Портал «Глобальная энергия» со ссылкой на аналитиков Ember сообщил, что по итогам 2022 года выбросы парниковых газов в энергетике достигли нового исторического максимума — 12,43 млн т эквивалента CO₂. К счастью, эксперты отмечают снижение удельной углеродоёмкости генерации — это означает, что энергетика понемногу «зеленеет».

Источник изображения: НИТУ МИСИС

В период с 2021 по 2022 год выбросы парниковых газов в энергетике выросли на 1,3 %. За тот же период удельная углеродоёмкость генерации снизилась на 1,1 % или до 436 г эквивалента CO₂ на каждый кВт•ч выработки. Подобную картину специалисты наблюдают в течение последних 20 лет. Один параметр растёт (к сожалению, довольно быстро), а другой — снижается. Так, с 2000 года по 2022 год выбросы парниковых газов в мире выросли на 78 %. На этом фоне за тот же период средний объём выбросов при выработке 1 кВт•ч электроэнергии снизился на 6 % или с 466 до 436 г CO₂-эквивалента.

За указанный период прирост потребления электроэнергии в мире вырос на 90 %, что и стало причиной увеличения выбросов, ведь главный упор был на быстрое получение электричества, что возможно только в случае использования дешёвого ископаемого топлива. Особенно проявил себя Азиатско-Тихоокеанский регион, где бурный рост экономик породил волну строительства, прежде всего, угольных электростанций. Так, только на долю Китая и Индии в период с 2000 по 2022 годы пришлось 81 % общемирового ввода мощностей угольных электростанций (1221 из 1500 ГВт).

Сегодня в Азиатско-Тихоокеанском регионе ежегодная потребность в электричестве достигает внушительных 13 546 ТВт•ч. Это сопоставимо с приростом потребления электроэнергии во всём мире за последние 20 лет.

США тоже не отставали в вопросе наращивания генерации от ископаемых источников, но в основном строили электростанции на газе. Потребление электричества в США с 2000 по 2022 годы выросло на 13 % (до 4338 ТВт•ч). За это время в стране ввели в эксплуатацию мощности объёмом 179 ГВт, что составило 19% от мирового объёма. В Китае, для сравнения, за то же время ввели в строй 107 ГВт мощностей или 11 % от общемирового объёма. Тем самым выбросы парниковых газов в США выросли к 2022 году с 301 млн т CO₂-эквивалента в 2000 году до 828 млн т в 2022 году.

Снижение углеродоёмкости, которое шло параллельным курсом, произошло за счёт введения чистой энергетики от ветряков и солнечных ферм до гидроэлектростанций и генерации с помощью других чистых или возобновляемых ресурсов. В 2000 году на ветровые и солнечные фермы приходилось 0,2 % глобальной выработки электроэнергии, в 2022 году — уже 12 %. В целом доля низкоуглеродных источников за это время выросла с 35,8 % до 39,1 %, а доля генерации на ископаемом топливе упала с 64,2 % до 60,9 %.

Из представленной отчётности можно заключить, что мир медленно и неуверенно идёт к цели стать углеродонейтральным к 2050 году или около того. В этой связи специалисты начинают бить тревогу — мы не успеваем решить проблему, и это станет катастрофой для следующих поколений.

«Мировое сообщество не имеет реальных возможностей для ограничения роста температуры в пределах 2,0 °С и тем более 1,5 °С; эти возможности не станут доступными, если рост населения мира не будет приостановлен в течение жизни текущего или следующего поколения», — утверждает Александр Клименко, соавтор исследования, академик РАН, профессор, д.т.н., ведущий эксперт центра компетенций НИТУ МИСИС. Но это уже другая, хотя и довольно пугающая история.

Созданный учёными из Калтеха стартап Captura собирается построить в порту Лос-Анджелеса опытный комплекс по прямому улавливанию углекислого газа из океанской воды. Пилотный проект позволит оценить все плюсы и минусы технологии, а также даст время решить, что делать с добытым таким образом CO₂. Экологи опасаются, что всё это поддерживается добывающими углеводороды компаниями только для отвода глаз.

