- 2024-ben a légköri CO₂ szintje elérte a körülbelül 426 milliomodrészt, ami nagyjából 50%-kal magasabb az iparosodás előtti szintnél.
- A UC Berkeley kutatói kifejlesztettek egy cink-hidrid MOF-ot, a ZnH-MFU-4_l-t, amely képes a CO₂ megkötésére forró füstgázból 300°C-on, több mint 90%-os hatékonysággal, lehetővé téve a közvetlen kéménybe történő integrációt.
- 2024 októberében a COF-999, egy poliamin-díszítésű kovalens szerves váz, teljesen eltávolította a CO₂-t a környezeti levegőből tesztek során; 200 gramm évente körülbelül 20 kilogrammot kötött meg, és 100 cikluson át stabil maradt.
- Egy új MOF szűrő akár 99%-os CO₂ eltávolítást is bemutatott, miközben körülbelül 17%-kal kevesebb energiát és 19%-kal alacsonyabb költséget igényelt, mint a hagyományos amin rendszerek, jelentős energiahatékonysági nyereséget mutatva.
- A Heirloom Carbon ásványi körforgása mészkőből származó kalcium-oxidot használ a CO₂ passzív megkötésére és hő hatására történő felszabadítására, azzal az ígérettel, hogy nagy léptékben a CO₂ eltávolítás költsége tonnánként 100 dollár alatt lehet, és 2023–2024-ben több mint 150 millió dollárnyi finanszírozást kapott.
- Norvégia Brevik CCS projektje 2025-ben kezdte meg a CO₂ megkötését a Heidelberg Materials cementgyárából indítási tesztek során, és évente körülbelül 400 000 tonna megkötésére tervezték; a cseppfolyósított CO₂-t az Északi-tenger alatti tárolóba szállítják a Northern Lights projekt részeként.
- A Climeworks Mammoth DAC üzeme Izlandon 2024-ben indult 72 gyűjtőegységgel, amelyek akár évi 36 000 tonna CO₂-t is képesek megkötni, geotermikus energiával működik, és célja a megatonna kapacitás 2030-ra, illetve gigatonna kapacitás 2050-re.
- Az Egyesült Államok kibővítette a DAC támogatását 3,5 milliárd dollárral a regionális DAC központokra, 1,8 milliárd dollárral akár kilenc új DAC létesítmény finanszírozására, valamint egy 45Q adókedvezménnyel, amely DAC CO₂ tárolás esetén tonnánként akár 180 dollár, pontforrású CO₂ tárolás esetén pedig 85 dollár, kiegészítve 2,6 milliárd dollárral a szállítási és tárolási infrastruktúrára.
- A Project Cypress DAC központ Louisianában évente körülbelül 1 millió tonna CO₂ megkötését tervezi, a King Ranch sósvízi formációkat kihasználva, amelyek akár 3 milliárd tonna tárolására is alkalmasak.
- Kína CarbonBox nevű rendszere lett az első hazai fejlesztésű DAC modul, amely 2024 júliusában sikeresen teljesítette a megbízhatósági teszteket, évente több mint 100 tonna CO₂-t képes megkötni 99%-os hatékonysággal, és moduláris telepítésre tervezték a millió tonnás lépték eléréséhez.
A szén-dioxid megkötés sürgető szükségessége
A szén-dioxid (CO₂) szintje a légkörünkben rekordmagasságban van, ami veszélyes éghajlatváltozást okoz. 2024-ben a CO₂-koncentráció körülbelül 426 milliomodrészre emelkedett – ez nagyjából 50%-kal magasabb, mint az iparosodás előtti szint news.berkeley.edu. A kibocsátás csökkentése létfontosságú, de a szakértők egyetértenek abban, hogy önmagában ez nem lesz elég. Az Éghajlatváltozási Kormányközi Testület (IPCC) szerint több milliárd tonna CO₂-t is el kell távolítanunk a levegőből, hogy elérjük a globális klímacélokat reuters.com, news.berkeley.edu. Itt jönnek képbe a szén-dioxid-leválasztási technológiák: a CO₂-t a forrásnál (pl. erőművekben vagy gyárakban), sőt akár közvetlenül a környezeti levegőből is meg lehet kötni, hogy „negatív kibocsátást” érjünk el. Ahogy egy klímatudós fogalmazott, csak a szén-dioxid-eltávolításra hagyatkozni kockázatos – „Csak ambiciózus kibocsátáscsökkentéssel tudjuk hatékonyan mérsékelni a kockázatokat… [de] a CO₂-eltávolítás (CDR) segíthet lassítani a felmelegedést” reuters.comreuters.com. Röviden: szükségünk van a szén-dioxid-leválasztásra és -eltávolításra a kibocsátáscsökkentés mellett, és a legújabb áttörések egyre életképesebbé teszik ezeket a technológiákat.
