- Leta 2024 je atmosferski CO₂ dosegel približno 426 delcev na milijon, kar je približno 50 % več kot predindustrijske ravni.
- Raziskovalci z UC Berkeley so razvili cinkov hidridni MOF, imenovan ZnH-MFU-4_l, ki lahko zajame CO₂ iz vročih dimnih plinov pri 300 °C z več kot 90-odstotno učinkovitostjo, kar omogoča potencialno neposredno integracijo v dimnike.
- Oktobra 2024 je COF-999, poliaminsko okrašen kovalentni organski okvir, v testih popolnoma odstranil CO₂ iz zraka, pri čemer je 200 gramov zajelo približno 20 kilogramov na leto in ohranilo stabilnost skozi 100 ciklov.
- Nov filter MOF je pokazal do 99-odstotno odstranitev CO₂, pri čemer je porabil približno 17 % manj energije in imel 19 % nižje stroške kot običajni aminski sistemi, kar kaže na znatne energetske prihranke.
- Mineralno kroženje podjetja Heirloom Carbon uporablja kalcijev oksid, pridobljen iz apnenca, za pasivno absorpcijo CO₂ in njegovo sproščanje ob segrevanju, s trditvami o potencialnih stroških odstranitve pod 100 $ na tono pri večjem obsegu in več kot 150 milijonih dolarjev financiranja v letih 2023–2024.
- Norveški projekt Brevik CCS je leta 2025 začel zajemati CO₂ iz cementarne Heidelberg Materials v začetnih testih in je zasnovan za zajem približno 400.000 ton na leto, pri čemer se utekočinjen CO₂ prevaža do skladiščnega rezervoarja pod Severnim morjem kot del projekta Northern Lights.
- Climeworksova naprava Mammoth DAC na Islandiji je začela delovati leta 2024 s 72 zbiralniki, ki lahko zajamejo do 36.000 ton CO₂ na leto, poganja pa jo geotermalna energija; cilj je doseči megatonsko zmogljivost do leta 2030 in gigatonsko do leta 2050.
- Združene države so razširile podporo za DAC s 3,5 milijarde dolarjev za regionalna središča DAC, 1,8 milijarde dolarjev za financiranje do devetih novih obratov DAC in davčnim dobropisom 45Q do 180 $ na tono za shranjeni CO₂ iz DAC (in 85 $ na tono za shranjeni CO₂ iz točkovnih virov), kar dopolnjuje še 2,6 milijarde dolarjev za infrastrukturo za transport in skladiščenje.
- Središče Project Cypress DAC v Louisiani načrtuje zajem približno 1 milijona ton CO₂ na leto, pri čemer izkorišča slane formacije King Ranch, ki lahko shranijo do 3 milijarde ton.
- Kitajski CarbonBox je julija 2024 postal prvi domači modul DAC, ki je prestal preizkuse zanesljivosti, lahko zajame več kot 100 ton CO₂ na leto z 99-odstotno učinkovitostjo in je zasnovan za modularno uporabo do milijonskih zmogljivosti.
Nujna potreba po zajemanju ogljika
Ravni ogljikovega dioksida (CO₂) v našem ozračju so na rekordno visokih vrednostih, kar povzroča nevarne podnebne spremembe. Leta 2024 so koncentracije CO₂ dosegle približno 426 delcev na milijon – približno 50 % višje kot predindustrijske ravni news.berkeley.edu. Zmanjšanje emisij je ključno, vendar se strokovnjaki strinjajo, da to samo po sebi ne bo dovolj. Medvladni odbor za podnebne spremembe (IPCC) pravi, da moramo odstraniti tudi milijarde ton CO₂, ki so že v zraku, da bi dosegli globalne podnebne cilje reuters.com, news.berkeley.edu. Tu nastopijo tehnologije za zajetje ogljika: zajemanje CO₂ na izvoru (npr. elektrarne ali tovarne) in celo neposredno iz zraka, da dosežemo “negativne emisije.” Kot je dejal eden od podnebnih znanstvenikov, je zanašanje zgolj na odstranjevanje ogljika tvegano – “Le z ambicioznim zmanjšanjem emisij v bližnji prihodnosti lahko učinkovito zmanjšamo tveganja… [vendar] odstranjevanje CO₂ (CDR) bi lahko pomagalo upočasniti segrevanje” reuters.comreuters.com. Skratka, potrebujemo zajetje in odstranjevanje ogljika skupaj z zmanjšanjem emisij, pri čemer nedavni preboji te tehnologije naredijo bolj izvedljive.
Zakaj zajemanje ogljika? Industrije, ki jih je težko razogljičiti (cement, jeklo, energija), še vedno izpuščajo velike količine CO₂. Zajemanje ogljika lahko odstrani CO₂ iz njihovih izpustov in prepreči, da bi prišel v zrak. Na primer, proizvodnja cementa sama povzroči približno 7–8 % svetovnih emisij CO₂, zajemanje teh “procesnih emisij” pa je bilo dolgo časa zelo težko ccsnorway.com. Medtem lahko sistemi za neposredno zajemanje iz zraka (DAC) zajamejo razredčen CO₂ v odprtem zraku (približno 0,04 % koncentracije) – kar je ogromen izziv, a nujno, če želimo znižati CO₂, ki se je že nakopičil v ozračju news.berkeley.edu. “Na neposredno zajemanje iz zraka računamo, da bomo obrnili rast ravni CO₂… Brez tega ne bomo dosegli cilja omejitve segrevanja na 1,5 °C,” je povzel Center za podnebne spremembe UC Berkeley ugotovitve IPCC news.berkeley.edu.
Do nedavnega je bilo zajemanje ogljika drago, energetsko zahtevno in večinoma omejeno na pilotske projekte. Tradicionalno zajemanje uporablja tekoče amine (kemikalije, ki vežejo CO₂) v velikih stolpih za čiščenje, kar deluje za koncentrirane dimne pline, vendar porabi veliko energije – in ni učinkovito pri nizkih ravneh CO₂, kot jih najdemo v zraku news.berkeley.edu. V letih 2024–2025 pa so znanstveniki in inženirji po vsem svetu predstavili nove strukture in tehnologije, ki obetajo, da bodo zajemanje CO₂ naredile bistveno učinkovitejše, cenovno dostopnejše in bolj razširljivo. Od najsodobnejših materialov v obliki gob, ki vpijajo CO₂, do velikanskih novih obratov, ki shranjujejo CO₂ v tisočih ton, te inovacije pospešujejo tekmo za čiščenje našega ozračja.
Spodaj raziskujemo najnovejše preboje pri zajemanju CO₂ – vključno z naprednimi materiali (kovinsko-organski ogrodji, kovalentno-organski ogrodji, sorbenti), novimi postopki (od zajemanja pri visokih temperaturah do sončno gnanega DAC) ter večjimi projekti in pobudami po vsem svetu. Vključujemo tudi vpoglede vodilnih znanstvenikov in podnebnih strokovnjakov o tem, kaj ti dosežki pomenijo za boj proti podnebnim spremembam.
Napredni materiali za zajemanje CO₂: MOF-i, COF-i in sorbenti
Velika revolucija pri zajemanju ogljika prihaja iz znanosti o materialih. Raziskovalci so ustvarili nove porozne trdne snovi z osupljivo sposobnostjo vezave molekul CO₂. Dva zvezdniška predstavnika sta kovinsko-organska ogrodja (MOF-i) in kovalentno-organska ogrodja (COF-i) – kristalinični materiali z nanoskopsko porami, ki delujejo kot gobice z veliko površino za pline. Ta ogrodja je mogoče prilagoditi po meri s kemičnimi skupinami, ki se vežejo na CO₂, kar pomeni velik napredek v primerjavi s tradicionalnimi filtri iz tekočih aminov energiesmedia.comatoco.com.
