Płuczka CO₂ i Usuwanie dwutlenku węgla

Niezależnie od stanowisk w sprawie globalnego ocieplenia i zmian klimatycznych, wszyscy zgadzają się, że zdrowie zarówno ludzi, jak i świata przyrody poprawia się wraz z mniejszą ilością dwutlenku węgla (CO₂) w atmosferze. Dążenie do odnawialnych źródeł paliwa i energii odzwierciedla tę rzeczywistość; trwają badania i rozwój wielu alternatyw dla paliw kopalnych, które stają się dostępne i obiecujące. Jednocześnie technologia czyni ogromne postępy w zakresie zmniejszania szkodliwości spalania ropy naftowej, węgla i gazu ziemnego dla środowiska. Naukowcy wymyślili sposoby oddzielania i wychwytywania CO₂ — lub jego większości — zanim zostanie uwolniony do powietrza.

Co sprawia, że powietrze jest czyste?

W większości powietrze składa się z gazu, a dokładniej z szeregu gazów. Największą część tego, czym oddychamy, stanowi azot — aż 78 procent. Poza tym tlen stanowi 21 procent powietrza. Pozostały jeden procent składa się z rozproszonych innych pierwiastków i związków gazowych, w tym CO₂, wodoru i neonu. Oprócz gazów w atmosferze występują drobne cząstki — znane jako aerozole. Mogą one pochodzić z natury, jak w przypadku pyłków, lub z działalności człowieka, np. spaliny samochodowe.

Dlaczego CO₂ jest tak niebezpieczny?

Wydawałoby się, że skromna obecność CO₂ (0,04 procenta) stanowi niewielkie zagrożenie dla czegokolwiek. Jednak liczby mogą być mylące. W przypadku dwutlenku węgla, wrodzona zdolność tego związku gazowego do zatrzymywania ciepła Ziemi i zapobiegania jego ucieczce w przestrzeń kosmiczną czyni go szczególnie niebezpieczną substancją, nawet w ograniczonej obecności. Z pewnością CO₂ jest ważnym składnikiem atmosfery dla potrzeb fotosyntezy roślin. Co więcej, utrzymywanie optymalnej ilości ciepła zapobiega globalnie śmiertelnym zimom. Niemniej jednak, im bardziej stężony jest CO₂, tym większa jego zdolność do zapobiegania ucieczce ciepła ponad atmosferę. To wyjaśnia, dlaczego usuwanie dwutlenku węgla jest niezbędne dla utrzymania równowagi ekologicznej. Bezpośrednim wyzwaniem dla ludzkości jest zapobieganie akumulacji tego związku w troposferze.

Jak zakłady produkcyjne ograniczają emisje CO₂?

Wielu zna zagrożenia związane z nadmiarem emisji dwutlenku węgla. Jednak są sfrustrowani tempem badań i rozwoju alternatywnych źródeł energii, zwłaszcza jeśli chodzi o efektywność kosztową. Na chwilę obecną paliwa kopalne oferują największą efektywność kosztową. W międzyczasie patrzymy na technologię, która przechwytuje ten gaz, zanim zetknie się z powietrzem, którym oddychamy. Dzięki pojawieniu się płuczek CO₂, znaczna część tego „gazu cieplarnianego” jest sekwestrowana, zanim wydostanie się z elektrowni. Płuczki CO₂ służą jako system usuwania CO₂ w elektrowni lub w innych środowiskach przemysłowych. W procesie znanym jako wychwytywanie węgla po spaleniu, uwalniane elementy gazowe są zbierane i schładzane. Rozpuszczalnik — wodny amoniak lub monoetanoloamina (MEA) — jest stosowany do mieszaniny gazowej, absorbując CO₂ i tworząc nowy związek. W ten sposób tworzy się ciało stałe, które oddziela się od innych gazów, które są następnie uwalniane. Ciało stałe jest ponownie podgrzewane, uwalniając CO₂ do przechowywania. Rozpuszczalniki są często poddawane recyklingowi do późniejszego wykorzystania. Szacuje się, że 80 do 90 procent CO₂ jest sekwestrowane przez przemysłową płuczkę dwutlenku węgla.

Inne sposoby ograniczania CO₂ w atmosferze

Płuczka dwutlenku węgla nie musi używać rozpuszczalników. Usuwanie CO₂ poprzez adsorpcję zmiennociśnieniową (PSA) polega na zastosowaniu wysokiego ciśnienia i stałych powierzchni. Pod intensywnym ciśnieniem w komorze różne gazy są przyciągane do różnych powierzchni, co wpływa na usuwanie dwutlenku węgla. Inną metodą płuczki dwutlenku węgla jest specjalnie traktowana membrana do usuwania CO₂, która filtruje CO₂, jednocześnie pozwalając innym składnikom przejść. Co ciekawe, trwają badania nad maszyną do usuwania dwutlenku węgla, która może działać jako płuczka powietrza CO₂, tzn. usuwać gaz z otwartej atmosfery. Istnieje już prototyp instalacji do usuwania CO₂ w drodze płukania, które mogą działać na gaz emitowany przez mniejsze źródła, np. samochody, domy i gospodarstwa rolne. Płuczka CO₂ do biogazu — z materii organicznej — jest już w eksploatacji.