Учёные из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) разработали метод, позволяющий извлекать углекислый газ из выбросов электростанций или заводов по цене $39 за тонну, что является самым дешёвым предложением среди всех разработанных на данный момент способов. Часть CO₂ можно превращать в метанол и другие продукты, что вернёт затраты и поощрит расширение улавливающих мощностей.

Источник изображений: PNNL

Требование «зелёных» активистов повсеместно остановить работу электростанций и производств на ископаемом топливе нельзя осуществить при всём желании, отмечают учёные. Какой бы благородной ни была бы их цель, солнечную и ветряную генерацию необходимо поддерживать буферными средствами, в которые входит сжигание газа, угля и нефти на обычных электростанциях. Более того, без сжигания ресурсов ещё долго не сможет обходиться ни промышленность, ни транспорт.

В своей книге о климате Билл Гейтс поведал, что промышленность отвечает за 31 % выброса парниковых газов, производство энергии — за 27 %, а транспорт — за 16 %. Улавливание хотя бы части из этих выбросов поможет дождаться появления по-настоящему зелёных технологий во всех сферах с минимальным ущербом для климата. Поэтому технологии улавливания CO₂ — это не тормоз в развитии зелёных технологий (как считают сами «зелёные»), а временное решение, призванное смягчить проблему.

Существовавшие прежде технологии улавливания CO₂ из выбросов электростанций и заводов предполагают значительное использование воды для поглощения углекислого газа. Специалисты PNNL нашли состав растворителя, в котором доля воды снижена с 70 % до 2 %. Это означает, что колоссальные энергетические затраты на кипячение воды в процессе обратного извлечения CO₂ из неё будут значительно снижены, что позволит добиться экономии при улавливании углекислого газа как минимум с $57 до $39.

Принцип работы установки по извлечению CO₂ из выбросов остаётся хорошо известным: продукты сжигания проходят через большую камеру, с потолка которой распыляется растворитель на водной основе. Жидкость падает вниз, а продукты сгорания поднимаются вверх. Углекислый газ растворяется в жидкости и откачивается из камеры вместе с ней. Объём жидкости и производительности установки колоссальные — каждый час потребуется прокачивать до 4 млн литров или больше.

Затем жидкость с растворённым в ней CO₂ нагревается до тех пор, пока углекислый газ полностью не выйдет из неё. Чем меньше в растворе воды, тем быстрее идёт нагрев и выделение углекислого газа. Именно в этом секрет разработки PNNL, учёные которой смогли предложить самое доступное в индустрии решение подобного рода. Жидкость затем остывает и снова распыляется в рабочей камере по улавливанию CO₂, а углекислый газ собирается для длительного хранения.

Примерная стоимость установки по извлечению CO₂ из продуктов горения составляет $750 млн на каждый объект. Никто из владельцев по собственной инициативе не пойдёт на такие расходы, поэтому учёные призывают власти придумать необходимые для этого стимулы. Один из вариантов учёные предложили сами: синтезировать из добытого CO₂ какие-либо продукты для химической промышленности, например, метиловый спирт. По сегодняшним расценкам в США, например, стоимость улавливания одной тонны CO₂ по предложенной технологии будет равна стоимости 75 л метилового спирта. Это может стать первым шагом для создания системы стимулов улавливать углекислый газ на всех производствах со сжиганием ископаемого топлива.

По прикидкам учёных, на улавливание 90 % CO₂ предложенным методом по цене $39 за тонну потребуется до трети электричества от вырабатываемого электростанциями на ископаемом топливе. Тогда такая электростанция будет вырабатывать «зелёные» мегаватты. Как показывают расчёты, при получении каждого мегаватта чистой энергии будет улавливаться до 87 % выбросов углекислого газа.

Уловленный углекислый газ дешевле всего хранить в земле на большой глубине. Там он связывается с базальтовыми породами и переходит в твёрдую форму, которая останется неизменной миллионы лет. Это будет стоить около $10 за тонну CO₂, что кажется недорогим удовольствием, если бы не объёмы выбросов углекислого газа только в США, достигающие 5 млрд т в год. В любом случае это дешевле, чем вылавливать потом CO₂ из атмосферы, что будет стоить сотни долларов США за каждую тонну.