- MOF-i (kovinsko-organski ogrodji): MOF-i so sestavljeni iz kovinskih atomov, povezanih z organskimi vezniki, ki tvorijo odprto mrežo z notranjo površino tako veliko, da “ima že en sam gram enako površino kot nogometno igrišče” energiesmedia.com. Znanstveniki lahko pore MOF-ov okrasijo s funkcionalnimi skupinami (kot so amini ali druge reaktivne skupine), da selektivno zajamejo CO₂. MOF-i se za zajem CO₂ preučujejo že več kot desetletje, a nove formulacije dosegajo še boljše rezultate. Na primer, konec leta 2024 je ekipa z UC Berkeley pod vodstvom prof. Jeffreyja Longa odkrila MOF, ki lahko zajema CO₂ iz vročih dimnih plinov – pri 300 °C, kar je precej nad mejami običajnih materialov news.berkeley.edu. Ta MOF, znan kot ZnH-MFU-4𝓁, uporablja v svojih porah cinkov hidrida (ZnH) namesto aminov, kar se je izkazalo za izjemno stabilno pri visokih temperaturah news.berkeley.edu. “Naše odkritje bo spremenilo način razmišljanja znanstvenikov o zajemu ogljika. Ugotovili smo, da lahko MOF zajame CO₂ pri doslej nepredstavljivo visokih temperaturah … kar prej ni veljalo za mogoče,” je povedal dr. Kurtis Carsch, soavtor študije news.berkeley.edu. Material je dosegel več kot 90 % zajema CO₂ v simuliranih izpušnih plinih (raven, imenovana “globoki zajem”), celo pri ~300 °C, s kapaciteto, primerljivo z najboljšimi sorbenti na osnovi aminov news.berkeley.edu. To je prelomnica za industrije, kot sta cementarna in jeklarna, kjer temperature dimnih plinov pogosto presegajo 200–400 °C news.berkeley.edu. Namesto vgradnje zapletenih hladilnih sistemov za uporabo običajnega zajema, bi lahko takšni visokotemperaturni MOF-i nekoč postali del samih dimnikov. Kot je poudaril prof. Long, “To delo dokazuje, da je z ustrezno funkcionalnostjo – tukaj s cinkovimi hidridi – mogoče hitro, reverzibilno in visoko zmogljivo zajemanje CO₂ tudi pri visokih temperaturah, kot je 300 °C” news.berkeley.edu. Raziskovalci zdaj preučujejo različice tega MOF-a in prilagajajo njegove kovinske centre za ciljanje drugih plinov ali še večjo zmogljivost news.berkeley.edu.
- COF-i (kovalentni organski okvirji): COF-i so podobni MOF-om, vendar brez kovin – sestavljeni so izključno iz lahkih elementov (C, H, N, O), povezanih z močnimi kovalentnimi vezmi. To jih lahko naredi bolj odporne na določene pogoje. Oktobra 2024 je ekipa pod vodstvom prof. Omarja Yaghija (izumitelja MOF-ov/COF-ov) in prof. Laure Gagliardi predstavila COF-999, nov COF za zajemanje CO₂, ki je raziskovalce osupnil s svojo zmogljivostjo pme.uchicago.edu. COF-999 je porozna mreža, katere heksagonalni kanali so “okrašeni s poliamini” – v bistvu dolge verige aminskih skupin, ki rastejo znotraj por pme.uchicago.edu. Ti amini delujejo kot molekularne kljuke za CO₂. Pri testih na UC Berkeley je že majhen vzorec COF-999 lahko popolnoma odstranil CO₂ iz zraka. “V material smo spustili berkeleyski zrak – kar zunanji zrak – da bi videli, kako se bo obnesel, in bilo je čudovito. Popolnoma je očistil zrak CO₂. Vse,” je poročal prof. Yaghi news.berkeley.edu. Po navedbah raziskovalcev lahko 200 gramov COF-999 (približno pol funta) zajame 20 kg CO₂ na leto, kar je približno toliko, kot ga absorbira odraslo drevo news.berkeley.edu. Pomembno je, da je COF-999 izjemno stabilen: pokazal je brez degradacije v 100 ciklih zajemanja in sproščanja CO₂ pme.uchicago.edu. “Zelo je stabilen tako kemijsko kot termično in ga je mogoče uporabiti vsaj 100 ciklov,” je povedala prof. Gagliardi pme.uchicago.edu. Ta vzdržljivost rešuje velik problem – številni prejšnji materiali so se po večkratni uporabi razgradili, še posebej zaradi vode ali onesnaževal v zraku. Ogrodje COF-999 je zgrajeno iz olefinskih (ogljik-ogljik) vezi, ki so med najmočnejšimi v kemiji news.berkeley.edu. Za razliko od nekaterih MOF-ov, ki so razpadli v vlažnem zraku ali bazičnih pogojih, ta COF prenese vodo, kisik in druge pline news.berkeley.edu. “Zajemanje CO₂ iz zraka je zelo zahtevno – potrebujete veliko kapaciteto, visoko selektivnost, odpornost na vodo, nizko temperaturo regeneracije, možnost povečave … To je velik izziv,” je pojasnil Yaghi, “Ta COF ima močno ogrodje, zahteva manj energije in pokazali smo, da prenese 100 ciklov wbrez izgube kapacitete. Noben drug material ni pokazal takšne zmogljivosti” news.berkeley.edu. Pravzaprav je Yaghi COF-999 označil kot “v bistvu najboljši material za neposredno zajemanje zraka” do danes news.berkeley.edu. Vnos CO₂ je do 2 milimola na gram sorbenta, kar ga uvršča med najboljše trdne sorbente news.berkeley.edu. In ker CO₂ sprošča že pri segrevanju na približno 60 °C (140 °F), bi lahko za regeneracijo potencialno uporabil nizkotemperaturne vire toplote news.berkeley.edu. Ekipa že uporablja AI tehnike za načrtovanje še boljših ogrodij, z namenom razviti materiale, ki bi lahko zajeli “dvakrat več CO₂” preden bi potrebovali regeneracijo pme.uchicago.edu. Takšno odkrivanje z uporabo umetne inteligence je vse večji trend: na primer, raziskovalci z University of Illinois Chicago in Argonne National Lab so pred kratkim uporabili računalniški okvir za pregled 120.000 hipotetičnih MOF struktur in prepoznali obetavne za zajem CO₂ energiesmedia.com. Yaghijev laboratorij je prav tako ustanovil startup Atoco, da bi komercializiral te retikularne materiale za zajemanje ogljika.
