшний день является самой крупной в мире. По информации на сайте компании, в 2023 году 100 % энергии в её зарядной сети получено от возобновляемых источников энергии, а аптайм (время непрерывного функционирования) сети составил внушительные 99,97 %.

Углеродный след Tesla по-прежнему меркнет по сравнению с некоторыми из её конкурентов. Например, углеродный след Ford в 2023 году составил 386 млн тонн CO₂ — более чем в семь раз больше, чем у Tesla.

Microsoft также недавно сообщила о росте выбросов на 29 %, во многом из-за «новых технологий, включая генеративный искусственный интеллект». Во отчёте об устойчивом развитии Microsoft отмечается, что «мир не находится на пути к достижению важнейших климатических целей, и мы видим, что многие мировые проблемы отражены в нашей ситуации».

Учёные придумали множество реакций по превращению углекислого газа в топливо или химреактивы, но все они имеют недостатки и далеки от 100-% эффективности. Такие реакции ведут к побочным продуктам в виде водорода или карбонатов и зря расходуют энергию. Но учёные из США придумали техпроцесс, в ходе которого происходит абсолютно эффективное преобразование CO₂ в топливо или химические реактивы с использованием дешёвого цинкового катализатора, что меняет всё.

Источник изображения: Nature

Открытие сделали исследователи из Школы молекулярной инженерии Притцкера Чикагского университета (UChicago Pritzker School of Molecular Engineering). Рецензируемая публикация по работе вышла в журнале Nature. Учёные поставили перед собой цель создать условия для высочайшего контроля молекул воды в растворе, чтобы каждый протон в электрохимическом процессе преобразования CO₂ во что-то полезное расходовался не на пустышки типа образования газообразного водорода или карбонатов, а вовлекался в синтез синтетического топлива или химических реактивов: этанола, метилового спирта, муравьиной кислоты и других соединений.

«Представьте, что мы можем получать экологически чистое электричество от солнца и ветра, а затем использовать это электричество для преобразования любого углекислого газа обратно в топливо», — поделился своей мечтой первый автор статьи Реджи Гомес (Reggie Gomes).

Исследователи не стали изобретать велосипед, а воспользовались хорошо известной реакцией электрохимического восстановления диоксида углерода (CO₂R, electrochemical carbon dioxide reduction). В ходе этой реакции углекислый газ в присутствии воды разлетается на атомы углерода, кислорода и водорода как бильярдные шары после первого удара. Задача состоит в том, чтобы в итоге собрать необходимые молекулы без образования побочных продуктов. Учёные решали её с помощью получения контроля над поведением молекул воды в растворе. Для этого они игрались с его кислотностью и регулировали электрохимические и электростатические связи молекул.

Наилучший результат был получен в присутствии катализаторов из золота, серебра и платины. Эти металлы наиболее эффективно подавляли реакции образования водорода в процессе электрохимической реакции. Но для массового производства химреактивов и синтетического топлива это не годится — они получатся буквально золотыми. Поиск привёл к катализаторам из обычного цинка, которого в земных недрах более чем достаточно и по бросовой цене.

«На данный момент лучший способ сделать это [преобразовать CO₂] электрохимически при комнатной температуре — это использовать драгоценные металлы. Золото и серебро могут немного подавлять реакцию выделения водорода, — поясняют авторы работы. — Благодаря нашему открытию мы теперь можем использовать распространенный на Земле металл цинк, потому что у нас теперь есть отдельный способ контроля воды».

Методы супрамолекулярной химии позволяют создавать причудливые молекулярные связи из сложных молекул. Только настройка реакций для синтеза сложна и непредсказуема. Однако в случае удачи можно добиться невероятного результата, который, например, получила группа химиков из Великобритании и Китая, создавшая первую в своём роде молекулу для эффективного поглощения парниковых газов и не только.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Свою молекулу учёные из Университета Хериот-Ватт в Эдинбурге назвали «клеткой из клеток». Это своего рода каркас из каркаса, сборка которого происходит сама собой в ходе серии последовательных химических реакций. Сначала собираются молекулы, по виду напоминающие призмы, а затем эти «призмы» собираются в тетраэдры. Получается глубоко пористый материал, молекулы которого способны организовывать устойчивые связи с молекулами углекислого газа и, в принципе, с другими летучими органическими соединениями.