Проект станции по извлечению CO₂ из океанской воды. Источник изображения: Caltech

Власти США назвали технологии улавливания углекислого газа одними из перспективных для борьбы с углеродным следом. На эти цели на ближайшие годы будут выделены миллиарды долларов. Большие и маленькие компании разрабатывают уникальные проекты и строят установки. Правда, часто уловленный такими установками CO₂ приходится выпускать обратно в воздух, объясняя это отладкой процессов. Как и каким образом утилизировать уловленный углекислый газ или превращать его в продукцию или химическое сырьё — на это пока однозначного ответа нет.

Стартап Captura, который публично заявил о себе в этом году, был основан два года назад и сумел в 2022 году выиграть денежный приз на конкурсе XPrize, учреждённом Илоном Маском для ряда инновационных областей, куда также входит тема борьбы с потеплением климата. Стартап смог запустить свой первый пилотный проект в августе прошлого года в Ньюпорт-Бич, Калифорния. Мощность установки позволяла извлекать из морской воды до 1 т CO₂ в год. Установка в государственно-частном исследовательском центре AltaSea в порту Лос-Анджелеса, которую вскоре начнут создавать, сможет извлекать из морской воды уже до 100 т CO₂ в год.

Установка по прямой добыче CO₂ из морской воды (мощность — 100 т CO₂ в год). Источник изображения: Captura

Новые заявленные объёмы извлечения углекислого газа из океанской воды тоже небольшие — это выбросы всего 22 автомобилей в течение года. Новая установка призвана выявить все положительные стороны проекта, а также все его недостатки, что более важно учесть перед созданием более масштабных объектов. Например, остаётся открытым вопрос качества фильтрации морской воды — технология запросто может убить планктон, а это кормовая база морских обитателей. Также планктон сам поглощает CO₂.

В процессе работы установка Captura будет забирать определённый объём морской воды и небольшую часть из этого объёма — менее 1 % — подвергнет процедуре электродиализа. Это ещё сильнее закислит воду, в процессе чего будет выделена условно кислота и базовый бессолевой раствор. Кислота добавляется в основную массу закачанной воды, где с её участием начинают происходить химические реакции с активным выделением CO₂. Углекислый газ улавливается, а освобождённая от него вода с добавленным бессолевым раствором возвращается обратно в океан.

Основная идея в этом проекте — это позволить Земле с помощью океанов самоочищаться от избытка CO₂. Океанские воды легко поглощают избытки углекислого газа из воздуха и ежегодно освобождают атмосферу на 6 млрд т CO₂ или около того. Улавливая CO₂ из морской воды мы очищаем этот природный фильтр и позволяем ему работать лучше. Также мы снижаем кислотность океанских вод, что положительно действует на множество морских экосистем от моллюсков до коралловых рифов.

Надо отметить, что одним из главных спонсоров Captura в новом проекте является крупнейшая в США добывающая компания Southern California Gas. Другими инвесторами стартапа называются нефтегазовые гиганты Aramco и Equinor. Всё это даёт повод подозревать добывающие компании в желании создать видимость борьбы с выбросами парниковых газов вместо того, чтобы сократить или вовсе прекратить добычу ископаемых, в чём уверены многие экологи.

И все же множество компаний, особенно крупных технологических, обращаются к разработкам, направленным на прямую фильтрацию CO₂ из воздуха и воды, чтобы компенсировать часть своих выбросов. Так, Captura заключила контракт с группой Frontier, созданной компаниями Stripe, Alphabet, Meta✴, Shopify и McKinsey. Эта группа и инициатива намерены облегчить другим компаниям компенсацию выбросов с помощью новых технологий удаления углерода. Через Frontier компания Captura намерена продавать углеродные кредиты, которые представляют собой тонны CO₂, извлеченные из океана. Кредиты, скорее всего, будут получены от ещё одного экспериментального завода, который стартап планирует построить в следующем году. Это не первый такой проект и, очевидно, не последний. Не исключено, что что-то из этого даст ощутимый результат.