Miért van szükség szén-dioxid-leválasztásra? A nehezen csökkenthető iparágak (cement, acél, energia) továbbra is nagy mennyiségű CO₂-t bocsátanak ki. A szén-dioxid-leválasztás képes eltávolítani a CO₂-t a füstgázból, megakadályozva, hogy az a levegőbe kerüljön. Például csak a cementgyártás a globális CO₂-kibocsátás ~7–8%-áért felelős, és ezen „technológiai kibocsátások” megkötését sokáig nagyon nehéznek tartották ccsnorway.com. Eközben a közvetlen levegőből történő leválasztó (DAC) rendszerek képesek a híg CO₂-t is kivonni a szabad levegőből (kb. 0,04%-os koncentráció) – ez hatalmas kihívás, de elengedhetetlen, ha célunk a légkörben már felhalmozódott CO₂ csökkentése news.berkeley.edu. „A közvetlen levegőből történő leválasztásra számítanak, hogy visszafordítsa a CO₂-szint emelkedését… Nélküle nem érjük el a célkitűzést, hogy a felmelegedést 1,5 °C alatt tartsuk,” jegyezte meg a UC Berkeley Éghajlatváltozási Központja, összefoglalva az IPCC megállapításait news.berkeley.edu.
Egészen a közelmúltig a szén-dioxid-leválasztás drága, energiaigényes volt, és többnyire csak kísérleti projektekre korlátozódott. A hagyományos leválasztás folyékony aminokat (olyan vegyszereket, amelyek megkötik a CO₂-t) használ nagy mosótoronyban, ami jól működik a koncentrált füstgázok esetén, de rengeteg energiát fogyaszt – és nem hatékony az olyan alacsony CO₂-szinteknél, mint a levegő news.berkeley.edu. 2024–2025-ben azonban világszerte tudósok és mérnökök új szerkezeteket és technológiákat mutattak be, amelyek ígéretet tesznek arra, hogy a CO₂-leválasztás drámaian hatékonyabbá, megfizethetőbbé és méretezhetőbbé válik. A legmodernebb, szivacsszerű anyagoktól, amelyek felszívják a CO₂-t, egészen az óriási új üzemekig, amelyek több ezer tonna CO₂-t tárolnak, ezek az innovációk felgyorsítják a versenyt a légkör megtisztításáért.
Az alábbiakban bemutatjuk a CO₂-leválasztás legújabb áttöréseit – beleértve a fejlett anyagokat (fém-organikus vázak, kovalens organikus vázak, adszorbensek), új eljárásokat (a magas hőmérsékletű leválasztástól a napenergiával működő DAC-ig), valamint jelentős projekteket és kezdeményezéseket világszerte. Emellett vezető tudósok és klímaszakértők meglátásait is megosztjuk arról, hogy mit jelentenek ezek a fejlemények a klímaváltozás elleni küzdelemben.
Fejlett anyagok a CO₂-leválasztáshoz: MOF-ok, COF-ok és adszorbensek
A szén-dioxid-leválasztásban jelentős forradalom zajlik az anyagtudomány területén. A kutatók új, porózus szilárd anyagokat hoztak létre, amelyek lenyűgöző képességgel ragadják meg a CO₂-molekulákat. Két kiemelkedő szereplő a fém-organikus vázak (MOF-ok) és a kovalens organikus vázak (COF-ok) – kristályos anyagok, amelyek nanoszkopikus pórusai nagy felületű szivacsként működnek a gázok számára. Ezek a vázak testre szabhatók olyan kémiai csoportokkal, amelyek megkötik a CO₂-t, így hatalmas előrelépést jelentenek a hagyományos folyékony amin szűrőkhöz képest energiesmedia.comatoco.com.