- Trdni sorbenti in drugi materiali: Poleg MOF-ov in COF-ov se preizkuša vrsta novih trdnih sorbentov. Sem spadajo modificirani zeoliti, porozni polimeri, ionsko-izmenjevalne smole in celo materiali, navdihnjeni po naravi. Mnogi so funkcionalizirani z aminskimi skupinami za kemijsko vezavo CO₂. Cilj je doseči visoko kapaciteto in selektivnost za CO₂ ob manjši porabi energije za regeneracijo kot pri tekočih aminskih raztopinah. Nekatera zagonska podjetja raziskujejo sorbente na osnovi encimov ali elektrokemijsko zajemanje CO₂ (uporaba elektrike za sprožitev sproščanja CO₂ namesto toplote). Drugi, kot je Heirloom Carbon v ZDA, uporabljajo drugačen pristop: uporabo naravno prisotnih mineralov. Heirloom razprostira kalcijev oksid (pridobljen iz apnenca), ki pasivno absorbira CO₂ iz zraka z vračanjem v kalcijev karbonat, nato ga segrejejo, da sprostijo čist CO₂ in regenerirajo oksid. Ta pristop mineralnega kroženja izkorišča poceni, obilne materiale (v bistvu pospešeno preperevanje apnenca). V letih 2023–2024 je Heirloom pritegnil pomembne naložbe za širitev – zbral je več kot 150 milijonov dolarjev – in gradi svoje prve komercialne obrate businesswire.com, heirloomcarbon.com. Čeprav je počasnejši od sistemov z ventilatorji, je mineralni DAC lahko poceni in deluje na toploto; Heirloom trdi, da lahko doseže stroške odstranitve pod 100 $/tono pri večjem obsegu. Medtem so membrane za zajemanje CO₂ doživele postopne izboljšave, čeprav večinoma delujejo za koncentrirane pline. Raziskovalci razvijajo tudi hibridne sorbente (na primer vezava encimov ali tekočinam podobnih materialov na trdne nosilce), da bi združili najboljše lastnosti vsakega. Krajina materialov se hitro širi, pri čemer pomagajo AI dizajn in visokoprepustno testiranje. Kot je zapisal en energetski medij, “sofisticirani kovinsko-organski ogrodji… delujejo kot molekularne spužve”, in v kombinaciji s pametnim procesnim inženiringom (kot so cikli z vakuumskim nihanjem) so novi sistemi v laboratorijskih testih dosegli do 99 % odstranitve CO₂ – precej nad 50–90 %, kolikor je značilno za starejšo tehnologijo energiesmedia.com. Skratka, napredni materiali omogočajo, da je zajemanje ogljika učinkovitejše (zajamejo večji delež CO₂, >95–99 % v nekaterih primerih) ob manjši porabi energije. Na primer, en nov MOF filter je dosegel enako stopnjo zajema CO₂ z okoli 17 % manj energije in 19 % nižjimi stroški v primerjavi s konvencionalnimi aminskimi sistemi energiesmedia.com. Vsi ti napredki so ključni, saj manjša poraba energije pomeni cenejše delovanje in manjši ogljični odtis samega procesa zajemanja.
Inovativni procesi zajemanja CO₂ in sinergije
Vzporedno z novimi materiali inženirji na novo izumljajo kako zajemati in sproščati CO₂, s čimer postaja postopek bolj praktičen. Tradicionalno zajemanje ogljika pogosto uporablja adsorpcijo s temperaturnim ali tlačnim nihanjem – sorbent izpostavite plinu, da adsorbira CO₂, nato pa spremenite pogoje (ga segrejete ali znižate tlak), da sprosti CO₂ za shranjevanje. Nove tehnike izboljšujejo ta cikel:
- Sinergija vlažnega nihanja in pridobivanja vode: Prelomna ideja leta 2024 je bila uporaba vodne pare za pomoč pri desorpciji CO₂. V članku, objavljenem v Nature Communications (november 2024), so raziskovalci pokazali, da lahko dodatek izbruha vlage drastično zmanjša energijo, potrebno za regeneracijo DAC sorbentov nature.com. Njihova metoda zajame tako vodo kot CO₂ iz zraka s trdnim aminskim sorbentom; nato pri približno 100 °C vpeljejo koncentrirano vodno paro, ki učinkovito izrine CO₂ s sorbenta. Postopek je dal 97,7 % čist CO₂ (pripravljen za shranjevanje ali uporabo) in hkrati proizvedel svežo vodo, vse brez potrebe po vakuumskih črpalkah ali parnih kotlih z visokim tlakom nature.com. Pravzaprav je bil preprost lokalni izpiranje s paro dovolj za povrnitev 98 % zajetega CO₂ z okoli 20 % manjšo porabo energije nature.com. Še bolj impresivno je, da so prikazali prototip, ki ga v celoti poganja sončna toplota, kar kaže na potencial DAC enot, ki delujejo na obnovljivo energijo v oddaljenih območjih nature.com. Ta koncept »distribuiranega DAC« – uporaba sončne svetlobe in okoliške vlage – bi lahko omogočil cenovno dostopno odstranjevanje ogljika v območjih s pomanjkanjem vode in hkrati proizvajal vodo. To je domiselna rešitev problema: voda je običajno obravnavana kot onesnaževalo pri zajemanju CO₂ (vlažen zrak zmanjša učinkovitost mnogih sorbentov), tukaj pa voda postane prednost pri sproščanju CO₂.
- Energijsko učinkovita regeneracija: Drugo področje je povečanje učinkovitosti pri sproščanju CO₂. En primer je integracija toplote. Na prvem projektu zajema ogljika v cementarni na svetu na Norveškem (o katerem bomo govorili kasneje) so inženirji uvedli sistem za rekuperacijo toplote pri zajemu ogljika: odpadna toplota iz kompresorja CO₂ se reciklira za proizvodnjo pare, ki pomaga poganjati aminski čistilec in zagotavlja približno tretjino potrebne toplote za regeneracijo man-es.com. Z vnovično uporabo toplote, ki bi sicer šla v nič, sistem bistveno zmanjša energetsko kazen zajema man-es.com. Digitalna optimizacija procesa je tudi skrajšala zagonske čase in odpravila nekatere nepotrebne komponente, zaradi česar je sistem bolj prilagodljiv pri delovanju man-es.comman-es.com. Podobno številni novi sistemi za zajem uporabljajo vakuumsko ali tlačno nihajočo adsorpcijo z naprednimi sorbenti, da se izognejo segrevanju: ustvarijo vakuum, da sprostijo CO₂ iz sorbenta pri sobni temperaturi in tako prihranijo energijo. Nekatere zasnove izmenjujejo med dvema ali več plastmi sorbenta, tako da ena zajema, medtem ko se druga regenerira, kar omogoča neprekinjeno delovanje (tako delujejo moduli Climeworks DAC, ki za regeneracijo filtrov uporabljajo nizkotlačno paro ali vakuum).
- Elektrokemijski in katalitski pristopi: Poleg toplotnih/tlačnih nihanj podjetja inovirajo z električno gnanimi sistemi za zajem CO₂. Na primer, MIT-jeva spin-off družba Verdox razvija elektro-nihajočo adsorpcijo, kjer napetost spremeni afiniteto materiala do CO₂ – v bistvu “napolnite” sorbent, da pobere CO₂, nato pa ga “izpraznite”, da CO₂ sprosti, brez večjega segrevanja. To bi lahko poganjala obnovljiva elektrika in modularno povečevala obseg. Drugi raziskovalci dodajajo katalizatorje v sisteme na osnovi topil, da zmanjšajo energijo, potrebno za sproščanje CO₂ (npr. encimi karboanhidraze ali kovinski katalizatorji, ki pomagajo razbiti vez CO₂-amin pri nižjih temperaturah). Čeprav so ti pristopi večinoma še v fazi raziskav in razvoja, predstavljajo obetavno področje za zmanjšanje energetskih stroškov zajema z uporabo pametnejše kemije namesto grobe toplote.