Специалисты Массачусетского технологического института провели углублённое моделирование сценариев загрязнения воздуха в США и его влияния на здоровье и жизни граждан. Рассматривались три сценария работы энергосистемы страны: как есть, с расширенным использованием возобновляемых источников в паре с АЭС и без атомных электростанций, но с ТЭЦ на угле и газе, а также с возобновляемыми источниками. Оказалось, что полный отказ от АЭС приведёт к загрязнению воздуха и погубит тысячи жизней.

Источник изображения: Pixabay

Сегодня США имеют больше всего активных ядерных реакторов в мире: 92 штуки. АЭС вырабатывают около 20 % электрической энергии в стране. Проблема в том, что подавляющему большинству реакторов свыше 50 лет и их вскоре надо либо останавливать, либо сертифицировать для продления сроков эксплуатации. Сейчас это вопрос острой дискуссии в обществе и в политике. Учёные из MIT решили с цифрами в руках оценить тот или иной выбор и сделать это наиболее наглядным образом: как изменения повлияют на здоровье и жизни людей.

Компенсировать нехватку электричества в случае полной остановки АЭС можно только за счёт сжигания угля, нефти или газа. Это приведёт к дополнительным выбросам парниковых газов и, в целом, к загрязнению атмосферы. Загрязнение и изменение климата приведёт к 5200 преждевременным смертям каждый год с момента полного отказа от атомной энергетики. Особенно это коснётся Восточного побережья, где сейчас много АЭС и работу которых придётся заменять электростанциями на ископаемом топливе. Остроту проблеме придаёт тот факт, что вблизи электростанций на ископаемом топливе в основном проживают афроамериканцы и умирать они начнут первыми.

Если стране удастся к 2030 году достичь ранее поставленных климатических целей и, в частности, довести выработку энергии из возобновляемых источников до значительных величин, то остановка АЭС хотя и ухудшит ситуацию, то не так сильно и не во всех регионах страны. В таком случае уровень преждевременных смертей в отдельных районах США будет достигать 260 человек в год. Эти смерти по-прежнему будут обусловлены электростанциями на ископаемом топливе, которые будут компенсировать нехватку электричества с закрытием АЭС.

«В дебатах о сохранении атомных электростанций, качество воздуха не было в центре внимания, — говорят авторы исследования. — Мы обнаружили, что загрязнение воздуха от электростанций, работающих на ископаемом топливе, настолько пагубно, что всё, что его увеличивает, например, остановка атомной станции, будет иметь существенные последствия, причем для некоторых людей в большей степени, чем для других».

На днях в Колорадо была запущена демонстрационная установка компании Global Thermostat по прямому удалению углекислого газа из атмосферы. Правда, запущенная система призвана лишь продемонстрировать технологии, и полученный газ она выбрасывает обратно в воздух. Задача проекта — отработать технологию и привлечь потенциальных клиентов. Разработчики рассчитывают, что технология будет проста как конструктор Лего и может быть освоена широким кругом заказчиков.

Демонстрационная установка компании в Колорадо. Источник изображения: Global Thermostat

Компания Global Thermostat возникла в 2010 году и сразу наделала шуму. Она считалась одной из немногих, кто предложил более-менее осуществимую стратегию прямого удаления из атмосферы углекислого газа — пособника повышения температуры на Земле. В 2019 году известный авторитет и визионер Билл Гейтс включил Global Thermostat в перечень компаний, ответственных за одну из десяти прорывных технологий ближайшего десятилетия. В 2021 году компанию Global Thermostat потряс этический скандал с генеральным директором, и параллельно были обнаружены финансовые нарушения.

Новый директор — Пол Нахи (Paul Nahi) — пришёл из бизнеса по продажам солнечных установок и направил бизнес Global Thermostat в новое русло. До него работа Global Thermostat строилась по тому же принципу, что у конкурентов, таких как швейцарская компания Climeworks или американская CarbonCapture. Все они самостоятельно создавали и продвигали проекты мощных установок по прямому удалению CO₂ из атмосферы. Это значит, что каждая из этих компаний должна была решать массу вопросов от выбора площадки, создания инфраструктуры и решений по утилизации захваченного углекислого газа. Это огромный комплекс работ, в котором можно завязнуть. Новый директор Global Thermostat понял, что это не его путь.

