Geomérnökösködés: élhetetlen lesz a föld? (1. rész)

Szerző: | 2024. január. 6. | Kiemelt, Klímaváltozás, Technológia, Zöldgazdaság

Miközben sorakoznak a baljós jelek arról, hogy a föld egyre több régiója élhetetlenné válik, az emberiség elsősorban a technológiai megoldásokban bízik. Meg kellene teremteni az egyensúlyt az energiabiztonság és a kibocsátáscsökkentés között, és ebben nagy szerepet kaphat geomérnökösködés. Persze e körül is vita folyik, hogy mennyiben nyúlhat bele az ember a bolygónk folyamataiba, legyen szó a szén-dioxid eltávolításáról vagy a földre érkező napsugárzás kezeléséről.

Tehát a geomérnöki tervezés különböző formáiról folytatott vita fokozódik, egyesek ezt a veszélyről való figyelemelterelésnek tartják, hiszen ezzel nem kell a fogyasztásunkat korlátozni, mert a mellékhatások kezelésére lenne megoldás. Mások viszont ragaszkodnak ahhoz, hogy ez az egyetlen járható út az éghajlatváltozás elleni küzdelemben. Persze az igazság, mint általában, valahol a kettő között van.  

A geomérnökösködést meghatározhatjuk úgy, mint a föld természetes rendszereibe történő szándékos, nagy léptékű beavatkozást, amelynek célja az éghajlatváltozás ellensúlyozása vagy a hatásainak mérséklése.

A beavatkozások két csoportra oszthatók, a szén-dioxid-eltávolításra (CDR) és a napsugárzás-kezelésre (SRM).  

A CDR-rel, azaz a szén-dioxidnak a légkörből való eltávolításával csökkentenék az üvegházhatás révén a föld légkörében megrekedt napenergia mennyiségét.  

A második típusú beavatkozást, az SRM-et úgy tervezték, hogy a napenergia egy részét a földről visszaverjék, ezáltal mérsékelve a légkörben felgyülemlő hő mennyiségét. A földet érő napfény mennyiségét csökkentenék az aeroszolok sztratoszférába való befecskendezésével, a felhők „fényesítésével” vagy tükröződő felületek elhelyezésével az űrben. Talán nem meglepő, hogy általában ezeket a módszereket bírálják leginkább, míg az elsőre jóval több figyelem és befektetés jut. 

Szén-dioxid-eltávolítás 

Az elmúlt években megnőtt a szén-dioxid-mentesítésre irányuló nyomás. Hat fő módszert említhetünk, a szén-dioxid-leválasztás és -tárolás, a közvetlen légbefogás, a biomérnökség szén-dioxid-leválasztással és -tárolással, az óceán geomérnöki tervezése, az erdősítés és a fokozott kőzetmállás. 

Mindegyik módszer közös problémája a méret és a költség. 2023-ban a globális szén-dioxid-kibocsátás 40,9 gigatonnára (Gt) emelkedett. Egy 2023 januárjában közzétett tanulmány szerint évente mindössze 2 Gt szén-dioxid távozott a légkörből, és ennek csak elenyésző része (0,002 Gt) származik új technológiákból és módszerekből. A jelenlegi szén-dioxid-kivonás túlnyomó részét a világ erdei és óceánjai végzik. 

Szén-leválasztás, -hasznosítás és -tárolás (CCUS) 

Évtizedek óta ismert a Carbon Capture, Utilisation and Storage (CCUS) elnevezésű széneltávolítási módszer, amely során a szén-dioxidot közvetlenül felfogják egy erőműben, ipari üzemben vagy más nagy kibocsátású helyen, és más folyamatokban használják fel, vagy egy tárolóhelyre szállítják. 

A leválasztott szenet felhasználhatják műanyagok, betonok vagy üzemanyagok előállítására. A történetben az a fura, hogy a sokat bírált műanyag-előállítás nagyon hatékony módja lehet a szén tárolásának.  