- Hibridni sistemi (CCUS): Nekatere nove postavitve združujejo zajemanje CO₂ z neposredno uporabo, da izboljšajo ekonomsko upravičenost. Na primer, obstajajo zasnove za neposredno zajemanje CO₂ iz zraka za goriva, kjer se CO₂, pridobljen iz zraka, dovede v reaktor (z zelenim vodikom) za proizvodnjo sintetičnih goriv. Obstajajo pilotni projekti, ki povezujejo DAC enote z sintezo goriv ali s proizvodnjo betona (mineralizacija CO₂ v gradbene materiale). V enem izmed pomembnih projektov bo tehnologija DAC podjetja Carbon Engineering združena s sintezo goriv podjetja Air Company v predlaganem obratu za proizvodnjo letalskega goriva iz atmosferskega CO₂. Drug hibridni koncept je BECCS (bioenergija s CCS), kjer elektrarne na biomaso zajemajo svoje emisije CO₂ – s čimer dosegajo neto negativne emisije, saj CO₂ izvira iz atmosferskega ogljika, ki so ga rastline vezale. Takšne inovacije so še v povojih, vendar bi lahko ustvarile prihodkovne tokove (goriva, izdelki), ki bi pokrili stroške zajemanja in pomagali pri širjenju tehnologije.
Splošna tema je učinkovitost in integracija: CO₂ zajemne enote postajajo pametne naprave, ki izkoriščajo naravne procese (kot so kroženje vode, odpadna toplota ali obnovljiva energija) za zajem CO₂ z minimalno porabo energije. Ti procesni preboji, skupaj z naprednimi materiali, prinašajo rekordne dosežke v laboratorijih in zgodnjih demonstracijah. Na primer, z uporabo prilagojenega MOF filtra in vakuumskega cikla je ena ekipa nedavno dosegla 99 % odstranitev CO₂ v laboratorijskih testih ob približno 17 % manjši porabi energije kot starejše metode energiesmedia.com, energiesmedia.com. Vse te izboljšave nas približujejo sanjam o stroškovno učinkovitem zajemanju ogljika v velikem obsegu.
Zajemanje ogljika pri viru: čiščenje industrije
Zajemanje CO₂ iz točkovnih virov – kot so elektrarne, tovarne in rafinerije – je ključen del podnebnega ukrepanja. Ti viri proizvajajo CO₂ v visokih koncentracijah in velikih količinah, zato lahko zajemanje tukaj prepreči, da bi velike emisije sploh dosegle zrak. Več pomembnih dogodkov v letih 2024–2025 je spodbudilo zajemanje ogljika iz točkovnih virov:
- Cement in jeklo – Prvi projekti v polnem obsegu: V začetku leta 2025 je norveški projekt zajema in shranjevanja ogljika Longship dosegel zgodovinski mejnik: objekt Brevik CCS je postal prva svetovna naprava za zajem CO₂ v polnem obsegu v cementarni ccsnorway.com. Po zaključku gradnje konec leta 2024 je Brevik CCS začel zajemati CO₂ iz cementarne Heidelberg Materials v Breviku na Norveškem. Do maja 2025 je že varno zajel prvih 1.000+ ton CO₂ med zagonskimi testi ccsnorway.com. Ko bo popolnoma operativen, bo zajel 400.000 ton CO₂ na leto, kar bo odpravilo približno 50 % emisij obrata man-es.com. Ta CO₂ se na lokaciji utekočini in pošlje v stalno skladišče pod Severno morje kot del projekta Northern Lights ccsnorway.com. To je preboj za težko industrijo – kot je izjavila Gassnova (norveška agencija za CCS), “Cementni sektor predstavlja 7–8 % svetovnih emisij CO₂… Zajem procesnih emisij iz te industrije je bil dolgo časa izjemno zahteven. Dejstvo, da Brevik CCS zdaj dejansko zajema CO₂, je preboj… tehnološko in industrijsko” ccsnorway.com. To dokazuje, da je mogoče zajeti tudi industrijski CO₂, ki ga je težko zmanjšati, v velikem obsegu. Naslednji v vrsti je norveški obrat za predelavo odpadkov v energijo v Oslu, ki naj bi začel z zajemom CO₂ (~400.000 ton/leto) leta 2026, kar dodatno dokazuje CCS v različnih sektorjih.
- Zajetje pri visokih temperaturah za industrijo: Ena glavnih ovir za industrije, kot sta jeklarstvo in cementarna, je bila, da so njihovi izpušni plini preveč vroči za običajne CO₂ čistilce (ki zahtevajo, da se plini ohladijo na približno 40–60 °C). Hlajenje teh plinov zahteva energijo in vodo, kar ovira uvedbo news.berkeley.edu. Novi cinkov hidridski MOF z UC Berkeley (omenjen prej) se tega loteva neposredno: CO₂ zajema pri 300 °C, kar je značilno za izpušne tokove cementarn/jeklaren news.berkeley.edu. Pri testih, ki so simulirali prave izpušne pline (20–30 % CO₂, prisotni tudi drugi plini), je ta MOF ujel več kot 90 % CO₂ tudi pri temperaturah, podobnih pečem news.berkeley.edu. Takšni materiali bi lahko omogočili nadgradnjo sistemov za zajemanje na industrijskih pečeh brez dodajanja velikih hladilnikov. Kot je poudaril dr. Carsch, to odpira »nove smeri v ločevalni znanosti« – načrtovanje sorbentov, ki delujejo v ekstremnih pogojih news.berkeley.edu. Zaenkrat večina projektov za zajemanje na viru še vedno uporablja izboljšana aminska topila ali zajemanje na osnovi amonijaka, vendar tudi ti napredujejo. Kitajska je na primer leta 2024 napovedala, da bo pilotno preizkusila zajemanje ogljika na več termoelektrarnah na premog do leta 2027, skupaj s preizkusi sosežiga biomase in amonijaka za zmanjšanje emisij spglobal.com. Kitajski inženirji so razvili lastne sisteme za zajemanje na osnovi topil in celo membranske kontaktorje za izpušne pline elektrarn. Z rastjo politične podpore (kitajska smernica iz leta 2024 je vključila CCUS v uradni načrt za razogljičenje climateinsider.com), kmalu pričakujemo demonstracijske enote za zajemanje v velikem obsegu na termoelektrarnah na premog in plin v Aziji.
- Elektrarne na zemeljski plin z CCS: V ZDA in Združenem kraljestvu napredujejo načrti za izgradnjo prvih plinskih elektrarn s popolnim zajemanjem ogljika. V britanski regiji Teesside projekt Net Zero Teesside načrtuje opremiti novo plinsko elektrarno s CCS do konca tega desetletja, pri čemer bo CO₂ shranjen v podmorska skladišča v Severnem morju. V ZDA je NET Power (ameriški startup) razvil Allam-cikel elektrarno, ki že v osnovi proizvaja čist tok CO₂ z zgorevanjem zemeljskega plina s čistim kisikom v CO₂ mediju – v bistvu gre za energetski cikel, ki proizvaja tekoči CO₂, pripravljen za shranjevanje. 300 MW NET Power elektrarna naj bi začela obratovati v Teksasu do leta 2026 in bi lahko postala prva plinska elektrarna brez emisij te vrste. Ti integrirani načrti bi lahko omogočili čisto energijo ob skoraj 100-odstotnem zajemu proizvedenega CO₂.