- MOF-ok (fém-organikus vázak): A MOF-ok fématomokból állnak, amelyeket szerves összekötők kapcsolnak össze, így egy nyitott rácsot alkotnak, amelynek belső felülete olyan nagy, hogy „csak egy grammja egy futballpálya felületének felel meg” energiesmedia.com. A tudósok funkcionális csoportokkal (például aminokkal vagy más reaktív helyekkel) díszíthetik a MOF pórusait, hogy szelektíven megkössék a CO₂-t. A MOF-okat több mint egy évtizede tanulmányozzák CO₂ megkötésére, de az új formulációk új magasságokba emelik a teljesítményt. Például 2024 végén a UC Berkeley egyik csapata, Prof. Jeffrey Long vezetésével, felfedezett egy MOF-ot, amely képes CO₂-t megkötni forró füstgázból – 300 °C-on, jóval a hagyományos anyagok határai felett news.berkeley.edu. Ezt a MOF-ot ZnH-MFU-4𝓁 néven ismerik, és a pórusaiban cink-hidrid (ZnH) helyeket használ aminok helyett, amelyek rendkívül stabilnak bizonyultak magas hőmérsékleten is news.berkeley.edu. „Felfedezésünk megváltoztathatja a tudósok gondolkodását a szén-dioxid megkötéséről. Megmutattuk, hogy egy MOF példátlanul magas hőmérsékleten is képes CO₂-t megkötni… amit korábban lehetetlennek tartottak,” mondta Dr. Kurtis Carsch, a tanulmány társszerzője news.berkeley.edu. Az anyag több mint 90%-os CO₂ megkötést ért el szimulált füstgázban (ezt „mély megkötésnek” nevezik), még ~300 °C-on is, olyan kapacitással, amely vetekszik a legjobb amin-alapú adszorbensekkel news.berkeley.edu. Ez áttörést jelenthet olyan iparágak számára, mint a cement- és acélgyártás, ahol a füstgázok gyakran elérik a 200–400 °C-ot news.berkeley.edu. Ahelyett, hogy bonyolult hűtőrendszereket kellene telepíteni a hagyományos megkötéshez, az ilyen magas hőmérsékletű MOF-ok egy nap akár közvetlenül a kéményekbe is beépíthetők lehetnek. Ahogy Prof. Long megjegyezte: „Ez a munka megmutatja, hogy a megfelelő funkcionalitással – jelen esetben cink-hidrid helyekkel – a CO₂ gyors, reverzibilis, nagy kapacitású megkötése valóban megvalósítható olyan magas hőmérsékleten, mint a 300 °C” news.berkeley.edu. A kutatók most ennek a MOF-nak a változatait vizsgálják, és a fémhelyek hangolásával más gázokat is céloznak, vagy tovább növelik a kapacitást news.berkeley.edu.
- COF-ok (Kovalens Szerves Vázak): A COF-ok hasonlóak a MOF-okhoz, de fém nélkül – teljes egészében könnyű elemekből (C, H, N, O) épülnek fel, amelyeket erős kovalens kötések kapcsolnak össze. Ez bizonyos körülmények között ellenállóbbá teheti őket. 2024 októberében Omar Yaghi professzor (a MOF-ok/COF-ok feltalálója) és Laura Gagliardi professzor vezetésével egy kutatócsoport bemutatta a COF-999-et, egy új, CO₂-megkötő COF-ot, amely teljesítményével lenyűgözte a kutatókat pme.uchicago.edu. A COF-999 egy porózus rács, amelynek hatszögletű csatornái „poliaminokkal vannak díszítve” – lényegében hosszú aminláncok nőnek a pórusok belsejében pme.uchicago.edu. Ezek az aminok molekuláris kampóként működnek a CO₂ számára. A UC Berkeley-n végzett tesztekben már egy kis mennyiségű COF-999 is képes volt teljesen kiszűrni a CO₂-t a környezeti levegőből. „Berkeley levegőt – egyszerűen kültéri levegőt – vezettünk át az anyagon, hogy lássuk, hogyan teljesít, és gyönyörű volt. Teljesen megtisztította a levegőt a CO₂-től. Mindent,” számolt be Yaghi professzor news.berkeley.edu. A kutatók szerint 200 gramm COF-999 (körülbelül fél font) évente 20 kg CO₂-t képes megkötni, ami nagyjából egy kifejlett fa által elnyelt mennyiség news.berkeley.edu. Fontos, hogy a