Например, новый материал показал способность абсорбировать «запах» синтетики от новых вещей, что предотвратит появление не всем приятных запахов от нового салона автомобиля или телевизора. Но больше всего учёных поразила способность синтезированной молекулы поглощать гексафторид серы (SF₆). Этого парникового газа сравнительно мало в атмосфере, но он способен накапливаться где угодно и сохраняться там свыше 3 тыс. лет. За 100 лет, например, парниковый эффект от SF₆ будет в 23 500 раз сильнее, чем от выбросов CO₂.

Источник изображения: Nature Synthesis

«Это захватывающее открытие, — поясняют учёные, — потому что нам нужны новые пористые материалы, которые помогут решить самые большие проблемы общества, такие как улавливание и хранение парниковых газов».

Синтезированная молекула, что важно, не боится влаги, что позволит новому материалу абсорбировать парниковые газы непосредственно из промышленных выбросов, часто представляющих собой водяной пар или стоки. Открытое вещество хорошо показало себя в лаборатории, но когда оно выйдет на простор коммерческого использования — это отдельный и не до конца понятный вопрос, а полный текст статьи в журнале Nature Synthesis можно найти по ссылке.

Mammoth, крупнейший промышленный объект для удаления углекислого газа (CO₂) из атмосферы начал работу в Хеллишейди, Исландия. Предприятие использует метод прямого захвата углекислого газа из воздуха (Direct Air Capture, DAC). Объектом управляет швейцарская компания Climeworks, занимающаяся климатическими технологиями, в число клиентов которой входят JPMorgan Chase, Microsoft, Stripe и Shopify.

Источник изображений: Climeworks

Метод DAC, который применяет Climeworks, использует компрессорные установки, закачивающие атмосферный воздух в коллектор, где содержащийся в воздухе CO₂ поглощается специальным фильтром. После насыщения фильтра коллектор автоматически закрывается и нагревается до 100 °C, высвобождая собранный CO₂, который затем смешивается с водой и закачивается в горные породы, где постепенно минерализуется. Предполагается, что DAC станет эффективным способом борьбы с изменением климата, хотя масштабируемость этого процесса пока находится под вопросом.

Разработка DAC началась в 2009 году, когда при Швейцарской высшей технической школе Цюриха (ETH Zürich) была основана компания Climeworks. За последние пару лет крупные компании, такие как Microsoft, Stripe и Shopify, авансом оплатили Climeworks будущие услуги по удалению углекислого газа, чтобы помочь зарождающейся безуглеродной индустрии. Помимо привлечения корпоративных клиентов, Climeworks получила средства на развитие в размере более $780 млн от широкого круга независимых инвесторов.

В 2017 году Climeworks стала первой компанией, приступившей к сбору CO₂ из воздуха для дальнейшей его реализации в качестве продукта, используемого в газированных напитках и теплицах. В 2021 году компания сделала большой шаг вперёд, открыв в Исландии объект Orca — первое предприятие по улавливанию углекислого газа по методу DAC.

На данный момент на предприятии Mammoth функционирует 12 модульных установок, до конца года их количество возрастёт до 72. Когда Mammoth выйдет на запланированную мощность, он сможет улавливать почти в 10 раз больше CO₂, чем Orca, — около 36 тыс. тонн углекислого газа в год. Эта впечатляющая цифра на самом деле сравнительно не велика, учитывая, что только выбросы Microsoft составили около 13 миллионов (!) тонн углекислого газа в 2022 году.

На сегодняшний день Mammoth — крупнейший из действующих объектов такого профиля. Но, по сравнению с находящимися в разработке глобальными проектами, его можно считать лишь демонстратором технологий. Деятельность Climeworks в Исландии была призвана показать жизнеспособность и эффективность процесса DAC. Теперь компании предстоит выход на растущий рынок США с гораздо более масштабными инициативами.

Компании, занимающиеся климатическими технологиями, получают заметную политическую и финансовую поддержку в США — к настоящему моменту $3,5 млрд федеральных средств направлено на развитие как минимум четырёх предприятий, работающих по методу DAC. Достоверно известно о двух крупных проектах, в которые будет инвестировано $1,2 млрд — это предприятие в штате Луизиана, использующее технологии DAC от Climeworks и калифорнийский стартап Heirloom Carbon Technologies. Каждый центр, финансируемый из федерального бюджета, должен улавливать не менее миллиона тонн CO₂ в год. Microsoft стала одним из первых клиентов центра в Луизиане.

