Европа первой в мире шагнула в новую область борьбы с изменением климата. Сегодня на верфи Royal Niestern Sander на севере Нидерландов будет спущен на воду первый в мире танкер для морской транспортировки сжиженного углекислого газа. Судно сможет ежегодно перевозить до 400 тыс. тонн сжиженного CO₂. Газ будет закачиваться в выработанное нефтяное месторождение в Северном море. Это станет первым в мире проектом по коммерческому захоронению парниковых газов.

Источник изображений: INEOS Energy

Инвестиционный проект Greensand под управлением Дании был окончательно утверждён в декабре 2024 года. Захоронение углекислого газа, добытого тем или иным способом на континенте (например, в результате прямого улавливания на предприятиях), будет происходить в пустотах бывшего нефтяного месторождения Nini West у побережья Дании — на глубине 1800 м ниже уровня моря. Ожидается, что углекислый газ может быть частично связан с горными породами или просто заперт в недрах Земли на сотни тысяч лет.

Уникальный танкер появился в результате партнёрства между международной химической, производственной и энергетической компанией INEOS Energy и нидерландским судовладельцем и оператором Wagenborg Offshore. Захоронение 400 тыс. тонн CO₂ в год станет лишь первой фазой проекта, который, как ожидается, вырастет до 8 млн тонн CO₂ в год к концу десятилетия.

Начало эксплуатации судна ожидается в конце 2025 года или в начале 2026-го. Судно оборудовано уникальными системами охлаждения и контроля сжиженного углекислого газа. Это первый подобный проект в Европе и, возможно, в мире.

Водород рассматривается как экологически чистая альтернатива ископаемому топливу. Он сгорает без вредных выбросов и может служить аккумулятором для длительного хранения энергии. Только водород способен заменить ископаемое топливо в авиации, судоходстве и тяжёлой промышленности. Проблема в том, что экологически чистый «зелёный» водород добывается с колоссальными затратами электроэнергии, что делает его нерентабельным. Поэтому учёные ищут новые способы его получения.

Источник изображения: University of Adelaide

Австралийские учёные из Университета Аделаиды (University of Adelaide) и Центра передовых исследований и инноваций в области углерода (ARC Centre of Excellence for Carbon Science and Innovation — COE-CSI) для повышения экономической целесообразности электролиза водорода разработали процесс и установку с большей эффективностью, чем позволяют реакции с разложением только воды. Исследователи предложили получать водород из мочевины и усовершенствовали технологию его извлечения из мочи человека и сточных вод. Более того, это также решает проблему загрязнения окружающей среды и снижает выброс вредных веществ.

Был создан электролизёр без дорогих полупроницаемых мембран, с катализатором на основе меди и углеродной подложки. В первых экспериментах использовался раствор чистой мочевины, полученной промышленным способом. Однако для практического применения этот подход непригоден, поскольку сама мочевина производится с большими затратами электроэнергии и сопровождается выбросами углекислого газа. Тем не менее подход оказался успешным — на электролиз водорода из раствора мочевины потребовалось значительно меньше энергии, чем при использовании чистой воды.

На следующем этапе исследователи применили обычную человеческую мочу. Из-за высокого содержания в ней химически активных ионов хлора катализаторы пришлось заменить: в противном случае газообразный хлор разрушал электроды, и установка быстро выходила из строя. Выбор пал на платину — дорогостоящий, но допустимый для экспериментов вариант. Опыты показали, что электролиз водорода из мочи в новых условиях требует на 20–27 % меньше энергии, чем при использовании чистой воды. Учёные намерены найти более дешёвый катализатор и продвинуться к практической реализации технологии.

В Европе созрело понимание, что авиация и судоходство не могут развиваться, полагаясь исключительно на электрификацию, что связано с переходом на возобновляемые источники энергии. Энергоёмкий транспорт требует топлива, и в условиях полного отказа от ископаемых ресурсов выходом может стать синтетическое горючее. Это соответствует «зелёной» доктрине ЕС и не повлечёт загрязнения окружающей среды.

Источник изображения: ИИ-генерация Grok 3/3DNews

Власти ЕС сообщили, что выделили €8 млн на развитие двух технологий производства «солнечного» топлива в рамках проектов SUN-PERFORM и S2B (Solar to Butanol). В обоих случаях предполагается синтез горючих молекул с помощью генетически модифицированных организмов. На выходе технологии SUN-PERFORM будут получаться липиды (триглицериды), которые с помощью стандартных процессов могут быть преобразованы в биодизельное или экологичное авиационное топливо. Технология S2B нацелена на прямой синтез бутанола, который также может использоваться в качестве топлива.