- Cenejša topila in modularni sistemi: Številna podjetja razvijajo postopno boljšo tehnologijo zajemanja na viru – na primer, Mitsubishi Heavy Industries in Aker Carbon Capture sta obe uvedli izboljšane aminske sisteme topil, ki zmanjšajo porabo energije za približno 30 % v primerjavi s starejšimi amini, zahvaljujoč lastni kemiji, ki CO₂ veže prav tako močno, a ga lažje sprosti. Modularne enote za zajemanje (na premičnih podstavkih) se tržijo tako, da lahko zajamejo, recimo, 30–100 ton CO₂ na dan iz manjših industrijskih virov (kot so tovarne etanola ali cementarne) brez obsežne infrastrukture. Te manjše enote je mogoče podvajati za povečanje zmogljivosti. Na Japonskem je vlada postavila cilj, da do leta 2030 zajame 6–12 milijonov ton CO₂ na leto (tudi iz industrije) in financira raziskave in razvoj naslednje generacije topil ter adsorpcijskih metod iea.org. Cilj je, da bi zajemanje ogljika postalo plug-and-play za številne obrate, namesto da bi vsakič gradili posebne mega projekte.
Na splošno se zajemanje ogljika na viru v letih 2024–2025 preveša iz pilotne faze v dejanske projekte, ki prestrezajo CO₂ iz industrijskih obratov. S prvimi tovrstnimi obrati, kot je Brevik, ki dokazujejo, da je to mogoče, je zdaj poudarek na zniževanju stroškov in porabe energije – pri čemer bodo novo razviti materiali in procesi igrali veliko vlogo. Končna vizija je, da bi lahko v bližnji prihodnosti termoelektrarna na premog ali cementarna preprosto namestila modularni sistem za zajemanje, napolnjen z naprednimi sorbenti (morda MOF peleti ali podobno), ki lahko odstranijo več kot 90 % CO₂ tudi iz vročih, umazanih izpustov, nato pa ta CO₂ reciklirajo v izdelke ali ga varno shranijo pod zemljo. Ko se te rešitve uveljavijo, lahko bistveno zmanjšajo ogljični odtis ključnih industrij v času prehoda na čistejše alternative.
Zajemanje neposredno iz zraka: odstranjevanje CO₂ iz zraka
Medtem ko zajemanje na viru preprečuje nove emisije, zajemanje neposredno iz zraka (DAC) cilja na dejansko zmanjšanje CO₂, ki je že v ozračju. DAC pogosto primerjajo z “atmosferskim sesalcem” – kar je zahtevna naloga, saj je CO₂ le približno 0,04 % zraka. Toda v letih 2024–2025 je DAC dosegel oprijemljiv napredek, saj so začeli obratovati novi obrati in boljši sorbenti so postopek naredili bolj izvedljiv.
Povečevanje obratov DAC: Maja 2024 je švicarsko podjetje Climeworks zagnalo največji obrat DAC doslej, imenovan Mammoth, na Islandiji climeworks.com. Mammoth je približno 10-krat večji od prejšnjega obrata Orca podjetja Climeworks. Ko bo v celoti deloval, bo njegovih 72 modularnih zbiralnikov CO₂ iz zraka zajelo do 36.000 ton CO₂ na leto climeworks.com. Obrat deluje na islandsko obnovljivo geotermalno energijo; po zajetju CO₂ prevzame islandski partner Carbfix, ki ga vbrizga globoko pod zemljo, kjer se mineralizira v kamen climeworks.com. Mammoth je leta 2024 začel z namestitvijo 12 svojih zbiralnih enot in začel »zajemati svoj prvi CO₂«, dokončanje pa je predvideno do konca leta 2024 climeworks.com. Soustanovitelj Climeworks Jan Wurzbacher je to označil kot »še en dokaz v naši poti povečevanja zmogljivosti do megatonske do leta 2030 in gigatonske do leta 2050«, pri čemer je poudaril, da podjetje pridobiva neprecenljive izkušnje iz prakse, kako optimizirati DAC v večjih merilih climeworks.com. Climeworks ima namreč že sedem let izkušenj z delovanjem na terenu in iz svojih obratov dnevno obdela 200 milijonov podatkovnih točk za izboljšanje učinkovitosti climeworks.com. Ugotovitve iz Mammotha bodo prispevale k še večjim projektom: Climeworks je del treh predlaganih »megatonskih« središč DAC v Združenih državah, ki jih je leta 2023 izbralo ameriško ministrstvo za energijo za začetno financiranje climeworks.com. Največji med njimi, Project Cypress v Louisiani, je v začetku leta 2023 prejel 50 milijonov dolarjev za zagon inženiringa; predvideno je, da bo po izgradnji zajel 1 milijon ton CO₂ na leto climeworks.com. Ta ameriška središča DAC želijo izkoristiti obilico obnovljive energije in geološkega skladiščenja za drastično povečanje obsega DAC.
ZDA še posebej močno stavijo na DAC. Leta 2022 je vlada namenila 3,5 milijarde dolarjev za regionalna središča DAC. Do konca leta 2024 je Ministrstvo za energijo začelo nov krog financiranja v višini 1,8 milijarde dolarjev za podporo do 9 novih obratov DAC, od srednje velikih (z zajemom 2.000–25.000 ton/leto) do velikih (≥25.000 ton/leto), skupaj z infrastrukturo “središča” za povezavo s skladiščnimi ali uporabnimi lokacijami energy.gov. Ta program izrecno išče “transformativne” tehnologije DAC in bo pomagal obetavnim zasnovam premostiti vrzel med pilotno in komercialno stopnjo energy.gov. Ministrica za energijo Jennifer Granholm je poudarila, da bo široka uvedba DAC ključna za ameriške podnebne cilje in novo čisto industrijo. Nekaj odmevnih projektov je že v teku: Podjetje Occidental Petroleum’s 1PointFive (v partnerstvu s Carbon Engineering) je leta 2024 prejelo nagrado do 500 milijonov dolarjev od DOE za izgradnjo obrata DAC v južnem Teksasu 1pointfive.com. Začetnih 50 milijonov dolarjev bo namenjenih inženiringu in opremi za obrat, zasnovan za zajem 500.000 ton CO₂ na leto iz zraka, s ciljem povečanja na 1 milijon ton/leto in sčasoma do 30 milijonov/leto na tej lokaciji 1pointfive.com. “Velikopotezni DAC je ena najpomembnejših tehnologij, ki bodo organizacijam in družbi pomagale doseči neto ničlo,” je dejala izvršna direktorica Occidental Vicki Hollub, pohvalila podporo DOE in izrazila zaupanje v zagotavljanje “odstranjevanja CO₂ v podnebno pomembnem obsegu” 1pointfive.com. Središče DAC v južnem Teksasu bo uporabljalo visokotemperaturni postopek DAC podjetja Carbon Engineering (ki uporablja raztopine kalijevega hidroksida in ogromne kontaktorje za absorpcijo CO₂, nato pa regenerira čist tok CO₂ s kalcinacijo). Pomembno je, da ima lokacija King Ranch, TX, podzemne slane formacije, ki lahko shranijo do 3 milijarde ton CO₂, kar omogoča desetletja delovanja 1pointfive.com. Z združitvijo zajema in skladiščenja na eni lokaciji bo to poenostavilo logistiko in bi lahko postalo vzorec za prihodnje “farme” DAC.Globalna udeležba: DAC ni le ameriško/evropski podvig. Julija 2024 je Kitajska objavila, da je “CarbonBox”, njen prvi doma razviti DAC modul, uspešno prestal preizkuse zanesljivosti news.cgtn.com. CarbonBox, ki sta ga razvila Univerza Shanghai Jiao Tong in državno podjetje CEEC, je enota v velikosti transportnega kontejnerja, ki lahko iz zraka zajame več kot 100 ton CO₂ na leto, z navedeno učinkovitostjo zajema 99 % news.cgtn.com. Po poročilih gre za največji DAC modul v Aziji doslej, več enot pa bi lahko modularno namestili za dosego milijonskih količin letno news.cgtn.com. Vsako enoto CarbonBox, ki je približno velika kot standardni kontejner, je mogoče izdelati in preizkusiti v tovarni ter nato poslati na lokacijo – zelo podoben pristop, kot ga za modularno uvedbo DAC predvidevata Climeworks ali Carbon Engineering. Kitajsko zanimanje za DAC se ujema z njeno ogromno zmogljivostjo obnovljivih virov energije, ki bi lahko poganjali te sisteme. Drugod vstopajo na področje tudi zagonska podjetja iz Kanade, Avstralije in Bližnjega vzhoda. Na primer, CarbonCapture Inc. v ZDA razvija modularne DAC enote z uporabo MOF sorbentov in ima projekt v Wyomingu, kjer uporablja obnovljivo energijo in mineralno shranjevanje. V Keniji podjetje Octavia Carbon namerava zgraditi prvo afriško DAC tovarno (in je bilo izbrano za finalista XPRIZE), pri čemer izkorišča geotermalno energijo iz Vzhodnoafriškega jarka. Področje postaja resnično globalno, z izmenjavo znanja prek pobud, kot sta Mission Innovation “Carbon Dioxide Removal” in tekmovanje XPRIZE.