A CCUS módszert előszeretettel alkalmazza az olaj- és gázipar a fokozott olajkinyerésre (EOR). A megkötött szén-dioxidot belepréselik a meglévő olajkutakba, így az eredeti olajlelőhelyből további 30-60 százalékkal többet nyerhetnek ki, miközben hatékonyan tárolják a szenet a föld alatt.

A kritikusok rámutatnak, hogy ez az olajtermelés növekedéséhez vezet, ami végső soron még több kibocsátást jelenthet. Viszont ezzel csökkenhet a fáklyázás, növekszik a kereslet a megkötött szén-dioxid iránt, és végső soron kevesebb lesz az olajfúrás. 

A McKinsey elemzése szerint a CCUS globális kapacitását 2050-re 4,2 Gt szén-dioxidra kellene emelni ahhoz, hogy az országok teljesíthessék a nettó nulla kötelezettségvállalásaikat. Jelenleg 40 kereskedelmi célú leválasztási létesítmény működik világszerte, amelyek teljes éves leválasztási kapacitása körülbelül 45 millió tonna szén-dioxid. 

Kiválasztás közvetlenül a levegőből 

A Direct Air Capture (DAC) technológia a légkörben lévő szén teljes mennyiségét is képes csökkenteni. A szén-dioxid közvetlen kivonására a levegőből megújuló energiát használnak, amit aztán mélyen a föld alatt tárolnak.  

Mivel a szén-dioxid a föld légkörének mindössze 0,04 százaléka, ezért a technológiának óriási levegőmennyiséget kell átfuttatnia a rendszeren, emiatt a levegő közvetlen befogása nagyon energiaigényes és rendkívül költséges. 

A DAC-technológia fő előnye, hogy bárhol megépíthető, például ott, ahol felesleg van zöldenergiából. Persze kérdéses, hogy a technológia miképp működik száraz vagy nedves éghajlaton. 

A jelenleg működő legnagyobb DAC-üzem az Izlandon található Climeworks Orca, amely geotermikus energiát használ évente 4000 tonna szén-dioxid eltávolítására. 

A világszerte üzembe helyezett 27 DAC-erőmű körülbelül 0,01 millió tonna szén-dioxidot köt le évente. Az IEA nettó nulla kibocsátású forgatókönyve szerint 2050-ig a DAC-kapacitásnak évi 1,2 Gt-ra kellene emelkednie. A fejlesztés különböző szakaszaiban lévő 130 DAC-létesítménnyel és a két–hat év közötti projektek átfutási idejével ez a cél műszakilag elérhető, de komoly beruházást és a technológia költségeinek jelentős csökkentését igényelné. 

Bioenergia szén-dioxid-leválasztással és -tárolással (BECCS) 

A bioenergia szénleválasztással és -tárolással (BECCS) egy másik olyan szénleválasztó módszer, amely potenciálisan nettó negatív kibocsátással jár, és egyedüliként energiát is termel. Ez a folyamat biomasszát használ fel energia előállítására, majd tárolja a biomassza elégetése során kibocsátott szén-dioxidot. 

Jelenleg a bioenergia legelterjedtebb formája a bioetanol, amelyet üzemanyagként kevernek a benzinhez. A biogénforrásokból származó évi 2 millió tonna szén-dioxid 90 százalékát a bioetanol teszi ki. Ennek a szén-dioxidnak kevesebb mint a felét tárolják jelenleg speciális tárolókban, a többit pedig olyan folyamatokban használják fel, mint a fokozott olajkitermelés vagy az üvegházakban a terméshozam növelése. 

A bioenergia az üzemanyag mellett felhasználható az iparban, az energiaellátásban és a fűtésben is. A közelmúltban bejelentett BECCS-projektek közé tartoznak a dániai hő- és erőművek, a norvégiai és svédországi biomassza-alapanyagot használó cementgyárak, a bioenergiát használni kívánó kanadai cellulóz- és papírgyárak, sőt még hidrogénüzemek is.  