Важно понимать, что Climeworks использует для своей деятельности в Исландии практически бесплатную «зелёную» геотермальную энергию и природные подземные хранилища в Хеллишейди. Это кардинально снижает затраты и позволяет избежать строительства большой сети трубопроводов для транспортировки CO₂. Совершенно другая ситуация в США, где любые планы по строительству предприятий DAC ставятся под сомнение в связи с опасениями по поводу высоких затрат и загрязнения окружающей среды. Компании также придётся столкнутся с противодействием строительству трубопроводов со стороны жителей близлежащих районов.

Компания Infinium, в которую инвестировал Билл Гейтс (Bill Gates), за три года создала в Техасе производство синтетического топлива, которое на 95 % более экологично по сравнению с топливом из нефти. Экологически чистый дизель идёт на заправку грузовиков компании Amazon и через два года начнёт поступать для заправки самолётов компании American Airlines. Однако перспективы такого бизнеса всё ещё туманны.

Источник изображения: Infinium

Первое в США производство Infinium расположено в окрестностях города Корпус-Кристи, штат Техас. Этот штат является крупнейшим в США поставщиком сырой нефти. Также в регионе добывается природный газ и происходит переработка нефти и газа. На этом строится бизнес Infinium. Компания покупает у добывающих и перерабатывающих заводов сопутствующий производству углекислый газ и синтезирует с его помощью «электронное» топливо: керосин, дизель и растворители.

Топливо считается электронным по той причине, что для реакций расщепления воды на кислород и водород, а также для питания реакторов по синтезу топлива из водорода и CO₂ используется энергия из возобновляемых источников — солнечная и ветряная. Это позволяет компании утверждать, что её топливо на 95 % чище ископаемых аналогов. Некоторые специалисты с этим не согласны, ведь при сгорании е-топлива в воздух всё равно будет выбрасываться углекислый газ, который туда улетел бы без всего этого сложного и дорогого производства.

По-настоящему полезным синтез е-топлива станет только в том случае, если компания сможет получать или самостоятельно улавливать ранее выброшенный в атмосферу углекислый газ. Однако пока эти технологии слишком неэффективны и требуют огромных расходов, поэтому производства Infinium более-менее оправданы лишь в местах, где есть сосредоточение нефтегазопереработки и нефтехимии в сочетании с источниками возобновляемой энергии. Таких мест, на самом деле, не так много. Специалисты Infinium, в надежде развить проект, насчитали во всём мире не более 200 наиболее эффективных для этого точек, для 13 из которых они начали создавать бизнес-планы.

Глава компании не стал раскрывать стоимость производимого первым заводом Infinium е-топлива. Также он отказался назвать стоимость покупаемого углекислого газа и объёмы расхода воды. Было лишь подчёркнуто, что вода используется предельно эффективно. В то же время аналитики считают, что стоимость e-топлива как минимум в четыре раза выше стоимости ископаемого дизеля или керосина.

В сутки завод Infinium в Корпус-Кристи производит 8300 литров е-топлива без уточнения долей того или иного его вида. В основном поставки производятся компании Amazon для заправки грузовиков. Этого объёма за год производства хватит, чтобы один 20-тонный грузовик совершил 190 рейсов вокруг Земли по экватору. Недавно заключённый с компанией American Airlines контракт предполагает, что будет создано новое производство по синтезу е-керосина, поставки которого начнутся в 2026 году.

Грузовой транспорт вносит наибольший вклад в выбросы CO₂ в атмосферу. Это самолёты, грузовики, поезда и суда. Переход на е-топливо может снизить вклад этих транспортных средств в углеродный след Земли. Однако без серьёзных стимулов со стороны властей и желания компаний, достичь этих целей будет сложно не только к 2030 году, но также к середине века и даже позже. Таких производств как Infinium должно быть не много, а очень много, тогда как сейчас их можно пересчитать по пальцам одной руки. Также стоимость производства е-топлива должна снижаться более быстрыми темпами, чего пока не предвидится. В то же время переход на е-топливо позволяет прямо здесь и сейчас без перестройки инфраструктуры и всего остального начать снижать выбросы углекислого газа, связанные с использованием большегрузного транспорта.