Prelomni sorbenti za DAC: Že smo govorili o COF-999, novem vodilnem sorbentu za DAC, ki je “popolnoma očistil zrak CO₂” v testih news.berkeley.edu. Takšni materiali bodo ključni za izboljšanje DAC. Ko je Climeworks začel pred desetletjem, je uporabljal komercialne sorbentne filtre (trdne podprte amine), ki so zajeli nekaj deset miligramov CO₂ na gram filtra. Novi MOF-i in COF-i lahko zajamejo stotine miligramov na gram, kar pomeni potencialno desetkratno povečanje zmogljivosti. To pomeni manjše, učinkovitejše enote DAC. Stabilnost COF-999 v vlažnem zraku prav tako rešuje veliko težavo – prejšnji sorbenti za DAC so se pogosto razgradili zaradi vlage ali pa je bilo treba zrak predhodno sušiti (kar pomeni izgubo energije) nature.com. Z vodoodpornimi sorbenti, kot je COF-999, lahko enote DAC delujejo v resničnem zunanjem zraku brez obsežne predobdelave. Druga obetavna smer je ciljanje na regeneracijo pri nižjih temperaturah. Nekateri novi sorbenti se lahko regenerirajo pri 80–100 °C, kar pomeni, da bi lahko cikel DAC poganjala odpadna toplota ali sončna toplota (kot je pokazala študija v Nature z izpiranjem z vodno paro pri ~100 °C nature.com). Tako se izognemo dodatnemu kurjenju goriva za zagotavljanje toplote, kar naredi neto ogljično bilanco ugodnejšo. Več raziskovalnih skupin raziskuje tudi neposredno zajemanje zraka s kovinskimi oksidi, ki sproščajo CO₂, ko so elektrokemično reducirani, kar ponuja alternativo toplotnemu ciklu.
Stroškovna in energetska pot: Zgodovinsko gledano je bil DAC zelo energetsko zahteven – zgodnje enote Climeworks so potrebovale približno 2.000 kWh toplote in 500 kWh elektrike na tono CO₂, stroški pa so bili okoli 600–1000 $ na tono. Nove tehnologije si prizadevajo to močno zmanjšati. Climeworks ni razkril natančnih številk za Mammoth, vendar trdijo, da se vsaka generacija naprav izboljšuje. Pristop Carbon Engineering (visokotemperaturna kemija) ocenjuje porabo energije okoli 8 GJ (2.200 kWh) zemeljskega plina na tono in strošek približno 250 $/tono v njihovi prvi veliki napravi, s potencialom, da pade pod 150 $ z večjo proizvodnjo. Z materiali, kot je COF-999, in izboljšanimi procesi nekateri raziskovalci napovedujejo, da bi DAC lahko padel pod 100 $ na tono v desetletju – to je ključni mejnik za množično uvedbo, saj je to približno strošek, pri katerem postane zajemanje ogljika iz zraka izvedljiva podnebna rešitev ob drugih ukrepih. Vladna podpora pomaga zniževati stroške: ameriški davčni dobropis 45Q zdaj ponuja 180 $ na tono za CO₂, odstranjen iz zraka in shranjen, kar spodbuja zgodnje projekte. Na prostovoljnem ogljičnem trgu so podjetja, kot so Microsoft, Stripe in Shopify, vložila sredstva v DAC prek vnaprejšnjih nakupnih pogodb (prek pobud, kot je Frontier Climate), zdaj plačujejo višje cene, da pomagajo podjetjem povečati obseg in znižati prihodnje stroške.
Omeniti, je Microsoft leta 2023 sklenil dogovor o nakupu 315.000 ton odstranitve CO₂ v desetih letih od podjetij Heirloom in CarbonCapture Inc., kar je močan izraz zaupanja v DAC tehnologijo. Leta 2024 je globalni letalski sektor prek pobude Jet Zero začel vlagati v DAC kot vir ogljičnih dobropisov za izravnavo emisij iz letalskega prometa (na primer, sklad za trajnostni razvoj United Airlines je vložil sredstva v prihodnji DAC obrat). Vse to nakazuje, da neposredno zajemanje zraka, nekoč znanstvenofantastični koncept, hitro postaja industrija. »DAC ni le koncept, temveč oprijemljiva industrija,« je zapisano v poročilu o DAC vrhu Climeworks 2023 climeworks.com. Kljub temu so potrebne razsežnosti ogromne – nekatere študije predlagajo milijarde ton na leto odstranitve do sredine stoletja, da bi bistveno omejili podnebne spremembe reuters.com. Trenutno smo na ravni kiloton na leto, zato je povečanje za 1.000- ali 1.000.000-krat velik izziv, ki je pred nami. Nagrada XPRIZE za odstranjevanje ogljika 2025 bo podelila 50 milijonov dolarjev ekipam, ki lahko pokažejo izvedljive poti do odstranitve 1.000+ ton/dan, kar poudarja, kako nujna in obsežna je potreba.
Vladne in zasebne pobude, ki spodbujajo napredek
Ob zavedanju pomena zajemanja CO₂ so vlade in industrije po vsem svetu v zadnjih dveh letih začele velike pobude:
- Združene države Amerike – »Moonshot za zajemanje ogljika«: ZDA so postale vodilne pri financiranju zajemanja in odstranjevanja ogljika. Poleg omenjenega programa DAC hub ($3,5 milijarde) Urad za fosilno energijo in upravljanje z ogljikom Ministrstva za energijo vlaga tudi v zajemanje ogljika na izvoru – na primer v raziskave in razvoj naslednje generacije zajemanja za plinske elektrarne in industrijske obrate, pilotni projekti, kot je Project Cypress, pa bodo zajemali tudi iz etanolskega obrata poleg DAC. Leta 2024 je DOE napovedal tudi 2,6 milijarde dolarjev za širitev infrastrukture za transport in shranjevanje CO₂ (npr. cevovodi in skladiščne vrtine) efifoundation.org, saj je zajemanje CO₂ smiselno le, če ga lahko varno shranite ali uporabite. Širši zakon o podnebju Bidenove administracije (Zakon o zmanjšanju inflacije) je znatno povečal davčno olajšavo 45Q (zdaj do 85 $/tono za shranjeni CO₂ na izvoru in 180 $/tono za shranjeni DAC CO₂), kar je spodbudilo val načrtovanih projektov zajemanja ogljika v energetiki, proizvodnji etanola in industriji, saj podjetja želijo pridobiti dobropise. Na primer, več plinskih elektrarn v Louisiani in Kaliforniji zdaj razmišlja o dodajanju enot za zajemanje, da bi uveljavljali 45Q. Vlada še naprej podpira tudi izboljšano pridobivanje nafte (EOR) s CO₂ – čeprav je sporno, CO₂-EOR (vbrizgavanje zajetega CO₂ v naftna polja za povečanje proizvodnje nafte) dejansko shrani nekaj CO₂ in lahko zagotovi prihodke za pokritje stroškov zajemanja. Nekaj CO₂ iz teksaškega DAC huba bo sprva morda šlo za EOR. Poleg tega ZDA financirajo shranjevalne hube (kot so slane formacije na obali Mehiškega zaliva in Srednjem zahodu), ki lahko sprejmejo CO₂ iz več zajemnih lokacij. Vsi ti ukrepi ustvarjajo ekosistem za upravljanje z ogljikom.
