_ O nouă abordare electrochimică ar putea reduce aciditatea oceanului și ar putea elimina carbon în proces

În efortul de a combate efectele catastrofale ale încălzirii globale, trebuie să accelerăm eforturile de reducere a emisiilor de carbon și să scalam rapid strategiile de eliminare a dioxidului de carbon (CO2) din atmosferă și oceane. Tehnologiile pentru reducerea emisiilor noastre de carbon sunt mature; cele pentru eliminarea carbonului din mediu nu sunt și au nevoie de sprijin solid din partea guvernelor și a sectorului privat.

Numai 45% din emisiile de dioxid de carbon rămân în atmosferă; restul este absorbit prin două cicluri: 1) ciclul biologic al carbonului stochează CO2 în materie vegetală și sol, și 2) ciclul apos al carbonului absoarbe CO2 din atmosferă în oceane. Fiecare dintre aceste cicluri reprezintă 25%, respectiv 30% din CO2 emis.

CO2 care se dizolvă în oceane reacționează pentru a forma substanțe chimice care cresc aciditatea oceanelor. Dizolvarea mineralelor din rocile de-a lungul coastelor acționează pentru a contrabalansa această aciditate, într-un proces numit meteorizare geologică, dar creșterea extremă a ratei și volumului emisiilor de CO2, în special în ultimii 60 de ani, a depășit cu mult rata de intemperii geologice, ducând la o creștere cu 30% a acidității oceanelor.

Pe măsură ce oceanele se acidifică, milioane de specii marine și ecosisteme întregi — în special recifele de corali — nu se vor putea adapta.

Suntem copleșitori. sistemele naturale de reechilibrare ale Pământului și dăunând ecosistemelor acestuia în acest proces. Lucrările noastre recente la Universitatea McMaster și la Universitatea din Toronto, susținute de Carbon to Sea Initiative, au încercat să abordeze aceste provocări.

Vestea bună este că este posibil să se reechilibreze pH-ul oceanelor. folosind un proces numit creșterea alcalinității oceanului (OAE). În plus, această reechilibrare va încuraja și absorbția suplimentară de CO2 din atmosferă. Prin restabilirea atentă și continuă a alcalinității oceanului, acidificarea oceanului și excesul de concentrații de CO2 din atmosferă pot fi abordate simultan.

Cea mai evidentă abordare ar fi adăugarea de minerale alcaline fin măcinate în ocean pentru a reduce direct aciditatea apă. Cu toate acestea, scara masivă la care aceste procese ar trebui puse în aplicare este uluitoare.

De exemplu, estimăm că masa echivalentă a aproximativ opt mii de clădiri Empire State în valoare de substanță alcalină ar trebui adăugată în oceanelor în fiecare an, începând de la mijlocul secolului, pentru a îndeplini obiectivele de emisii ale IPCC. În mod clar, această tehnică nu poate fi singura soluție.

Credem că o abordare electrochimică operată cu energie decarbonizată este una dintre cele mai bune modalități de combatere a acidificării oceanelor. Folosind un proces numit electrodializă cu membrană bipolară (BMED), aciditatea apei de mare este îndepărtată direct fără adăugarea de alte substanțe. Această tehnologie necesită doar apă de mare, electricitate și membrane specializate.

Simplitatea și modularitatea inerente tehnologiei BMED permit o metodă flexibilă, scalabilă și potențial rentabilă de îndepărtare a dioxidului de carbon.

În 2015, împreună cu o echipă de cercetători de la Centrul de Cercetare Palo Alto și X Development, am construit și testat un sistem BMED la scară mică. Acest sistem a funcționat bine și arată foarte promițător atunci când este cuplat cu facilități existente, cum ar fi instalațiile de desalinizare.

Am identificat principalele sale limitări tehnologice, dar în 2015–2017, creditele de carbon și stimulentele pentru tehnologiile privind schimbările climatice au fost insuficiente și proiectul a fost abandonat. Acum climatul economic și fizic s-a schimbat.

Pe plan economic, atât creditele fiscale oferite de Actul de reducere a inflației (IRA) în Statele Unite, cât și taxa de carbon neutră din punct de vedere al veniturilor în creștere constantă în Canada consolidează viabilitatea economică a dioxidului de carbon. tehnologii de reducere. Mai mult, evenimentele climatice extreme recente din ultimul an, de la incendiile masive din Canada, la cele mai calde luni înregistrate, la cele mai calde temperaturi ale mării măsurate vreodată, șochează oamenii în realitățile flagrante ale schimbărilor climatice și cresc cererea de soluții reale. Tehnologia BMED este una dintre aceste soluții.

Tehnologia BMED este limitată parțial de membranele specializate care sunt disponibile comercial. În plus, aceste membrane reprezintă o parte semnificativă (aproximativ 30 la sută) din costul de capital și au durate de viață scurte, deoarece sunt susceptibile la degradare.

Lucrările noastre urmăresc să dezvoltăm membrane scalabile, ultra-subțiri pentru utilizare. într-un proces BMED modificat, identificând în același timp condiții de funcționare eficiente, cuplaje industriale optime și locații globale ideale pentru a implementa eficient această tehnologie OAE în întreaga lume.

Membranele ultra-subțiri vor extrage aciditatea mai eficient. decât membranele comerciale existente, în timp ce tehnica lor de fabricație și utilizarea optimă le vor scădea dramatic costurile de producție și operaționale.

Dezvoltarea sistemelor BMED rentabile va deschide calea către OAE viabilă din punct de vedere economic.

Recent, s-au format mai multe start-up-uri, cum ar fi Ebb Carbon, SeaO2 și Vesta, care vizează eliminarea dioxidului de carbon din ocean prin OAE.

Încurajăm comunicarea deschisă despre progresul și provocările cu care se confruntă OAE cu publicul, instituțiile de cercetare, guvernele și sectorul privat pentru a accelera soluțiile la provocările OAE.

În special, trebuie să evaluăm impactul reajustării alcalinității apei de mare asupra ecosistemelor marine, în timp ce, în același timp, dezvoltăm și implementăm. sisteme de încredere pentru măsurarea, raportarea și verificarea cantității nete de aciditate și carbon eliminat.

Pe lângă aceasta, trebuie să identificăm și locațiile optime de implementare la scară largă în care OAE poate fi implementat în siguranță și eficient.

Aceste considerații sunt cercetate de diferite grupuri, dar este nevoie de mult mai mult sprijin pentru a verifica și a extinde rapid această tehnologie.

Pentru a depăși provocările tehnologice și incertitudinile de mediu, guvernele, industria, non-profitul și Sprijinul cu capital de risc trebuie să fie masiv și dedicat validării cu atenție și responsabilitate a implementării pe scară largă a tehnologiilor OAE în întreaga lume.

Acest articol este republicat din The Conversation sub o licență Creative Commons. Citiți articolul original.

(Fluierul)