Чи врятує клімат «виловлювання» вуглецю з атмосфери?

Уявіть собі світ, де одним клацанням вимикача всі процеси, що викидають смертельну отруту в атмосферу, замінюються чистими й екологічними альтернативами. Навіть у такому випадку планета все одно рухалася б до межі непридатності для життя через той вуглекислий газ, який людство вже встигло викинути в небо. Щоб людська цивілізація вижила, весь цей надлишковий CO2 необхідно терміново витягти з атмосфери. Прихильники технології прямого захоплення повітря (Direct Air Capture, DAC) вважають її ключовим інструментом для цього завдання. Водночас критики стверджують, що вона настільки неефективна, що краще спрямувати зусилля на інші методи боротьби з кліматичною кризою.

Пряме захоплення повітря — це процес вилучення CO2 з атмосфери за допомогою механічних або хімічних фільтрів. Повітря затягується в систему за допомогою вентиляторів, а вуглекислий газ уловлюється або твердими сорбентами, або рідкими розчинниками. Після цього до фільтрувального матеріалу застосовують тепло чи електроенергію, щоб відокремити CO2, підготувавши його до подальшого використання чи зберігання, а сам фільтр — до повторного застосування. Саме цей етап потребує найбільших енергетичних витрат, що робить його найдорожчою частиною процесу. З огляду на те, що для ефективної роботи необхідно очистити величезні обсяги повітря, технологія DAC має бути максимально енергоефективною.

Найпростіший і дешевший спосіб зменшення викидів — це встановлення фільтрів на димові труби заводів чи електростанцій, що працюють на викопному паливі. Проте це не вирішує проблему вже наявного в атмосфері CO2. Саме тому науковці та підприємці роблять ставку на DAC-установки, які здатні очищати повітря просто неба, вилучаючи вуглець із небес. За даними Національного управління океанічних і атмосферних досліджень (NOAA), у 1960 році людство викидало 11 мільярдів тонн CO2 щороку. Через пів століття цей показник зріс до майже 40 мільярдів тонн. Навіть якщо ми зведемо нові викиди до нуля, у атмосфері все ще залишиться близько 950 гігатонн CO2. Наразі концентрація вуглекислого газу, зафіксована лабораторією NOAA на Мауна-Лоа, становить 422,38 ppm. Науковці вважають, що перевищення позначки в 350 ppm несе катастрофічні наслідки для людства та планети загалом.

Цього червня Оксфордський університет опублікував дослідження, яке показало: щоб обмежити потепління до 1,5°C (що вже буде катастрофічним), до 2050 року людству потрібно вилучати з атмосфери від 7 до 9 мільярдів тонн CO2 щороку. Декларація COP28 закликала країни підтримати технології вуглецевого захоплення. Міжурядова панель з питань зміни клімату (IPCC) наголошує, що без масштабного вилучення CO2 немає реального шляху уникнути кліматичної катастрофи. Ще у 2017 році коаліція відомих учених на чолі з професором Джимом Хансеном заявила про необхідність масового видалення вуглекислого газу з атмосфери.

Та що робити з вилученим CO2? Британська геологічна служба пропонує перетворювати його на надкритичну форму — рідкоподібну субстанцію, яку можна закачувати під землю в пористі породи, наприклад, у старі нафтові родовища чи вугільні пласти. Цей метод уже використовується нафтогазовою промисловістю для підвищення видобутку, коли рідкий CO2 заповнює простір і виштовхує нафту до точки видобування. За оцінками Міжнародного енергетичного агентства (IEA), понад половину вилученого CO2 доведеться захоронювати. Однак посилення видобутку викопного палива лише погіршує кліматичну ситуацію, тож урядам варто інвестувати в ефективне захоплення вуглецю заради порятунку планети, а не заради прибутків.

На щастя, частина вилученого CO2 може знайти застосування в економіці. Його можна переробляти на синтетичне паливо для двигунів внутрішнього згоряння, наприклад, для авіації, де батареї через свою вагу поки що не є альтернативою. Також CO2 може стати основою для будівельних матеріалів, хімічних продуктів, сільськогосподарських добрив і навіть газованих напоїв. Компанія Holocene, наприклад, прагне зробити вилучення вуглецю прибутковим бізнесом, продаючи кредити на видалення CO2 великим корпораціям. Її метод полягає в пропусканні повітря через воду з амінокислотами, які зв’язують CO2. Потім до суміші додають гуанідин, що перетворює вуглець на тверду форму, яку легко відфільтрувати. Твердий CO2 нагрівають за низької температури, щоб відокремити газ для використання чи захоронення. Holocene стверджує, що повторне використання розчинників і низька температура роблять їхній підхід економічно вигіднішим за конкурентів.

Інша компанія, Mission Zero, розробляє власний метод із застосуванням водного розчинника. Замість хімічної обробки вона використовує електродіаліз та іонний обмін для очищення рідини й вилучення CO2. Отриманий газ можна захоронити або переробити, а рідину — використати повторно. За словами компанії, їхній електрохімічний процес значно дешевший і енергоефективніший, ніж у більшості аналогів. Точну вартість вилучення CO2 за допомогою DAC оцінити складно через комерційну таємницю, але цифри коливаються від 0 до 0 за тонну, найчастіше — 0–400. У галузі давно вважають, що для економічної доцільності ціна має впасти до 0 за тонну.

Цього року німецький кліматичний фонд Extantia Capital простежив походження цієї цільової цифри до статті компанії Carbon Engineering 2018 року, де йшлося про потенційне зниження вартості до за тонну. Відтоді «менше 0 за тонну» стало стандартом у галузі, хоча ця сума не враховує інфляцію з 2016 року. Світовий економічний форум у 2023 році заявив, що для масового впровадження DAC ціна має бути нижче 0 за тонну. Генеральний директор Holocene Кітон Росс наголошує, що висока вартість енергії є головною перешкодою для здешевлення процесу. Він вважає, що системи на основі тепла, як у Holocene, мають перевагу, адже тепло можна отримувати з доступних джерел. У вересні Google інвестував у компанію та пообіцяв купувати вуглецеві кредити.

Ніколас Чедвік із Mission Zero розповів, що їхня мета — досягти 0 за тонну до 2026 року, але це залежить від ціни електроенергії. Він переконаний, що їхній продукт буде конкурентоспроможним на ринку CO2. Проте критики зазначають, що концентрація CO2 в атмосфері (0,04%) настільки мала, що процес нагадує пошук золота в океані. Інститут економіки енергетики у 2022 році назвав DAC нежиттєздатним через високу енергоємність і низьку ефективність. У 2023 році Bulletin of Atomic Scientists розкритикував інвестиції США в розмірі 0 млн у такі проєкти, стверджуючи, що інші методи боротьби з викидами дешевші й ефективніші.

Чедвік відповідає, що проблема не в технічній складності, а в економічній мотивації. За його словами, коли хтось доведе можливість вилучення CO2 за 0 за тонну, критика зникне. Обидва керівники наголошують на важливості масштабування галузі. У 2023 році в Техасі почалося будівництво заводу Stratos, який має вилучати 500 тисяч тонн CO2 щороку. Та попереду ще довгий шлях до мільярдів тонн, необхідних для порятунку клімату.