La semana pasada, los medios informaron que el dióxido de carbono atmosférico se encuentra en sus niveles más altos en más de 4 millones de años. El dióxido de carbono en la atmósfera es uno de los principales impulsores del calentamiento global. La caída de los gases de efecto invernadero asociada con la reducción de los viajes durante la pandemia fue un destello fugaz en la tendencia más amplia del cambio climático antropogénico:el cambio climático impulsado por las actividades humanas. Una de las razones de esto son ciertas industrias, que siguió emitiendo gases de efecto invernadero.

Una tecnología llamada "captura directa de aire" puede literalmente succionar dióxido de carbono del aire. Mihri Ozkan, un profesor de ingeniería eléctrica e informática de UC Riverside, publicó recientemente un comentario sobre la captura directa de aire. Es la organizadora principal del Simposio sobre tecnologías de mitigación y cambio climático EN13, que se centrará en tecnologías de captura directa de aire a finales de este otoño. Aquí, El profesor Ozkan responde algunas preguntas sobre la viabilidad de la captura directa de aire.

P:¿Por qué el dióxido de carbono industrial, o CO ₂ , difícil de eliminar?

R:Según el Observatorio Mauna Loa en Hawái, CO atmosférico ₂ los niveles actuales han aumentado a un promedio de casi 420 partes por millón. Eso es 50% más alto que antes de la Revolución Industrial, cuando los niveles estaban en 280 ppm. Desafortunadamente, casi 1.900 millones de toneladas de CO industrial ₂ Las emisiones anuales no pueden evitarse utilizando tecnologías de producción más viables. Procesos industriales con CO significativo ₂ Las emisiones que son difíciles de evitar son la fabricación de cemento, procesamiento de gas natural, la producción de hierro, acero, amoniaco / urea y biocombustible, y varios procesos petroquímicos que producen químicos, plástica, y fibras.

P:Recientemente ha publicado sobre la viabilidad de la captura directa de dióxido de carbono en el aire para eliminarlo de la atmósfera. ¿Puede resumir cómo funcionan estas tecnologías?

A:captura directa de aire, o DAC, de CO ₂ puede ayudar a lidiar con emisiones difíciles de evitar como las que he mencionado anteriormente. En lenguaje sencillo, DAC utiliza sorbentes líquidos o sólidos para capturar CO ₂ directamente de la atmósfera. El aire entra primero por las entradas y pasa a través de los contactores, donde CO ₂ Está capturado. Más tarde, CO capturado ₂ se libera para almacenamiento permanente o reutilización en diferentes aplicaciones industriales.

P:¿Cuáles son los posibles costos ambientales y financieros? así como los beneficios de la captura directa de aire?

R:Los costos de capital para los equipos y los costos de comercialización son consideraciones principales para las plantas de DAC. Para los sistemas a base de solventes líquidos, la mayoría de los gastos de capital son arreglos de contactores para separar gases, Calcinador de combustión con oxígeno:un tipo de horno que se utiliza para eliminar el CO ₂ de materiales sólidos - apagadero, caustificador, Unidades clarificadoras y condensadoras. Para el sistema basado en sorbentes sólidos, aproximadamente el 80% del capital está asociado con materiales porosos funcionalizados con nitrógeno, y el resto está asociado con el calcinador oxigenado, bomba aspiradora, e intercambiador de calor.

Los sistemas basados ​​en solventes líquidos cuestan un poco más de operar que los sistemas basados ​​en absorbentes sólidos. Esto se debe principalmente a la alta demanda de energía cuando se calienta el sorbente o disolvente para eliminar el CO. ₂ y listo para su reutilización, junto con la electricidad necesaria para hacer funcionar los ventiladores.

El consumo de tierra y agua son consideraciones adicionales para DAC. Para una moderna tecnología DAC de solvente líquido para capturar 1 tonelada de CO ₂ , el sistema utiliza entre 1 y 7 toneladas de agua. Además, una planta DAC moderna alimentada por energía geotérmica y con una capacidad de captura de 1 tonelada métrica por año requiere un área de tierra entre 0,2 y 0,6 kilómetros cuadrados (o alrededor de 0,1 a 0,4 millas cuadradas). Si bien DAC no requiere tierra cultivable, el tamaño del terreno requerido puede cambiar en función del tipo de sistema de suministro de energía utilizado en las operaciones.

P:¿Es la captura directa de aire una buena opción para descarbonizar rápidamente la industria?

R:En este momento, con el estado actual de la tecnología DAC, puede ayudar a compensar las emisiones de sectores difíciles de descarbonizar. Para cumplir los objetivos globales:eliminación de 1, 000 gigatoneladas CO ₂ para el 2100, utilizando solo DAC, casi 13, 000 plantas DAC con 1 tonelada métrica de CO ₂ por año se necesitan hoy en día. Necesitaríamos una inversión de capital de casi $ 1,7 billones a nivel mundial. Por esta razón, Es necesario considerar otras tecnologías de emisiones negativas cuando sean más asequibles y eficaces.

P:¿Cuáles son algunas de las acciones que los gobiernos y las industrias deberían tomar para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero?

A:inversor privado, Gobierno, y las inversiones de la empresa pueden ayudar a cubrir el alto costo de capital de los proyectos de CAD y también pueden ayudar a aumentar la capacidad de captura existente de las plantas. Ahora, Hay nuevas iniciativas de los gobiernos de todo el mundo. En los EE.UU., el programa de crédito fiscal 45Q anima a las empresas a ser ecológicas. Para prevenir las crisis climáticas, necesitamos descarbonizar todos los sectores. Los gobiernos de todo el mundo deben implementar políticas para avanzar en esta dirección, especialmente los que están altamente industrializados.

P:Su investigación busca desarrollar fuentes y almacenamiento de energía sostenible, a menudo utilizando materiales reciclados o inofensivos, como arena, champiñones, y botellas de plástico. ¿En qué estás trabajando ahora mismo?

R:Mi investigación se centra en la electrificación del transporte; por lo tanto, nos enfocamos en desarrollar ideas que cambien las reglas del juego en la fabricación de baterías de iones de litio. Se espera que el número total de vehículos eléctricos en 2030 sea casi 10 veces más que en la actualidad. ¡Ha comenzado una "fiebre de la batería"! Nuestro grupo de investigación investiga las formas de hacer que las baterías de iones de litio sean más sostenibles mediante el uso de fuentes renovables y materiales de desecho como plásticos y vidrio. También nos enfocamos en baterías nuevas de estado sólido y no convencionales.