Lenovo сообщила, что стала одной из всего лишь 139 компаний в мире, кто будет снижать выбросы парниковых газов в атмосферу следуя строгому научному подходу. Для этого компания выбрала инициативу «Научно обоснованные цели» (SBTi), совместно утверждённую ООН, Carbon Disclosure Project (CDP) и защитниками животных. Среди производителей ПК и смартфонов Lenovo стала первой, кто будет действовать по SBTi.

Источник изображения: Pixabay

«Являясь мировым лидером в области технологий, компания Lenovo уже более десяти лет стремится к сокращению выбросов, — сказал председатель совета директоров Lenovo Юаньцин Ян (Yuanqing Yang). — В борьбе с изменением климата мы считаем, что сотрудничество и подотчётность — это два важнейших элемента, необходимых для общего успеха. Мы продолжаем следовать науке о климате, стандартизируем наши измерения и стремимся к постоянному подтверждению наших целей и прогресса».

В основе работы программы SBTi лежат стандартизация, адаптация и подотчётность. Важно не только соблюдать предписанные научным сообществом рекомендации, но также своевременно их обновлять и согласовывать на протяжении 27 лет, до 2050 года — глобальной цели инициатив по сокращению выбросов до нулевого уровня воздействия на природу.

Главной целью программы SBTi, напомним, является не допустить повышение глобальной температуры более чем на 1,5 °C. Для этого к 2050 году необходимо добиться такого уровня выброса парниковых газов, который полностью поглощался бы лесами и океанами, не создавая излишков и не накапливаясь в атмосфере. Для этого, в частности, предусмотрено три сферы ответственности компаний: первая — это когда компания отвечает за выбросы непосредственно от своей деятельности (от отопления офисов до эксплуатации служебных автомобилей), вторая — ответственность компаний за закупку энергоносителей и третья — когда компания несёт ответственность за парниковые газы, вырабатываемые всеми подрядчиками на всех этапах производства продукции.

Три уровня (сферы) ответственности компаний за выбросы парниковых газов

В целом Lenovo обязуется достичь нулевого уровня выбросов парниковых газов по всей цепочке производства к 2049/2050 финансовому году.

Lenovo обязуется сократить абсолютные выбросы ПГ в первой и второй сферах на 50 % к 2029/2030 финансовому году по сравнению с финансовым 2018/2019 годом, который принят в качестве базы. Lenovo также обязуется в те же сроки сократить выбросы парниковых газов в объёме третьей сферы от использования проданных продуктов в среднем на 35 %. Lenovo обязуется в те же сроки сократить объём выбросов парниковых газов в третьей сфере ответственности от покупных товаров и услуг на 66,5 % на миллион долларов США валовой прибыли. Кроме того, Lenovo в те же сроки обязуется сократить выбросы парниковых газов в третьей сфере ответственности от транспортировки и распределения на 25 % на т/км транспортируемой продукции.

Вся программа расписана до 2050 года. Осталось ей следовать и привлекать новых сторонников. Сдержать климатические изменения без всеобщей поддержки будет невозможно.

Компания Boeing подписала с NASA контракт на сумму $425 млн, согласно которому совместно с космическим агентством разработает и создаст полномасштабный лётный демонстратор весьма экологически чистого пассажирского узкофюзеляжного самолёта. Самолёт должен будет показать способность экономить до 30 % топлива и, тем самым, обеспечить снижение вредных выбросов в сфере гражданской авиации по сравнению с актуальными моделями.

Цифровое изображение возможного демонстратора. Источник изображения: Boeing

Кроме бюджетных средств на разработку будет выделено $725 млн от самой Boeing и её производственных партнёров. Также в эти работы можно считать вкладом инвестиции в размере $110 млн на исследования в области экологичной авиации, которые Boeing уже вложила в данное направление.

