Binda koldíoxíð eða nota í framleiðslu?
Etýlen úr koldíoxíði
Í síðustu viku birtist grein í vísindaritinu Cell Reports Physical Science eftir hóp vísindafólks við Illinois háskólann í Chicago og fleiri sérfræðinga, þar sem sagt er frá aðferð sem þau hafa þróað til að breyta koldíoxíði í útblæstri frá verksmiðjum í etýlen (öðru nafni eten). Þetta hafa reyndar fleiri gert, en aðferðin sem hér um ræðir er samt byltingarkennd vegna þess að í henni fer nánast ekkert koldíoxíðið til spillis, eða með öðrum orðum sleppur nánast ekkert koldíoxíð út í andrúmsloftið í ferlinu.
Hvað er þetta etýlen?
Etýlen (eða eten) gegnir stærra hlutverki í nútímanum en maður kannski áttar sig á, m.a. vegna þessa að efnið er grunneiningin í margs konar plastframleiðslu. Margir kannast til dæmis við efnaheitið pólýetýlen, sem er mjög algeng tegund af plasti sem flest okkar nota með einhverjum hætti hvern einasta dag. Eten er líka notað í frostlög, sótthreinsiefni og utanhússklæðningar, svo eitthvað sé nefnt, auk þess að vera notað í landbúnaði.
Áætlað er að árlega séu framleidd um 160 milljón tonn af eteni í heiminum. Hefðbundna aðferðin við þetta felst í stuttu máli í að hita jarðgas eða aðrar olíuafurðir upp í 800-900 °C, en við það verða til ýmsar lofttegundir sem hægt er að aðskilja. Ein þeirra er einmitt eten. Eten er sem sagt alla jafna olíuafurð og auk þess er framleiðslan býsna orkufrek, rétt eins og ráða má af hitastiginu. Í samræmi við þetta er gjarnan miðað við að við hefðbundna framleiðslu á einu tonni af eteni losni um 1,5 tonn af koldíoxíði út í andrúmsloftið. Þetta þýðir að árlega losna samtals um 290 milljón tonn af koldíoxíði út í andrúmsloftið vegna etenframleiðslunnar. Það samsvarar meira en 20-faldri losun Íslands þegar allt er talið, bara vegna framleiðslu á þessu eina efni. Einu efnin sem valda meiri losun í framleiðslu eru ammoníak og sement.
Árangursrík rafgreining
Nýja aðferðin við etenframleiðslu byggir á rafgreiningu, þar sem koldíoxíð úr útblæstri steymir inn í þar til gerða sellu. Í sellunni er membra og hinum megin við hana er vatnslausn. Þegar rafstraumi er hleypt á selluna dregur koldíoxíðið til sín vetnisfrumeindir úr vatnslausninni með hjálp sérstakra efnahvata. Þar með getur koldíoxíðið hvarfast í eten, auk þess sem önnur kolefnissambönd og súrefni myndast sem hliðarafurðir. Með þessari aðferð hefur tekist að framleiða eitt tonn af eteni úr 6 tonnum af koldíoxíði, sem ella hefði sloppið út í andrúmsloftið. Með nokkurri einföldun getur maður því sagt að loftslagsávinningurinn af þessari etenframleiðslu jafngildi 7,5 tonnum af koldíoxíði fyrir hvert tonn af eteni, því að við tonnin sex sem ella hefðu sloppið út bætist eina og hálfa tonnið sem hefði losnað við hefðbundnu etenframleiðsluna.
Eins og áður segir er þetta engan veginn í fyrsta sinn sem eten er framleitt úr koldíoxíði, en nýtingin í þessu ferli er hins vegar miklu betri en áður hefur sést. Þarna er sem sagt verið að tala um hátt í 100% nýtingu, en hingað til hefur 10% nýting verið nokkuð dæmigerð. Svo er líka hægt að nota sömu aðferð til að framleiða önnur kolefnisrík efnasambönd sem nýtast í margs konar iðnaði.
Auðvitað skiptir máli hvernig raforka er notuð í rafgreininguna, því að ef sú raforka er framleidd í kolaorkuverum tapast augljóslega eitthvað af loftslagsávinningnum. Vísindafólkið í Chicago hefur reyndar náð mjög athyglisverðum árangri í að nýta sólarorku til þess arna, svo góðum að það jafnast á við orkunýtingu plantna sem framleiða kolefnissambönd úr vatni og koldíoxíði með ljóstillífun.
Eigum við ekki frekar bara að hætta þessu?
Nú er eðlilegt að spurt sé hvort svona uppgötvanir feli ekki bara í sér enn eina afsökunina fyrir því að halda áfram að framleiða fullt af einhverju drasli sem betra væri, frá umhverfislegu sjónarmiði, að framleiða ekki. Það má auðvitað til sanns vegar færa. En samt þarf ekki nema lítinn skammt af raunsæi til að átta sig á að hvað sem öllum óþarfa líður munu jarðarbúar ekki minnka etenframleiðsluna úr 260 milljónum tonna niður í ekki neitt í einu vetfangi. Eða með öðrum orðum: Á meðan við höldum áfram að nota vörur og efni þar sem eten kemur við sögu, þá hlýtur að vera ákjósanlegra að framleiðslan komi í veg fyrir losun koldíoxíðs en að hún auki hana.
Er binding CO2 í bergi þá kannski ekki góð hugmynd?
Nú er líka eðlilegt að spurt sé hvort það sé kannski eftir allt saman ekkert óskaplega góð hugmynd að farga koldíoxíði úr útblæstri með því að binda það í íslensku basalti eða í einhverju öðru bergi, þar sem það verður vissulega skaðlaust, en um leið gagnslaust. Í þessu gildir sjálfsagt sama regla og annars staðar, þ.e.a.s. að við flókinni spurningu er aldrei til eitt rétt og algilt svar. En ef valið stendur annað hvort um að farga koldíoxíðinu eða að framleiða úr því vöru sem annars væri framleidd úr jarðgasi með tilheyrandi losun gróðurhúsalofttegunda, þá er líklegt að förgunin sé lakari hugmynd í umhverfislegu tilliti. Ekkert er alfarið rétt eða alfarið rangt. Allt er þetta spurning um hvaða valkostir séu í boði og hver þeirra sé skástur miðað við bestu þekkingu á hverjum tíma.
Byggt á:
· Cell Reports Physical Science, 2022; 101053 DOI: 10.1016/j.xcrp.2022.101053
· University of Illinois Chicago. "A breakthrough discovery in carbon capture conversion for ethylene production." ScienceDaily. ScienceDaily, 9 September 2022. <www.sciencedaily.com/releases/2022/09/220909160320.htm>
