Pompy ciepła | Oświetlenie LED, żarówki LED | Kolektory słoneczne | Certyfikat energetyczny | Podłogówka
Czy dwutlenek węgla trafi z atmosfery do skał? Przemywanie wiatru... Ziemskie zasoby węgla szacowane na 8000 mld t wystarczą jeszcze na kilkaset lat i jeszcze długo będzie on tańszy od energii odnawialnej czy atomowej. Obecne zużycie tego surowca energetycznego na świecie wynoszące ok. 6 mld t rocznie powoduje wytwarzanie podobnej ilości dwutlenku węgla. Jest to ilość znacznie przekraczająca pojemność naturalnych zbiorników mogących go gromadzić, a więc oceanów, gleby i biomasy. Wody morskie stanowią największy
rezerwuar dla tego gazu cieplarnianego, lecz narastające jego wchłanianie prowadzi do
stopniowej zmiany wskaźnika pH, co może wywołać nieobliczalne wręcz skutki dla fauny i flory
(zwłaszcza dla raf koralowych). Dwutlenek węgla można też wtłaczać głęboko pod ziemię, m.in.
w celu zwiększania wydobycia ropy naftowej i metanu – niestety pojemność również tych
zbiorników jest ograniczona i mogłaby ulec wypełnieniu już po kilkunastu latach. Nową i
zarazem niezwykle śmiałą koncepcję wysunęli naukowcy w końcu XX w.: gazy cieplarniane
można usuwać nie tylko u źródła jego powstawania, ale także czerpiąc go wprost z atmosfery.
Eliminacja CO2 w istniejących elektrowniach pociągnęłaby ogromne koszty modernizacyjne, w
projektowanych obiektach uwzględnienie tej możliwości również podniosłoby koszty
inwestycyjne i zmienne. Jednak nie wszystkie źródła emisji są stacjonarne, należą do nich m.in.
różnorodne środki transportu. Wyposażenie ich w instalacje pochłaniania CO2 jest i
prawdopodobnie jeszcze długo pozostanie nierozwiązanym problemem. Dlatego też badacze
zwrócili swe poszukiwania ku opanowaniu sposobów oczyszczania powietrza atmosferycznego
przez układy przypominające gigantyczne „sztuczne drzewa”. Zatrzymywany w nich dwutlenek
węgla byłby tymczasowo gromadzony, a następnie kierowany pod ziemię lub wiązany
chemicznie w skałach. Właśnie ten ostatni sposób uznano za optymalne, docelowe rozwiązanie
problemu. Oczyszczanie powietrza atmosferycznego czyli po prostu wiatru, opiera się na prostej zasadzie.
Powietrze przepływa przez układ wypełniony roztworem, w którym dwutlenek węgla ulega
absorbcji wchodząc w chemiczną reakcję. Wydzielana substancja stała nadaje się do
bezpiecznego składowania i transportu. Na pierwszy rzut oka niskie stężenie tego gazu w
powietrzu mogłoby uchodzić za przeszkodę, tymczasem nawet przy umiarkowanym wietrze o
prędkości 6 m/s można na bieżąco usuwać przez powierzchnię instalacji 0.2 m kw. całą
produkcję dwutlenku węgla przypadającą na statystycznego mieszkańca (dane dla USA).
Jednym z proponowanych praktycznych rozwiązań takiej instalacji jest konstrukcja w kształcie
żaluzji rozpostartych na wielkim wiatraku. Wlatujące przez szczeliny powietrze byłoby
przemywane w strumieniu sorbentu (np. wody wapiennej) spływającego w dół budowli.
Wytrącany węglan wapnia byłby odzyskiwany potem z zawiesiny gromadzącej się w zbiorniku.