Проект SUN-PERFORM будет развиваться в Нидерландах под руководством Университета Вагенингена (Wageningen University). В консорциум SUN-PERFORM входят ведущие научно-исследовательские и промышленные партнёры, в том числе Университет Билефельда в Германии (Universität Bielefeld), Политехнический университет Турина в Италии (Politecnico di Torino), организация IN SRL Impresa Sociale в Италии, Амстердамский университет в Нидерландах (Universiteit van Amsterdam), SolarFoil BV в Нидерландах и Общество Макса Планка в Германии (Max Planck Society). Испытания будут проводиться на демонстрационных площадках в Нидерландах и Марокко, причём марокканская площадка была выбрана специально для проверки эффективности технологии в условиях высокой солнечной активности.

Технология SUN-PERFORM будет сочетать усовершенствованные нанокристаллы, предназначенные для максимального улавливания света, с генетически модифицированными микроводорослями, оптимизированными для производства солнечного топлива. Цель состоит в том, чтобы в четыре раза повысить эффективность преобразования солнечной энергии в топливо, сделав его пригодным для масштабируемого промышленного применения.

Координацией проекта S2B занимается Университет Турку в Финляндии (Turun yliopisto — UTU). Технология фокусируется на прямом преобразовании солнечной энергии и атмосферного CO₂ в бутанол — возобновляемое топливо — с помощью генетически модифицированных фотосинтезирующих микроорганизмов и передовых природных (нано)материалов. Консорциум разрабатывает твердотельные фотосинтезирующие биокатализаторы, изготавливаемые с помощью 3D-печати гибридных плёнок. В эти плёнки — функциональные материалы на основе гидрогеля — встраиваются фотосинтезирующие клетки. Эти долговечные и устойчивые платформы для биопроизводства призваны значительно повысить эффективность преобразования света в топливо с захватом CO₂.

Партнёрами проекта S2B являются семь ведущих исследовательских организаций и одна компания, занимающаяся инновационным консалтингом, из разных стран Европы: Университет Нанта во Франции (Nantes Université), Королевская высшая техническая школа в Швеции (Kungliga Tekniska högskolan), Академия Або в Финляндии (Åbo Akademi), фонд VU в Нидерландах, Университет Твенте в Нидерландах (Universiteit Twente), Лаппеенрантский технологический университет в Финляндии (Lappeenrannan–Lahden teknillinen yliopisto) и ERDYN Consultants во Франции.

В рамках проекта S2B будут разработаны прототипы систем уровня TRL4 (технология подтверждена в лабораторных условиях) с демонстрационными площадками, расположенными в Турку (Финляндия) и Нанте (Франция). Демонстрация обоих проектов состоится в 2028 году, с целью развернуть коммерческое производство к 2029 или 2030 году.

Президент США Дональд Трамп (Donald Trump) подписал четыре указа, направленных на возрождение добычи угля в стране. Обращаясь к шахтёрам, президент назвал уголь «прекрасным» и пообещал устранить все препятствия для его добычи и использования в энергетике. Экологи считают эти шаги устаревшими и неоправданными, но ситуация с поставками электроэнергии в США далека от идеальной и требует непопулярных мер.

Источник изображения: interestingengineering.com

В последние годы в США сложилась ситуация, которая привела как к дефициту в выработке, так и в доставке электроэнергии потребителям. В то же время рост парка электромобилей и, особенно, расширение сферы искусственного интеллекта требуют всё больше электроэнергии, быстрого источника восполнения которой пока нет. В краткосрочной перспективе дефицит должны покрыть газовые электростанции, а в долгосрочной — АЭС. Но уголь тоже нельзя сбрасывать со счетов, как пояснил свои новые указы Трамп. Кроме того, это рабочие места и рост промышленного производства в США.

Выступая во вторник после подписания указов перед группой шахтёров в касках, президент заявил, что сократит «ненужные правила, нацеленные на прекрасный, чистый уголь». Он сообщил, что правительство ускорит процесс сдачи в аренду угольных месторождений на федеральных землях, упростит выдачу разрешений и «положит конец предвзятому отношению властей к углю». Своё право принимать непопулярные решения Трамп подкрепил ссылкой на Закон о производстве для обороны (Defense Production Act), который позволяет президенту США вручную регулировать сферу добычи и распределения полезных ископаемых.

Отныне уголь будет считаться минералом, критически важным для национальной безопасности страны. В результате подписания новых указов ряду угольных электростанций теперь запретят закрываться, если ранее они планировали это в рамках декарбонизации энергетики. «Ничто не может уничтожить уголь», — сказал Трамп, хотя данные экспертов говорят об обратном.