2030-ra a BECCS segítségével történő szén-dioxid-eltávolítás a jelenlegi tervek alapján évi 50 millió tonnára emelkedhet, ami jóval az IEA 190 millió tonna szén-dioxidra vonatkozó célkitűzése alatt marad. E szerint a bioüzemanyagok 130, az energiaágazat 40, az ipar pedig 20 Mt szén-dioxidot távolítana el. 

Óceáni geomérnökösködés 

A földön tárolt összes szén-dioxid túlnyomó többsége az óceánban található. Míg a levegőben 875 milliárd, a szárazföldön 3,5 ezer milliárd, az óceánokban pedig 40 ezer milliárd tonna szén található. 

Az óceáni geomérnökösködés arra irányul, hogy az óceán szénmegtartó képességét két módszer valamelyikével növeljük. Az első az óceáni élővilág tenyésztését foglalja magában, hogy növelje az óceáni erdőkbe vagy a tengerfenékre kerülő szén mennyiségét. A második az óceán összetételét változtatja meg, hogy a tengervíz több szenet tudjon tárolni. 

Az első módszer során például trágyáznák az óceánokat, tápanyagokat juttatnának a felszínére, hogy ezzel növeljék a fitoplanktonok számát. Ezek ugyanis megkötik a szén-dioxidot a légkörből, a halak megeszik őket, és a szén a tengerfenékre kerül. A legismertebb talán az a projekt, amelyet David King, az Egyesült Királyság kormányának korábbi tudományos főtanácsadója vezet, és amelynek célja a fitoplankton serkentése mesterséges bálnaürülékkel. 

A második módszer egy egyre népszerűbb kutatási terület, amely a tengervíz kémiai összetételét változtatná meg, hogy fokozza a szénfelvételt. Amikor a szén-dioxid feloldódik a tengervízben, szénsavvá alakul. Azt kell elérni, hogy a szénsav ez után reakcióba lépjen és átalakuljon karbonáttá. Ahogy a légkör szén-dioxid-szintje emelkedett, a világ óceánjai egyre több szenet vesznek fel, növelve az óceán savasságát. Az óceán lúgosításával a tudósok azt remélik, hogy növelhetik a tengervíz azon képességét, hogy minél több szén-dioxidot képes legyen elnyelni. 

Az óceáni geomérnökség fő problémája a szükséges beavatkozás méretében jelentkezik, amely során nagyon kevés lehetőségünk lesz a pontos mérésére, illetve a következmények teljes megértésére. Másrészt a beavatkozáshoz a világ óceánjain nemzetközi irányításra lenne szükség.  

Erdősítés 

A fák ültetése a szén-dioxid megkötésének legismertebb formája, amelyet általában nem kapcsolnak össze a geomérnökösködéssel, pedig nem természetes dolog egy erdő létesítése egy egyébként fátlan környezetben. 

Az erdősítés számos okból évtizedek óta folyik világszerte. Roosevelt elnök New Dealje keretében, 1935-ben a préri államok erdészeti projektje során több millió fát ültettek Texastól egészen Kanadáig a talajerózió és a munkanélküliség ellen. Kínában 1972-ben indították a Három Északi Menedék Erdőprogramot, hogy visszaszorítsák a Góbi sivatag terjeszkedését. 2007-ben elindult az afrikai Nagy Zöld Fal, amely faültetéssel szorítaná vissza a Szahara sivatagot Dzsibutitól Szenegálig. 

A Science című folyóiratban 2019-ben megjelent tanulmány szerint a földön az erdőterület további 0,9 milliárd hektárnyival bővíthető, ami az erdősített terület 25 százalékos növekedését és további 200 Gt megkötött szén-dioxidot jelentene. 

Az erdősítésnek is megvannak a maga hátrányai és bizonytalanságai. Először is, ha nem a megfelelő területen vagy nem a megfelelő fákkal végzik, károsíthatja a helyi ökoszisztémákat és elvonhatja a területek vízkészletét. A költségek és a földhasználat kérdései is felmerülnek, továbbá az erdők érettségének elérése akár egy évszázadot is igénybe vehet. Végül pedig továbbra sem világos, hogy az éghajlat hogyan fog reagálni a tömeges globális erdősítési erőfeszítésekre, különös tekintettel az albedó változásaira, amelyek melegítő hatással lehetnek a bolygóra. 