Koncepcja ta dość wiernie powiela technologię mokrego odsiarczania z powodzeniem stosowaną
w energetyce wielu krajów, w tym i w Polsce. Wydajność takiej instalacji można zwielokrotnić
upodobniając ją np. do głośnej wieży słonecznej wznoszonej obecnie w Australii. Obliczono, że
ta budowla o wysokości 1 km – może wydać się to nieprawdopodobne – umożliwi usuwanie
całości zbędnego CO2 z powietrza na tym kontynencie. Pomysłodawcy koncepcji „oczyszczania
wiatru” skupieni wokół Klausa Lacknera, profesora inzynierii ziemi i środowiska na
Uniwersytecie Columbia (USA), twierdzą, że zmniejszenie mocy generowanej przez turbiny
wiatrowe wieży, wywołane przez wyhamowanie wiatru w strumieniu sorbentu, byłoby z
naddatkiem skompensowane przez korzyści ekologiczne z eliminacji dwutlenku węgla. Pomysły amerykańskich uczonych wkraczają obecnie w fazę praktycznej realizacji. Konstruktorzy z firmy Global Research Technologies w Arizonie, bracia Allen i Burton Wright
przystąpili do opracowania prototypu instalacji do usuwania dwutlenku węgla z powietrza. Jej
uruchomienie zaplanowano na koniec 2004 r. Proces będzie obejmował następujące reakcje
chemiczne: przy czym ta ostatnia reakcja ma przebiegać w piecach cementowych. Prototyp ma mieć kształt
wspomnianego układu żaluzji o łącznej powierzchni przemywania strumienia powietrza około
10 m kw. Inne rozwiązanie przewiduje użycie siatek z włókien szklanych przypominających
filtry powietrza w pojazdach. Przed konstruktorami stoją złożone zadania optymalizacji
powyższych procesów. Również problemem jest zapewnienie wielkich ilości energii dla
rozkładu węglanu wapnia w celu uwalniania dwutlenku węgla. Jedno z rozwiązań zakłada
wykorzystanie do tego celu ciepła wydzielanego w fazach 1 i 2 procesu. Innym rozwiązaniem
byłoby użycie sorbentu o mniejszej energii wiązania CO2. Wstępna kalkulacja wskazuje, że
koszt usunięcia 1 tony tego gazu z powietrza wyniesie 10 do 20 USD. Do tego należy doliczyć
kilka składników związanych z eksploatacją układu oraz znaczny koszt odzysku CO2 z kamienia
wapiennego w cementowniach rzędu kolejnych 10-15 dolarów za tonę. Drugie z pionierskich przedsięwzięć amerykańskich naukowców przewiduje testowanie
wielkiego naturalnego zbiornika dla skroplonego dwutlenku węgla. Na polach naftowych Teapot
Dome w stanie Wyoming trwają prace przygotowawcze do rozpoczęcia wprowadzania ciekłego
CO2 do wyeksploatowanych złóż. Gaz ten, dostarczany z zakładów chemicznych w tymże stanie,
ma wypełnić 1200 szybów o głębokości 150-2400 m. Realizacja projektu, w którym mają
uczestniczyć także uczeni z innych krajów, rozpocznie się w 2006 r. i potrwa 7 do 10 lat.
Koncepcja ta nawiązuje do sprawdzonej technologii wspomagania wydobycia ropy naftowej za
pomocą wtłaczania do odwiertów sprężonego dwutlenku węgla. Jednak ta ostatnia metoda nie
przyniosła rozwiązania wszystkich problemów związanych z przyszłym gromadzeniem tego
gazu w opróżnionych złożach naftowych. Rozpatruje się również wykorzystanie innych
podziemnych zbiorników naturalnych jak np. kopalni węgla, lecz ich pojemność także jest
ograniczona. Dlatego ostatecznego rozwiązania problemu Lackner upatruje w chemicznym
związaniu dwutlenku węgla w skałach, z których najodpowiedniejszym minerałem wydaje się
być zielony serpentyn – wodorotlenek krzemianu magnezu i żelaza o wzorze
(Mg, Fe)3Si2O5(OH)4. Wprawdzie naturalna reakcja między dwutlenkiem węgla i serpentynem
trwa tysiące lat, lecz poznano już sposoby jej przyspieszania. Jednym z nich jest wtłaczanie
stężonego CO2 do podziemnych złóż skał zawierających serpentyn. W zetknięciu tych związków
powstawałyby węglany. Jednak w obawie przed ewentualnym wydostawaniem się CO2 przez
skalne pory można proces ten przenieść na powierzchnię Ziemi, co wymagałoby kosztownego
wydobycia serpentynu. Część poniesionych nakładów możnaby odzyskać sprzedając otrzymane
produkty reakcji (węglany). Procesy reakcji ulegają gwałtownemu przyspieszeniu w przypadku
wcześniejszego zmielenia serpentynu – w temperaturze 600 st. C w obecności odpowiedniego
katalizatora szybkość wiązania CO2 skraca się do minut. Istotnym problemem pozostaje
zagospodarowanie ogromnych ilości skał wytwarzanych w wybranych miejscach w tak szybkim
tempie. Obliczono, że w metodzie tej otrzymywanoby około 50 ton minerału na statystycznego
mieszkańca rocznie czyli ilość znacznie większą od obecnego zużycia wszystkich surowców
budowlanych. Zatem nowe skały byłyby zbędnym odpadem, na szczęście zupełnie
nieszkodliwym. Niemniej jednak- pocieszają naukowcy – podobne ilości skał i tak powstaną w
tychże reakcjach, chociaż dopiero w perspektywie tysięcy lat. Innym uspokajającym
argumentem wysuwanym przez autorów tej koncepcji jest przekonanie, że już w nieodległej
przyszłości zużycie paliw organicznych będzie coraz śmielej wypierane przez odnawialne źródła
energii. Autor: Piotr Olszowiec
Źródło: (“Energia Gigawat” – lipiec/sierpień 2004)
(na podstawie artykułu M. Murphy „Getting carbon out of thin air”, Chemistry&Industry
6/2004)
Źródło: http://cire.pl/pdf.php?plik=/pliki/2/czy_dwutlenek.pdf |
Strona główna
Roczniki:
Kontakt: |
