Znanstvenici žele izvlačiti CO2 iz morske vode

Dok se ugljični dioksid nastavlja nakupljati u Zemljinoj atmosferi, istraživački timovi diljem svijeta proveli su godine tražeći načine za učinkovito uklanjanje tog stakleničkog plina iz zraka. No, najveći svjetski "ponor" ugljičnog dioksida iz atmosfere je ocean, koji upija oko 30 do 40 posto svih plinova proizvedenih ljudskim aktivnostima.

Nedavno se mogućnost uklanjanja ugljičnog dioksida izravno iz oceanske vode pojavila kao još jedna obećavajuća tehnologija za smanjenje emisija CO2, koja bi potencijalno jednog dana čak mogla dovesti do ukupnih nula negativnih emisija. Ali, poput sustava za hvatanje CO2 zraka, ideja još nije dovela do široke upotrebe, iako postoji nekoliko tvrtki koje pokušavaju ući u ovo područje.

Tim istraživača s MIT-a kaže da je možda pronašao način za doista učinkovito i jeftino uklanjanje CO2 iz morske vode.

Postojeće metode za uklanjanje ugljičnog dioksida iz morske vode primjenjuju napon preko hrpe membrana. Ovo pretvara bikarbonate u vodi u molekule CO2, koje se zatim mogu ukloniti pod vakuumom. T. Alan Hatton, profesor kemijskog inženjerstva, napominje da su membrane skupe i da su potrebne kemikalije za pokretanje ukupnih reakcija elektroda na oba kraja niza, što dodatno povećava troškove i složenost procesa. "Htjeli smo izbjeći potrebu za uvođenjem kemikalija u polućelije anode i katode i izbjeći upotrebu membrana ako je ikako moguće", kaže on.

Tim je došao do reverzibilnog procesa koji se sastoji od elektrokemijskih ćelija bez membrane. Reaktivne elektrode koriste se za otpuštanje protona u morsku vodu koja se dovodi do ćelija, potičući oslobađanje otopljenog ugljičnog dioksida iz vode. Proces je ciklički, prvo se zakiseli voda kako bi se otopljeni anorganski bikarbonati pretvorili u molekularni ugljični dioksid, koji se skuplja kao plin pod vakuumom. Zatim se voda dovodi u drugi set ćelija s obrnutim naponom, kako bi se povratili protoni i kisela voda ponovno postala alkalna prije nego što se pusti natrag u more. Povremeno se uloge dviju ćelija mijenjaju nakon što jedan set elektroda bude osiromašen od protona (tijekom acidifikacije), a drugi se regenerira tijekom alkalizacije.

"Ovo uklanjanje ugljičnog dioksida i ponovno ubrizgavanje alkalne vode moglo bi polako početi poništavati, barem lokalno, zakiseljavanje oceana uzrokovano nakupljanjem ugljičnog dioksida, što je ugrozilo koraljne grebene i školjke", kaže Varanasi, profesor strojarstva. "Ponovno ubrizgavanje alkalne vode moglo bi se izvesti kroz raspršene ispuste ili daleko od obale kako bi se izbjegao lokalni skok alkalnosti koji bi mogao poremetiti ekosustave. Nećemo moći tretirati emisije cijelog planeta. No, ponovno ubrizgavanje može se provesti u nekim slučajevima na mjestima kao što su ribogojilišta, koja imaju tendenciju zakiseliti vodu, tako da bi to mogao biti način da se suprotstavi tom učinku", dodaje Varanasi i dodaje kako bi barem u početku, ideja bila povezati takve sustave s postojećom ili planiranom infrastrukturom koja već obrađuje morsku vodu, kao što su postrojenja za desalinizaciju.

"Ovaj sustav je skalabilan kako bismo ga potencijalno mogli integrirati u postojeće procese koji već obrađuju oceansku vodu ili su u kontaktu s oceanskom vodom", kaže Varanasi. Tu bi uklanjanje ugljičnog dioksida moglo biti jednostavan dodatak postojećim procesima, koji već vraćaju ogromne količine vode u more, i ne bi zahtijevao potrošne materijale poput kemijskih dodataka ili membrana.

Pored toga, znanstvenik MIT-a kaže da bi sustav također mogli implementirati brodovi koji bi prerađivali vodu dok putuju, kako bi se ublažio značajan doprinos brodskog prometa ukupnim emisijama. "Već postoje međunarodni nalozi za smanjenje emisija iz brodskog prometa, a to bi moglo pomoći brodarskim tvrtkama da nadoknade dio svojih emisija i pretvore brodove u čistače oceana", kaže Varanasi.

Sustav se također može implementirati na lokacijama kao što su platforme za bušenje na moru ili na uzgajalištima akvakulture. Na kraju bi to moglo dovesti do postavljanja samostojećih postrojenja za uklanjanje ugljika distribuiranih diljem svijeta.

Proces bi mogao biti učinkovitiji od sustava za hvatanje zraka, kaže Hatton, jer je koncentracija ugljičnog dioksida u morskoj vodi više od 100 puta veća nego u zraku. U sustavima za izravno hvatanje zraka prvo je potrebno uhvatiti i koncentrirati plin prije nego što ga se povrati. "Međutim, oceani su veliki ponori ugljika, tako da je korak hvatanja već na neki način obavljen za vas", kaže on.

Studiju objavljenu kao otvoreni pristup u časopisu Energy & Environmental Science možete pronaći na ovoj poveznici.