Továbbfejlesztett kőzetmállás 

A fokozott kőzetmállás egy olyan szén-dioxid-eltávolítási módszer, amely megpróbál felgyorsítani egy természetes geológiai folyamatot. A kőzetek mállásával a felszabaduló elemek reakcióba lépnek az esővízben lévő szénsavval, kivonják a szenet és karbonátot, például mészkövet képeznek. Ily módon a szenet kivonják a levegőből, és kőzetekben tárolják. 

A folyamat felgyorsításához magasabb hőmérsékletre, több esővízre, nagyobb felületre vagy katalizátorok hozzáadására van szükség. A legtöbb kutató által vizsgált megoldás a kőzetek (leggyakrabban az olivin, mivel az gyorsan mállik) porrá őrlése és szétszórása a szárazföldön vagy akár a tenger felszínén. Egyes projektek bizonyos kőzetek mezőgazdasági területekre való szórását is vizsgálják. Ezzel egyrészt szenet kötnének meg, másrészt javítanák a terméshozamot. Egy 2020-as tanulmány becslése szerint a kőzetek fokozott mállásának köszönhetően évente akár 2 Gt szén-dioxidot is meg lehetne kötni. 

Persze ennek a módszernek is a legnagyobb problémája a költségek és az energiafelhasználás kérdése, főleg a kőzetek bányászatánál. Ezt ellensúlyozni lehetne a bányákból származó hulladék felhasználásával, illetve ha bebizonyosodna a kőzetek termésnövelő tulajdonsága.

A Nature folyóiratban megjelent tanulmány szerint a kőzetek szénforrásként és szénnyelőként is szolgálhatnak. A sziklákban az időjárás hatására a bennük lévő szerves szén oxidálódhat, és a tanulmány szerint a kőzetekből az időjárás hatására felszabaduló szén-dioxid mennyisége vetekedhet, sőt meg is haladhatja az elvonás mennyiségét. A témában még rengeteg kutatást kell végezni. 

A szén-dioxid eltávolításáról szóló vita 

Bár e technológiák egyike sem jelent csodaszert a légkör emelkedő szén-dioxid-szintjének problémájára, mindegyik szerepet játszhat a nettó globális kibocsátás csökkentésében. Az egyetlen közös kritika az összes CDR-megközelítésben az, hogy ezek kontraproduktívak lehetnek, ha a kibocsátáscsökkentés alternatívájának tekintik őket.  

Egyesek azzal is érvelnek, hogy a CDR-be ömlő pénzeket jobban el lehetne költeni a tiszta energiakapacitások és az akkumulátorok kiépítésére, különösen a szén-dioxid eltávolításának hihetetlenül magas költségei miatt. Ez a megállapítás viszont nem foglalkozik azzal, hogy hogyan kezelnék az olyan nehezen szén-dioxid-mentesíthető iparágak kibocsátását, mint az acél, a cement és a petrolkémia. 

Függetlenül ezeknek a módszereknek a relatív erősségeitől és gyengeségeitől, a szén-dioxid eltávolításával kapcsolatban egy dolog tagadhatatlan: a hatása csak évtizedek múlva lesz érezhető. Még ha a globális kibocsátás növekedése meg is állna, az éves kibocsátás és az évente megkötött szén-dioxid mennyisége közötti különbség óriási maradna. 

Ehhez képest a napsugárzás kezelése drámai és gyors hatást gyakorolhatna a globális hőmérsékletre, ami a geomérnökség egyik formájaként izgalmasabbá és ellentmondásosabbá teszi azt.  

FOLYTATJUK

 (Forrás: Oilprice

Ezek is érdekelhetnek

trend

Promóció

Hazai válogatás

Promóció

Kövess minket

Facebook

Instagram

LinkedIn