La semaine dernière, les médias ont rapporté que le dioxyde de carbone atmosphérique est à son plus haut niveau depuis plus de 4 millions d'années. Le dioxyde de carbone dans l'atmosphère est l'un des principaux moteurs du réchauffement climatique. La baisse des gaz à effet de serre associée à la réduction des déplacements pendant la pandémie a été un bref instant dans la tendance plus large du changement climatique anthropique – le changement climatique induit par les activités humaines. L'une des raisons en est que certaines industries, qui continue d'émettre des gaz à effet de serre.

Une technologie appelée "capture directe de l'air" peut littéralement aspirer le dioxyde de carbone de l'air. Mihri Ozkan, un professeur de génie électrique et informatique de l'UC Riverside, a récemment publié un commentaire sur la capture directe d'air. Elle est l'organisatrice principale du Symposium EN13 -Changement climatique et technologies d'atténuation qui se concentrera sur les technologies de capture directe de l'air plus tard cet automne. Ici, Le professeur Ozkan répond à quelques questions sur la faisabilité de la capture directe de l'air.

Q : Pourquoi le dioxyde de carbone industriel, ou CO 2 , difficile à éliminer ?

R :Selon l'observatoire du Mauna Loa à Hawaï, CO atmosphérique 2 les niveaux d'aujourd'hui ont augmenté à une moyenne de près de 420 parties par million. C'est 50 % de plus qu'avant la révolution industrielle, lorsque les niveaux étaient à 280 ppm. Malheureusement, près de 1,9 milliard de tonnes de CO de l'industrie 2 les émissions annuelles ne peuvent être évitées en utilisant des technologies de production plus réalisables. Procédés industriels à fort taux de CO 2 les émissions difficiles à éviter sont la fabrication de ciment, traitement du gaz naturel, la production de fer, acier, ammoniac/urée et biocarburant, et divers procédés pétrochimiques qui produisent des produits chimiques, plastiques, et fibres.

Q :Vous avez récemment publié sur la faisabilité de la capture directe dans l'air du dioxyde de carbone pour le retirer de l'atmosphère. Pouvez-vous résumer le fonctionnement de ces technologies ?

A :Capture directe d'air, ou DAC, de CO 2 peut aider à faire face aux émissions difficiles à éviter telles que celles que j'ai mentionnées ci-dessus. En termes simples, Le DAC utilise des absorbants liquides ou solides pour capturer le CO 2 directement de l'atmosphère. L'air entre d'abord par les entrées et passe par les contacteurs, où CO 2 est capturé. Plus tard, CO capturé 2 est libéré pour un stockage permanent ou une réutilisation dans différentes applications industrielles.

Q :Quels sont les coûts environnementaux et financiers potentiels, ainsi que les avantages de la capture directe de l'air ?

R :Les coûts d'investissement pour l'équipement et les coûts de commercialisation sont les principales considérations pour les usines de DAC. Pour les systèmes à base de solvants liquides, la majorité des dépenses d'investissement sont des tableaux de contacteurs pour séparer les gaz, calcinateur à combustion oxy-un type de four utilisé pour éliminer le CO 2 à partir de matériaux solides — slaker, caustifiant, clarificateurs et condenseurs. Pour le système à base de sorbant solide, environ 80% du capital est associé à des matériaux poreux fonctionnalisés à l'azote, et le reste est associé au calcinateur à oxycoupage, pompe à vide, et échangeur de chaleur.

Les systèmes à base de solvant liquide coûtent légèrement plus cher à exploiter que les systèmes à base de sorbant solide. Ceci est principalement dû aux besoins énergétiques élevés lorsque le sorbant ou le solvant est chauffé pour éliminer le CO 2 et le préparer pour la réutilisation, ainsi que l'électricité nécessaire pour faire fonctionner les ventilateurs.

La consommation de terre et d'eau sont d'autres considérations pour le CAD. Pour une technologie DAC à solvant liquide moderne pour capturer 1 tonne de CO 2 , le système utilise près de 1 à 7 tonnes d'eau. En outre, une centrale DAC moderne alimentée par géothermie et avec une capacité de capture de 1 tonne métrique par an nécessite une superficie comprise entre 0,2 et 0,6 kilomètre carré (ou environ 0,1 à 0,4 mille carré). Bien que le CAD n'exige pas de terres arables, la taille du terrain requis peut changer en fonction du type de système d'alimentation en énergie utilisé dans les opérations.

Q :La capture directe de l'air est-elle une bonne option pour décarboner rapidement l'industrie ?

R : En ce moment, avec l'état actuel de la technologie DAC, elle peut aider à compenser les émissions de secteurs difficiles à décarboner. Pour atteindre les objectifs mondiaux :suppression de 1, 000 gigatonnes de CO 2 d'ici 2100 — en utilisant le DAC seul, près de 13 ans, 000 usines DAC avec 1 tonne de CO 2 par an sont nécessaires aujourd'hui. Nous aurions besoin d'un investissement en capital de près de 1,7 billion de dollars dans le monde. Pour cette raison, d'autres technologies à émissions négatives doivent être envisagées lorsqu'elles sont plus abordables et efficaces.

Q :Quelles mesures les gouvernements et les industries devraient-ils prendre pour réduire les émissions de gaz à effet de serre ?

A :Investisseur privé, gouvernement, et les investissements des entreprises peuvent aider à couvrir le coût d'investissement élevé des projets DAC et peuvent également aider à augmenter la capacité de capture existante des usines. Maintenant, il y a de nouvelles initiatives de partout dans le monde de la part des gouvernements. Aux Etats-Unis., le programme de crédit d'impôt 45Q encourage les entreprises à passer au vert. Pour prévenir les crises climatiques, nous devons décarboniser tous les secteurs. Les gouvernements du monde entier doivent mettre en place des politiques pour aller dans cette direction, surtout ceux qui sont très industrialisés.

Q :Vos recherches visent à développer un stockage et des sources d'énergie durables, utilisant souvent des matériaux recyclés ou inoffensifs, comme du sable, champignons, et bouteilles en plastique. Sur quoi travailles-tu en ce moment ?

R :Mes recherches portent sur l'électrification des transports; par conséquent, nous nous concentrons sur le développement d'idées qui changent la donne dans la fabrication de batteries lithium-ion. Le nombre total de véhicules électriques en 2030 devrait être près de 10 fois supérieur à ce qu'il est aujourd'hui. Un « Battery Rush » a commencé ! Notre groupe de recherche étudie les moyens de rendre les batteries lithium-ion plus durables en utilisant des les sources renouvelables et les déchets tels que les plastiques et le verre. Nous nous concentrons également sur les nouvelles batteries à semi-conducteurs et non conventionnelles.