- Evropa – Politika in projekti: EU in Združeno kraljestvo prav tako močno vlagata v zajemanje ogljika, s poudarkom na razogljičenju industrije. Vlada Združenega kraljestva je leta 2023 izbrala dva industrijska grozda (Humber in Liverpool Bay) kot grozda CCUS prvega tira, ki bosta prejela financiranje in podporo. Ta grozda načrtujeta opremljanje več tovarn in elektrarn z zajemanjem CO₂ do okoli leta 2030, povezano s skupnimi cevovodi za CO₂, ki vodijo do skladiščenja na morju v Severnem morju. Med projekti sta elektrarna Drax bioenergija z zajemanjem in shranjevanjem ogljika (BECCS) – cilj je zajeti 8 milijonov ton/leto iz elektrarne na biomaso – in elektrarna Net Zero Teesside z zajemanjem ogljika. Inovacijski sklad EU je financiral več projektov CCS, kot so enota za zajemanje ogljika v tovarni Dyneema na Nizozemskem in projekti DAC, v katere so vključeni Climeworks in Carbfix na Islandiji (ki sta pomagala pri izgradnji Orca in Mammoth) climate.ec.europa.eu. Leta 2024 je EU predlagala tudi zavezujoč cilj za odstranitev 5–10 % emisij prek CDR do leta 2040, kar v bistvu pomeni, da morajo države članice uvesti rešitve, kot so DAC ali pogozdovanje, za odstranjevanje CO₂ iz ozračja climeworks.com. Norveška poleg Longship načrtuje tudi “Longship 2” za širitev infrastrukture za CO₂ in morebitno dodajanje več zajemnih mest (na primer proizvodnja vodika z zajemanjem ogljika). Po vsej Evropi poteka veliko pilotnih obratov – od švicarskega obrata, ki zajema CO₂ iz dimnih plinov sežigalnice odpadkov, do španskega projekta, ki preizkuša nove membrane za zajemanje CO₂ iz cementarne. Pomembno je, da Evropa razvija regulativni okvir za certificiranje odstranjevanja ogljika, da bodo podjetja lahko vlagala v visokokakovostno odstranjevanje (kot je DAC) in jih na preverjen način štela v doseganje podnebnih ciljev.
- Azija in Bližnji vzhod: Videli smo vstop Kitajske v DAC s CarbonBox. Kitajska upravlja tudi nekatere največje pilote zajemanja na izvoru na svetu – na primer obrat v Jiangsuju, ki zajame 500.000 ton/leto iz obrata za pretvorbo premoga v kemikalije za uporabo pri proizvodnji sode bikarbone. Državni velikani, kot je Sinopec, gradijo enote za zajemanje CO₂ na rafinerijah in petrokemičnih obratih (CO₂ uporabljajo za EOR ali kemikalije). Na Bližnjem vzhodu sta Savdska Arabija in ZAE napovedali načrte za obsežno uvajanje zajemanja ogljika kot del svojih zavez za neto ničelne emisije (npr. savdski projekt NEOM vključuje ambicije za DAC, ZAE-jev ADNOC pa širi zajemanje CO₂ iz predelave plina). Omeniti velja, da je bilo zajemanje CO₂ neposredno iz zraka izpostavljeno na COP28 konec 2023/začetek 2024, ki ga je gostil ZAE – na prizorišču je bila celo prikazana delujoča enota DAC. Obe bogati zalivski državi imata idealne pogoje za DAC: poceni zemljišča, veliko sončne energije in geologijo za skladiščenje CO₂. Če se bodo stroški znižali, bomo morda prav tam videli prve “farme” DAC v gigatonskem merilu.
- Zasebni sektor in zagonska podjetja: Številna zagonska podjetja tekmujejo v inovacijah na področju zajemanja ogljika. Poleg že omenjenih (Climeworks, Carbon Engineering/1PointFive, Heirloom, CarbonCapture Inc., Octavia, Verdox) so tu še Global Thermostat (ki je razvil postopek DAC z uporabo aminom prevlečenih poroznih adsorbentov na valovitih ploščah), Svante (uporablja trdne adsorpcijske filtre v rotirajoči postelji za zajemanje na viru; trdijo, da lahko njihovi filtri na osnovi MOF zajamejo CO₂ za manj kot 50 $/tono v industrijskih okoljih) in Mission Zero (s sedežem v Združenem kraljestvu, razvija elektrokemični DAC). Naftna in plinska podjetja vlagajo v številna od teh – Occidental v Carbon Engineering, Chevron v Svante, United Airlines v podjetja za odstranjevanje ogljika itd. Medtem Atoco, zagonsko podjetje, ki ga je ustanovil pionir MOF Omar Yaghi, razvija »nove retikularne materiale« za rešitve tako za zajemanje ogljika kot za pridobivanje vode iz zraka atoco.com. »Naša tehnologija za zajemanje in ločevanje CO₂ iz zraka ali dimnih plinov porabi 50 % manj energije,« pravi izvršni direktor podjetja Atoco, Samer Taha atoco.com. Podjetje je razvilo materiale z izjemno visoko afiniteto do CO₂, kar »drastično zmanjša energijske zahteve in stroške« za zajemanje atoco.com. Takšna izboljšava bi lahko omogočila gospodarnost manjših, modularnih enot za zajemanje v številnih aplikacijah.
Na finančni strani zasebni kapital priteka v zajemanje in odstranjevanje ogljika. Tvegani kapital v zagonska podjetja za odstranjevanje ogljika je močno narasel (na stotine milijonov dolarjev v celotnem sektorju). Podjetja pa ustvarjajo kupčeve klube za zagotavljanje prihodnjega povpraševanja: konzorcij Frontier (ki ga financirajo Stripe, Alphabet, Meta itd.) se je zavezal, da bo v tem desetletju kupil za 1 milijardo dolarjev trajnega odstranjevanja ogljika, s čimer dejansko zagotavlja trg podjetjem, ki lahko zagotovijo preverljivo odstranjevanje CO₂. To je zagonskim podjetjem dalo zaupanje za širitev raziskav in razvoja. Pojavljajo se celo tržnice za kredite za odstranjevanje ogljika, čeprav so količine še majhne in cene visoke (trenutno 500 $+ na tono za kredite DAC).