Проект Sustainable Flight Demonstrator (SFD) опирается на концепцию «летающего крыла» или ромбовидное сочленённое крыло (Truss-Braced Wing), что может дать потенциальное улучшение аэродинамических качеств и снизить конструктивный вес. Значительная часть силовой установки (двигателей) будет перенесена в сверхтонкие крылья, конструктивную прочность которых обеспечит их особое крепление к фюзеляжу. Именно это, по замыслу разработчиков, станет основой для будущих разработок и может привести к прорыву в аэродинамике и эффективности расхода топлива.

NASA планирует завершить испытания прототипа к концу текущего десятилетия, чтобы технологии и конструкции, продемонстрированные в рамках проекта, могли стать основой для отраслевых решений в следующем поколении узкофюзеляжных самолетов, которые смогут быть введены в эксплуатацию в 2030-х годах. Авиация и Boeing в частности стремится стать углеродно нейтральной к 2050 году, как того требуют решения правительств всех развитых стран. Проект SFD сделает реальным эти планы или, по крайней мере, позволит развить новые технологии, которые пока недоступны и могут привести к значительным изменениям в будущем.

Молодая американская компания Amogy представила первый в мире, по её словам, тягач с нулевым выбросом, работающий на аммиаке. Баки грузового автомобиля вмещают запас топлива для выработки 900 кВт·ч энергии, что равно запасу энергии в литиевых аккумуляторах тягача Tesla Semi. При этом баки с аммиаком намного легче, а заправка длится не дольше восьми минут, чего не скажешь о зарядке аккумуляторов Tesla. Но есть нюансы.

Источник изображений: Amogy

Разработчик силовой платформы с аммиачным топливом не уточняет эффективность всех этапов преобразования NH₃ в электричество. Аммиак необходимо превратить в чистый водород с помощью системы разложения и очистки, пропустить водород через топливные ячейки и полученное электричество направить на тяговые электродвигатели, а также подать в бортовые системы.

Даже если на всех этапах процессы будут достигать максимальной на сегодня эффективности, до двигателей дойдёт только половина из заявленного запаса энергии, что, впрочем, не так уж безнадёжно. Установить новый бак с аммиаком проще и дешевле, чем добавить ту же ёмкость набором из литиевых батарей.

Использование аммиака вместо чистого водорода значительно упростит оборот топлива, поскольку водород необходимо хранить или в виде газа под огромным давлением (около 700 атмосфер), или в жидком виде с охлаждением до -252,87 °C. Аммиак хранится в баллонах в жидком виде при обычном давлении и температуре окружающего воздуха. Тем самым с точки зрения плотности хранения энергии аммиак выигрывает у газообразного водорода примерно в три раза по объёму, а по весу в 20 раз опережает литиевые аккумуляторы.

Необходимо помнить, что в следующем десятилетии прогнозируется дефицит лития, не говоря о других важных для производства батарей металлах и минералах. Его и сейчас не хватает, если быть справедливым. Аммиак же, как и водород, можно производить экологически чистым способом, например, на атомных электростанциях или с помощью возобновляемой энергии, что делает его важным для устойчивой экономики будущего.

Свою силовую платформу с питанием на основе аммиака компания Amogy установила на серийном тягаче Freightliner Cascadia 2018 года. Автомобиль прошёл испытания в кампусе Университета штата Нью-Йорк в Стони-Бруке, а в конце этого месяца планируется провести полномасштабную оценку реальных характеристик на испытательном треке. Кроме того, в активе Amogy есть 5-КВт силовая аммиачная установка для беспилотника и 100-кВт для трактора.

Более того, Amogy работает в направлении мощнейших судовых установок для морского транспорта. К концу 2023 года она обещает показать работу буксира с силовой установкой мощностью 1 МВт, а к 2025 году обещает представить 10-МВт установку для морских контейнеровозов. И она не одна такая, ряд проектов предусматривает аммиак как косвенное и даже прямое топливо для авиационных и судовых двигателей.

Компания Make Sunsets сообщила, что с территории Мексики запустила метеорологические шары с запасами диоксида серы. Шары доставили в стратосферу аэрозоль с SO_₂ и, предположительно, распылили его там. Это прямая имитация вулканической деятельности, которая теоретически может уменьшить поток солнечных лучей на Землю и помочь охладить её. Но за действиями компании нет научной подготовки, и это вызывает вопросы.

