Автор оригинала: Casey Handmer. Хотите выиграть приз в миллион долларов https://www.xprize.org/prizes/elonmusk от Илона Маска? Улавливание углерода (УУ) в наши дни – тема чрезвычайно популярная. Десятки новых компаний занимаются вопросом удаления лишнего CO₂ из атмосферы с целью стабилизации климата.

Сам я не эксперт по УУ, но периодически мне задают вопросы на эту тему. Поэтому я предлагаю вам данную статью, чтобы помочь организовать наши мысли и уточнить стратегию по разработке и оценке широкого спектра систем улавливания углерода (СУУ).

Стоит ли чего-то наша технология УУ? Давайте изучим нашу гипотетическую машину для УУ с двух точек зрения: физической и экономической.

Физика

Не является ли наша машина скрытым вечным двигателем?

В прошлой жизни я несколько лет занимался проектированием маглев-систем, и часто натыкался на концепции других проектировщиков, эффективность которых была слишком идеальной для реального мира. Если сопротивление системы отрицательно, это вечный двигатель.

Если на концентрацию CO₂ система тратит меньше энергии, чем на выпуск его в воздух – это вечный двигатель. Если наша машина сжимает поток газа без расхода энергии или генерации паразитного тепла, она нарушает законы термодинамики. Вечные двигатели, очевидно, не существуют – так что проверяйте математику!

Что такого известно нам, чего не знают все остальные? Что это за неочевидный противоречивый факт? Как наша система его использует? Сколько энергии реально потребляет наша система?

СУУ иногда используют температурное чередование в слоях сорбента или электрохимическое разделение для увеличения концентрации CO₂ с обычной, 420 частей на миллион (0,042 об. %), до почти 100%. Требуется ли для работы нашей системы много электрической или тепловой энергии? Откуда она берётся?

Если это электрохимическая система, она использует больше или меньше энергии на моль CO₂ по сравнению с выплавкой алюминия (1500 кДж/моль)? Используется ли там большой ток малого напряжения? Есть ли у нас под рукой униполярный генератор? Сколько меди требует система? Если при напряжении ячейки Y нам требуется Х электронов на молекулу CO₂, получается XY95 кДж/моль. Насколько близко мы подобрались к этому ограничению?

Уменьшает ли наша система суммарное количество CO₂ в воздухе?

Если наша система по сбору CO₂ выделяет оксид кальция (негашёную известь), образующуюся при термическом кальцинировании и сжигании природного газа, она будет выделять больше CO₂, чем уловит за весь срок службы. Оп-па.