Отрасль десятилетиями находится в упадке. В 2001 году уголь обеспечивал 51 % выработки электроэнергии в США. Сейчас этот показатель снизился примерно до 15 %. Пик потребления угля пришёлся на 2007 год, и с тех пор он снижается из-за более дешёвых альтернатив и экологических норм.

Несмотря на то что из-за требований по охране окружающей среды некоторые угольные электростанции были закрыты, основной причиной стало удешевление других источников энергии. Природный газ стал более доступным, а возобновляемые источники, такие как энергия ветра и солнца, быстро набрали популярность. На самом деле, согласно отчёту Energy Innovation за 2023 год, эксплуатация 99 % угольных электростанций в США обходится дороже, чем строительство новых ветряных или солнечных электростанций.

«Ничто не может уничтожить уголь. Ни погода, ни бомба — ничто, — сказал Трамп ещё в январе 2025 года во время виртуальной речи на Всемирном экономическом форуме в Давосе, Швейцария. — И у нас больше угля, чем у кого-либо».

И хотя эксперты в целом не одобряют подобное «воскрешение» ископаемых энергоресурсов, решения действующего президента США будут иметь силу и последствия для отрасли.

Так, первый указ предписывает всем государственным учреждениям прекратить политику, «дискриминирующую» угольную промышленность. Он также отменяет введённый при Обаме мораторий на аренду угольных месторождений на федеральных землях.

Второй указ замораживает то, что Трамп назвал «ненаучной и нереалистичной политикой, введённой администрацией Байдена», что, по его словам, поможет защитить угольные электростанции. Третий указ направлен на обеспечение «безопасности и надёжности энергосистемы» и выступает против политики, которую Трамп называет «искусственно вызванной» и вредной для источников ископаемого топлива. Четвёртый указ предписывает Министерству юстиции расследовать «неконституционные» законы штатов, ограничивающие использование угля.

Трамп также хочет увеличить экспорт угля и продвигать угольные технологии. Он считает, что уголь может удовлетворить растущий спрос на электроэнергию, вызванный развитием центров обработки данных, промышленности и электромобилей. При всей спорности инициатив, вряд ли кто-то усомнится в ценности угля для металлургической промышленности. Это основа множества отраслей, и заменить его в этой сфере будет непросто даже в отдалённой перспективе.

По данным Всемирной ассоциации производителей стали, при выплавке металла в воздух выбрасывается почти в два раза больше углекислого газа, чем весит полученная сталь. Таким образом, вклад сталеплавильной отрасли в мировые выбросы парниковых газов составляет 7–9 %, с чем долгое время приходилось мириться. Однако стартап из Бостона — Boston Metal — смог реализовать технологию производства стали с использованием электричества, благодаря чему свёл выбросы CO₂ к нулю.

Источник изображений: Boston Metal

Оригинальную технологию выплавки стали с использованием неразрушаемого (инертного) анода разработали в Массачусетском технологическом институте (MIT). Компанию Boston Metal основали представители института с намерением коммерциализировать разработку и в перспективе зарабатывать на продаже лицензий на технологический процесс. Для демонстрации возможностей был создан небольшой реактор с одним анодом, а также испытана технология производства с несколькими анодами для увеличения объёмов выплавки стали.

При традиционной выплавке металла из железной руды в неё добавляют кокс, который в процессе горения в доменной печи образует угарный газ. Этот газ соединяется с кислородом, содержащимся в руде (в составе оксида железа), и превращается в углекислый газ, выбрасываемый в атмосферу.

Компания Boston Metal разработала безуглеродный метод, который называется электролизом расплавленных оксидов (MOE). Этот процесс производства металла заключается в том, что железная руда смешивается с электролитом в реакторе, а затем нагревается до температуры около 1600 °C с помощью электричества вместо кокса. В результате электроны расщепляют связи в железной руде, очищая её и выделяя только кислород. В процессе не образуется ни одной молекулы углекислого газа.

Установка Boston Metal с одним инертным анодом выплавила более одной тонны стали, используя только электричество. Если электроэнергия поступает из возобновляемых источников, то производство стали методом MOE становится абсолютно экологически чистым с точки зрения выбросов парниковых газов.

Поскольку текущий реактор способен производить всего около одной-двух тонн металла в месяц, компания планирует построить демонстрационный завод большего масштаба. Его ввод в эксплуатацию намечен на 2026 год, а начало работы — на 2027-й. В конечном итоге Boston Metal рассчитывает лицензировать свой экологически чистый производственный процесс для других производителей стали.

Около половины всей энергии наша цивилизация использует в виде тепла, а не электричества. Поэтому понижение углеродного следа только в сфере генерации не решит стоящих перед человечеством климатических задач. Производство тепла также подлежит декарбонизации и, прежде всего, речь о тепле для энергоёмких производств, таких как выплавка металла или выпуск цемента.