Источник изображения: Pixabay

Основатель и глава компании Make Sunsets Люк Айземан (Luke Iseman) признался, что акция по распылению диоксида серы проведена скорее с целью провокации, чем в качестве научного эксперимента. Такими действиями компания намерена всколыхнуть общество и заставить громче говорить о проблеме глобального потепления и о вопросах контроля климата. По его словам, было бы аморально не провести такую акцию.

Научное сообщество встретило заявление Make Sunsets в штыки. Эта компания не имеет никакой подготовки для подобных экспериментов и может нанести больше вреда, чем пользы. Например, диоксид серы гарантированно выпадет на землю в виде кислотного дождя. Впрочем, на борту шаров не было фиксирующей аппаратуры и вообще каких-либо приборов, поэтому был выброс диоксида серы в атмосферу или нет — этого никто подтвердить не может. Запуск шаров с приборами компания обещает осуществить в другой раз.

Компания Make Sunsets обещает не останавливаться и предлагает всем неравнодушным к проблеме изменения климата покупать услуги — «кредиты на охлаждение». Это позволит в будущем получать доходы от деятельности компании. Другое дело, что неизвестному стартапу вряд ли позволят самостоятельно работать на этом рынке. Климатические налоги ежегодно приносят сотни миллиардов долларов прибыли в развитых странах, и так просто к этому потоку не припасть.

Гораздо серьёзнее проблема вырисовывается в случае с Китаем. В поднебесной в 2020 году принята государственная программа по управлению выпадением осадков. С этим, как оказалось, неплохо справляются дроны с «электрошокерами» на борту. В отличие от никому неизвестно стартапа, Китай способен на такие масштабные операции, что это может вызвать серьёзный дисбаланс в перемещении воздушных масс. И ведь Китай не один пытается решать проблемы с контролем климата. По данным Всемирной метеорологической организации, в 2017 году к реализации программ контроля погоды приступили более 50 стран.

Сегодня солнечными панелями на крышах зданий в Токио оснащено 4 % строений. Согласно новым правилам, с 2025 года большинство новых зданий сразу получат солнечные батареи. Это снизит вредные выбросы и уменьшит стоимость жизни столичных жителей. Необходимые для этого поправки были приняты Токийской столичной ассамблеей в конце прошлой недели.

Источник изображения: Asia Chang/Unsplash

Разговоры о новой программе пошли ещё в сентябре. Власти намеревались обязать «крупных столичных застройщиков» принять практику обязательной установки солнечных панелей на всех или почти на всех новых зданиях. Подобная инициатива привела бы к увеличению стоимости проектов и более длительной окупаемости, за что, прежде всего, обязаны были бы заплатить покупатели жилья.

Установка солнечной батареи мощностью 4 кВт на жильё площадью менее 2000 м² (как требуют новые правила) ведёт к наценке в размере примерно $7200. Эти затраты могут окупиться в течение десяти лет или шести лет в случае получения государственных субсидий ($728 за кВт). Владелец жилья с солнечной батареей на крыше может как сам пользоваться солнечной энергией, так и продавать её в сеть. При желании можно будет установить аккумуляторы дома и, тем самым, защитить себя от перебоев с энергией. Тогда сработают сразу два фактора: чистая энергетика и повышение комфорта.

Считается, что в Токио главным источником углеродных выбросов являются жилые постройки. Программа по перестройке старого жилого фонда в новый уже утверждена и реализуется. С 2025 года солнечными панелями начнут оснащать даже небольшие жилища площадью менее 2000 м², что раньше делать не заставляли. Работами будут заниматься около 50 застройщиков, каждый из которых в год вводит в эксплуатацию в среднем 20 000 м² жилья. Если всё пойдёт по плану, к 2050 году Токио выйдет на нулевой выброс углекислого газа.