Основываясь на собственном опыте продаж солнечных панелей, новый директор Global Thermostat предложил продвигать модульные конструкции установок по улавливанию углекислого газа. Они должны легко масштабироваться и быть эффективными — это прежде всего. Сегодня стоимость добычи каждой тонны CO₂ из атмосферы примерно равна $600. Компания Global Thermostat обещает сократить эту цифру вдвое за два года. Для этих целей послужит новый полигон в Колорадо, который также станет витриной компании.

Активисты «зелёной повестки» обвиняют Global Thermostat в сотрудничестве с нефте- и газодобывающими компаниями. И действительно, у компании есть закрытые для разглашения финансовые сделки с ExxonMobil и Tokyo Gas. Таким образом, добывающие компании могут замыливать общественности глаза вместо того, чтобы просто взять и прекратить добычу ископаемых.

«Я не думаю, что кто-то верит в то, что внезапно мир перестанет использовать нефть и газ. Я был бы рад, если бы это произошло, но это просто неосуществимо», — сказал Нахи изданию The Verge. Иначе говоря, он принимает неизбежное, но участвует в переменах к лучшему.

Для Global Thermostat и других компаний, которые включились в процесс по прямому удалению CO₂ из атмосферы, наступили хорошие времена. Администрация Байдена дала толчок развитию технологий удаления углерода, приняв Закон о снижении инфляции, который более чем в три раза увеличил налоговые льготы для проектов прямого улавливания и хранения углекислого газа.

Кроме того, подписанный в 2021 году двухпартийный Закон об инфраструктуре предусматривает $12 млрд на улавливание и хранение CO₂. При финансовой поддержке Министерства энергетики инженерно-строительная компания Black & Veatch начала работу с Global Thermostat над проектированием установки прямого улавливания CO₂ мощностью 100 000 тонн в год. Демонстрационная установка компании в Колорадо, для справки, улавливает всего 1000 т CO₂ в год. Масштабный проект поможет сделать её лучше и эффективнее. На это надеются все.

В четверг 30 марта марсоход NASA Perseverance («Настойчивость») начал сбор образцов пород в рамках старта новой научной программы — Delta Top Campaign. Предыдущая программа Delta Front Campaign привела к подготовке в общей сложности 22 контейнеров с образцами. Десять из них сброшены на открытую площадку-хранилище, а остальные будут храниться на борту марсохода. Новая программа предусматривает сбор образцов в верховьях дельты древней реки.

Источник изображения: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS

Каждая новая научная программа ориентирована на сбор образцов в одной конкретной зоне. Всего на борту марсохода 43 титановых пробирки-контейнера. Каждый раз производится два забора породы или керна. Один образец будет помещён в хранилище на поверхности Марса, а другой останется на борту марсохода. Если ровер не сможет вернуть образцы к месту отправки на Землю (а с ним может многое что произойти за следующие 7 с лишним лет ожидания), то роверы или вертолёты миссии по возвращению образцов сами подберут пробы с поверхности планеты.

Первый керн по новой программе взят 30 марта. Это была 16-я проба в виде керна. Марсоход в рамках первой программы взял для образцов пыль с поверхности и сделал забор атмосферы Марса. Последующие керны ровер будет брать по мере продвижения к верхней точке дельты древней реки. Эта область перспективна по двум причинам. Наносы породы могли быть принесены издалека, что расширяет зону исследований, а вторая причина — это изобилие карбонитов в образцах. На Земле карбониты содержат признаки биологической жизни, которую также мечтают обнаружить в пробах с Марса.

Также карбониты примечательны тем, что минералы образуются в присутствии жидкой воды. Изучение их образцов позволит восстановить историю воды на Марсе. Это важно не только для понимания климатической истории Красной планеты. Нам крайне необходимо построить надёжную климатическую модель Земли, а для этого требуются данные по планетам и климатам в широчайшем диапазоне. Изучение атмосфер экзопланет, кстати, из той же серии — это даёт нам богатые данные для прогнозирования климата нашей планеты. Впрочем, это уже другая история.