Vse te pobude – javne in zasebne – kažejo na močan zagon za zajemanje ogljika. Kot je poudaril Global CCS Institute, uvajanje zajemanja ogljika še vedno zaostaja za potrebami za dosego podnebnih ciljev, vendar se ta razkorak z novimi politikami in projekti začenja zmanjševati catf.us. Obstaja občutek, da je trenutek za zajemanje ogljika napočil, ne kot alternativa zmanjševanju emisij, temveč kot nujna vzporedna strategija.
Obeti in strokovna mnenja
Leta 2025 tehnologije za zajemanje in odstranjevanje ogljika prehajajo iz znanstvene fantastike v resničnost, vendar ostajajo pomembni izzivi. Vodilni znanstveniki poudarjajo tako potencial kot omejitve teh tehnologij:
Po eni strani obstaja optimizem. »To je v bistvu najboljši material za neposredno zajemanje zraka,« je o COF-999 povedal Omar Yaghi in izrazil navdušenje nad tem, kako takšni preboji »odpirajo nova obzorja v naših prizadevanjih za reševanje podnebnega problema« news.berkeley.edu. Mnogi na tem področju iskreno upajo, da bo mogoče z nadaljnjimi inovacijami zajemanje ogljika narediti dovolj učinkovito in poceni za globalno uporabo. Vizija je, da bomo čez nekaj desetletij imeli novo industrijo v obsegu sodobne naftne in plinske industrije – a v obratni smeri, ki bo po vsem svetu odstranjevala ogljik iz sistema. To bi lahko vključevalo »velike čistilce zraka« na strateških lokacijah, kot si jih predstavlja prof. Gagliardi, z DAC obrati, ki »bistveno prispevajo k svetovnim prizadevanjem za dosego ogljične nevtralnosti« pme.uchicago.edu. Podnebni modelarji potrjujejo, da bodo negativne emisije iz takšnih tehnologij verjetno potrebne za izravnavo najtežje odstranljivih virov (kot so letalstvo, kmetijstvo in zgodovinske emisije), če želimo ostati blizu 1,5 °C segrevanja.
Po drugi strani pa strokovnjaki opozarjajo, da zajemanja ogljika ne smemo obravnavati kot čudežno rešitev ali izgovor za odlašanje z zmanjševanjem uporabe fosilnih goriv. Dr. Fatih Birol, vodja Mednarodne agencije za energijo, je opozoril, da je »nadaljevanje običajnega poslovanja z nafto in plinom ob upanju, da bo množična uvedba zajemanja ogljika zmanjšala emisije, iluzija«. Z drugimi besedami, zajemanje ogljika je lahko dopolnilo, ne pa nadomestilo za hitro preusmeritev na čisto energijo x.com. Znanstveniki tudi poudarjajo, da odstranjevanje ogljika rešuje ogljikov dioksid, ne pa tudi drugih toplogrednih plinov ali podnebnih vplivov. »Tudi če bi s CDR znižali temperature, svet, ki ga bomo gledali, ne bo enak,« je dejal dr. Carl-Friedrich Schleussner in poudaril, da se vprašanja, kot je dvig morske gladine, ne bodo preprosto obrnila nazaj reuters.com. In zapomniti si moramo obseg: trenutno vse DAC naprave skupaj odstranijo le nekaj tisoč ton CO₂ na leto; narava (gozdovi, prst) odstrani približno 2 milijardi ton; a da bi resnično pomagali podnebnim ciljem, bo morda treba do sredine stoletja odstraniti 7–10 milijard ton na leto reuters.com. To je ogromen izziv – približno desetkratnik trenutnega naravnega odstranjevanja ali tisoče DAC obratov velikosti Mammoth. Za dosego tega bodo potrebne stalne inovacije, naložbe in podporna politika skozi več desetletij.
Glavna ugotovitev razvoja v letih 2024–2025 je, da se je učna krivulja zajemanja ogljika resnično začela. Stroški se postopoma znižujejo, projekti prve vrste pa dokazujejo ključne koncepte. Vidimo prvo cementarno z CCS, prve projekte DAC v merilu megatone, ki so financirani, nove materiale, ki podirajo prejšnje meje (zajemanje CO₂ pri 300 °C; preživijo več kot 100 ciklov; delujejo v vlažnem zraku; zajamejo 99 % CO₂ itd.), in vlade, ki na mizo polagajo resnična sredstva. Vsak uspeh gradi znanje, ki naslednji projekt naredi lažji in cenejši. Kot je zapisano v enem poročilu, se je maraton za izgradnjo industrije odstranjevanja ogljika šele začel, a tekači so končno na štartnih blokih youtube.com.
V prihodnjih letih bodite pozorni na te »megaprojekte« – če bodo projekti, kot sta Project Cypress (ZDA) ali britanski Humber cluster, uspešni, bodo zajemali CO₂ v doslej nevidenih količinah in pokazali, ali se lahko stroški znižajo, kot je pričakovano. Spremljajte tudi tekmovanje XPRIZE Carbon Removal, ki se je leta 2024 skrčilo na 20 finalistov, ki pokrivajo DAC, zajemanje iz oceanov, mineralizacijo in več xprize.org. Zmagovalec (ki bo razglašen leta 2025) mora dokazati odstranitev 1.000 ton CO₂ in izvedljivo pot do povečanja na 1 milijon ton/leto. To tekmovanje je spodbudilo ustvarjalnost in pripeljalo do tega, da so ekipe, kot so Heirloom, Carbfix in druge, v središču pozornosti in financirane cen.acs.org.
Povzemimo: nove strukture in tehnologije za zajem CO₂ hitro nastajajo – od najsodobnejših COF kristalov, ki delujejo kot super-gobe za CO₂ news.berkeley.edu, do velikih inženirskih projektov, ki želijo iz zraka posesati ogljik v merilu megaton climeworks.com. Vsak prispeva delček k reševanju uganke stabilizacije podnebja. Med strokovnjaki prevladuje »previden optimizem.« Da, zajemanje ogljika je tehnično zapleteno in trenutno drago, a napredek v letih 2024–2025 kaže, da človeška iznajdljivost postopoma premaguje te izzive. Kot je prof. Yaghi komentiral o združevanju umetne inteligence s kemijo za oblikovanje boljših sorbentov: »Zelo, zelo smo navdušeni« news.berkeley.edu – in to navdušenje vse bolj delijo podnebni znanstveniki, inženirji, vlagatelji in oblikovalci politik, ki vidijo zajemanje ogljika kot ključno orodje za predajo bivalnega planeta prihodnjim generacijam.
Samo zajemanje ogljika ne bo rešilo sveta, lahko pa nam kupi čas in zmanjša obstoječe onesnaženje, medtem ko opravljamo težko delo razogljičenja. Z prebojnimi tehnologijami, ki jih imamo zdaj na voljo, in še več jih je na obzorju, postaja nekoč teoretična ideja o čiščenju našega ozračja resničnost. Naslednjih nekaj let bo ključnih za množično uvedbo teh rešitev – in če nam uspe, bodo prihodnje generacije morda gledale nazaj in prepoznale to obdobje kot začetek nove dobe odstranjevanja ogljika, ko je človeštvo dobesedno začelo čistiti nebo, da bi pomagalo obnoviti varno podnebno ravnovesje.
Viri: Raziskave in novice o zajemanju ogljika (2024–2025) news.berkeley.edu, pme.uchicago.edu, ccsnorway.com, climeworks.com, 1pointfive.com, atoco.com, reuters.com, vladna obvestila in strokovni komentarji energy.gov, news.berkeley.edu, energiesmedia.com, man-es.com, in ocene IPCC o podnebju news.berkeley.edu, reuters.com.