Ежегодный отчёт научной группы Global Carbon Project бьёт в набат: в 2022 году выбросы углекислого газа в атмосферу увеличились, что ускоряет приближение климатического апокалипсиса. Если зафиксированный в этом году уровень выбросов CO₂ сохранится, то уже через 9 лет средняя температура на Земле может повыситься на опасные 1,5 °C.

Источник изображения: Pixabay/CC0 Public Domain

В годовом отношении выбросы CO₂ начали снижаться в 2020 году. К этому привёл повсеместный карантин в связи пандемией COVID-19. Учёные отметили это как положительную тенденцию в планах достичь нулевых выбросов к 2050 году. Также «ковидные» мероприятия показали масштаб действий, которые имеют хоть какой-то эффект — это масштаб на уровне принуждения государством к тем или иным действиям. Добровольно никто ничего делать не будет, как неоднократно подчёркивал, например, Билл Гейтс.

В новом докладе представлен прогноз, что в 2022 году общий объём глобальных выбросов CO₂ составит 40,6 млрд т. Основной вклад в выбросы внесёт ископаемое топливо, объём CO₂ от сжигания которого увеличится на 1 % по сравнению с 2021 годом (до 36,6 млрд т CO₂). Новый уровень будет чуть выше выбросов 2019 года. От изменения землепользования (например, при вырубке лесов) выбросы CO₂ в 2022 году составят 3,9 млрд т CO₂.

Наблюдаемая динамика сулит 50-процентную вероятность того, что средняя температура на Земле увеличится более чем на 1,5 °C, а это может привести к дальнейшим и едва ли корректируемым климатическим событиям. Если что-то предпринимать, то делать это необходимо немедленно.

Прогнозируемые в 2022 году уровни выбросов CO₂ от сжигания угля и нефти превышают показатели 2021 года. Что интересно, рост выбросов от сжигания нефти в значительной степени объясняется медленным восстановлением международного авиасообщения, которые были сильно ограничены во время пандемии. Очевидно, возросла нагрузка на других потребителей топлива на основе нефти — морской, железнодорожный и автомобильный транспорт.

Рекордное снижение выбросов CO₂ ожидается в Китае (0,9 %) и ЕС (0,85 %), но это теряется на фоне роста выбросов в США (1,5 %), Индии (6 %) и на 1,7 % в остальных странах вместе взятых. Если выбросы CO₂ сохранятся на уровне 2022 года (во что слабо верится), то средняя температура на Земле с вероятностью 50 % повысится на 1,5 °C через девять лет (осталось накопить 380 млрд т CO₂), и на 2 °C через 30 лет (необходимо накопить 1230 млрд т CO₂).

Для достижения нулевых выбросов к 2050 году каждый год необходимо сокращать выбросы на 1,4 млрд т CO₂, что сопоставимо с масштабами 2020 года. Однако, как сказано выше, добровольно на такое никто не пойдёт.

Добавим, около половины выбросов CO₂ на Земле производят океан и суша. При этом они также поглощают и накапливают углерод и эти «накопители» постоянно растут в объёме. Чем больше в атмосфере углекислого газа, тем в большем объёме он поглощается теми же растениями, которым комфортно в тепле и в условиях преобладания парниковых газов. Впрочем, изменение климата снижает рост поглощения CO₂ океаном и сушей: за 10 лет наблюдений с 2012 по 2021 год рост поглощения океаном снизился на 4 %, а сушей — на 17 %.

Что радует, в долгосрочном промежутке Земля в совокупности снизила выбросы CO₂. Так, если в 2000-х годах средний рост выбросов достиг пика в +3 % в год, то в последнее десятилетие рост составлял около +0,5 % в год.

Как уже отмечено выше, значительным источником выбросов CO₂ (примерно десятая часть от «ископаемых» выбросов) являются изменения в землепользовании, особенно вырубка лесов. В этом плане только на Индонезию, Бразилию и Демократическую Республику Конго приходится 58 % глобальных выбросов от изменений в землепользовании. Нетрудно понять, что восстановление лесных насаждений хотя бы частично компенсирует эти потери и в этом есть большой и ещё не израсходованный потенциал, считают учёные.