Источник изображений: ETH Zurich/Emiliano Casati

Традиционно до попадания на приёмник тепла солнечный свет тем или иным образом концентрируется. Обычно это делается с помощью параболических зеркал. Тепловая ловушка исследователей из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) вбирает в себя сфокусированный солнечный свет и на выходе отдаёт высокую температуру. Основная задача — сделать такую ловушку компактной и эффективной, а также устойчивой к длительной эксплуатации с большим перепадом температур на обоих концах: входном и выходном.

Швейцарцы предложили сочетание прозрачного для света кварцевого стержня диаметром 7,5 см и длиной 30 см, в который с одного конца поступает сфокусированный свет, и непрозрачного диска из карбида кремния на другом (приёмном) конце. Учёные подчёркивают, что на приёмном конце для максимального преобразования света в тепло должен быть именно непрозрачный материал. Карбид кремния поглощает тепло и передаёт его дальше для использования.

В лабораторных условиях на предложенную тепловую ловушку подали имитатор солнечного света, усиленного в 135 раз. На выходе получилась температура 1050 °C. Конкурирующие разработки в сходных условиях выдавали на приёмном конце температуру не больше 170 °C. Разница очевидна. В то же время исследователи пока не готовы обосновать техническое и экономическое использование предложенных ими тепловых ловушек на практике. Это будет темой нового исследования.

Идея извлечения углекислого газа прямо из атмосферы витала в воздухе уже много лет, но интерес к ней возрос после выхода в 2022 году доклада Межправительственной группы экспертов ООН по изменению климата, который подчеркнул перспективность такого подхода. AirMyne представила запатентованную жидкость для поглощения CO₂ и технологию последующего извлечения из неё углерода нагревом до температур 100–130 °C при помощи геотермального тепла.

Сам по себе метод использования специализированных жидкостей для поглощения CO₂ не нов, но в большинстве случаев для последующего высвобождения газа требуются высокие температуры. Процесс, предлагаемый AirMyne, может оказаться менее эффективным, чем высокотемпературный подход, но соучредитель и главный операционный директор Марк Сиффка (Mark Cyffka) подчёркивает гибкость и широкие возможности масштабирования своей технологии.

«Это гибко. Теперь вы можете использовать низкотемпературное тепло от [переработки] промышленных отходов и геотермальной энергии», — утверждает Сиффка. Сейчас компания тестирует различные конфигурации своей системы. Коллекторы, скорее всего, будут модульными, и из них жидкость будет поступать в большую централизованную колонну для регенерации, аналогичную той, что используется на крупных химических заводах, разработкой которых Сиффка занимался ранее, работая в BASF. По его словам, в настоящее время компания тестирует около 30 прототипов.

Согласно патентам, полученным компанией, ключевым компонентом жидкости AirMyne является один или несколько вариантов соединений четвертичного аммония. Четвертичный аммоний (аммоний-катионы) — это класс соединений, которые широко используются в самых разных областях, включая дезинфицирующие средства для рук, средства по уходу за волосами и кондиционеры для белья. Интерес к ним как к сорбентам CO₂ в последнее время резко возрос, потому что они широко доступны, относительно стабильны и не требуют сильного нагрева для выделения уловленного углекислого газа. Они также способны выделять CO₂ при влажности, близкой к точке насыщения, что потенциально даёт ещё один способ контролировать регенерацию жидкости.

Использование AirMyne низкотемпературного тепла может открыть двери для использования этой технологии на самых разных объектах: от геотермальных установок до химических нефтеперерабатывающих предприятий и пивоваренных заводов. Жидкостная система потребует большого количества воды — от одной до семи тонн на тонну уловленного углерода, — поскольку некоторая её часть неизбежно испаряется при контакте с атмосферой. Это может помешать использованию технологии в засушливых регионах. Тем не менее, спрос на улавливание углерода будет постоянно и быстро расти, что поможет AirMyne занять свою нишу на этом рынке.

Сейчас AirMyne сотрудничает с Fervo, объединяя свою систему улавливания углерода с передовым геотермальным проектом этого стартапа в штате Юта. Образцы CO₂, извлечённые компанией из атмосферы в лаборатории, были отправлены CarbonBuilt, компании по производству низкоуглеродистого цемента, и Rubi, которая производит текстиль из CO₂. В 2026 году AirMyne планирует внедрить свою технологию улавливания углерода с последующим закачиванием в подземные хранилища в штате Калифорния. Недавно компания привлекла инвестиции в размере $6,9 млн.