COF-999 rendkívül stabil: 100 cikluson keresztül semmilyen lebomlást nem mutatott a CO₂ megkötése és felszabadítása során pme.uchicago.edu. „Kémiailag és hőmérsékletileg is nagyon stabil, és legalább 100 cikluson át használható,” mondta Gagliardi professzor pme.uchicago.edu. Ez a tartósság egy nagy problémát old meg – sok korábbi anyag ismételt használat után lebomlott, különösen a levegőben lévő víz vagy szennyeződések miatt. A COF-999 váza olefin (szén-szén) kötésekből épül fel, amelyek a kémia egyik legerősebb kötései közé tartoznak news.berkeley.edu. Néhány MOF-fal ellentétben, amelyek párás levegőben vagy lúgos körülmények között szétestek, ez a COF ellenáll a víznek, oxigénnek és más gázoknak news.berkeley.edu. „A CO₂ levegőből való megkötése nagyon nagy kihívás – nagy kapacitás, nagy szelektivitás, vízállóság, alacsony regenerációs hőmérséklet, méretezhetőség… Ez egy komoly elvárás,” magyarázta Yaghi, „Ennek a COF-nak erős váza van, kevesebb energiát igényel, és megmutattuk, hogy 100 ciklust is kibír wkapacitásvesztés nélkül. Más anyagról nem bizonyították, hogy így teljesítene” news.berkeley.edu. Valójában Yaghi a COF-999-et nevezte „gyakorlatilag a legjobb anyagnak a közvetlen levegőből történő szén-dioxid-leválasztáshoz” napjainkig news.berkeley.edu. A CO₂ megkötése akár 2 millimól/gramm adszorbens is lehet, ezzel a szilárd adszorbensek élmezőnyébe tartozik news.berkeley.edu. És mivel a CO₂-t már ~60 °C-on (140 °F) felszabadítja, potenciálisan alacsony hőmérsékletű hőforrásokat is lehetne használni a regeneráláshoz news.berkeley.edu. A csapat már most is mesterséges intelligencia technikákat alkalmaz még jobb szerkezetek tervezésére, olyan anyagokat célozva, amelyek akár „kétszer annyi CO₂-t” is megköthetnek regenerálás előtt pme.uchicago.edu. Az ilyen MI-alapú felfedezés egyre növekvő trend: például az Illinois-i Egyetem Chicagóban és az Argonne Nemzeti Laboratórium kutatói nemrég egy számítási keretrendszert használtak 120 000 hipotetikus MOF szerkezet átvizsgálására, hogy ígéreteseket találjanak CO₂ megkötésre energiesmedia.com. Yaghi laborja egy startupot is indított, Atoco néven, hogy ezeket a retikuláris anyagokat kereskedelmi forgalomba hozza szén-dioxid-leválasztás céljából.
- Szilárd adszorbensek és egyéb anyagok: A MOF-okon és COF-okon túl számos új szilárd adszorbenst tesztelnek. Ezek közé tartoznak módosított zeolitok, porózus polimerek, ioncserélő gyanták, sőt, bioinspirált anyagok is. Sokukat amin-csoportokkal funkcionálják, hogy kémiailag kössék meg a CO₂-t. A cél a nagy kapacitás és szelektivitás elérése a CO₂-re, miközben kevesebb energiát igényelnek a regeneráláshoz, mint a folyékony amin oldatok. Néhány startup enzimalapú adszorbenseket vagy elektrokémiai CO₂-leválasztást vizsgál (ahol az elektromosság indítja a CO₂ felszabadulását hő helyett). Mások, mint például az amerikai Heirloom Carbon, más megközelítést alkalmaznak: természetben előforduló ásványokat használnak. A Heirloom kalcium-oxidot (mészkőből származtatva) terít szét, amely passzívan elnyeli a levegő CO₂-jét, miközben visszaalakul kalcium-karbonáttá, majd felfűti, hogy tiszta CO₂-t szabadítson fel és regenerálja az oxidot. Ez a ásványi körforgásos megközelítés olcsó, bőséges anyagokat használ (lényegében felgyorsított mészkő mállás). 2023–2024-ben a Heirloom jelentős befektetést vonzott a felskálázáshoz – több mint 150 millió dollárt gyűjtött – és építi első kereskedelmi létesítményeit businesswire.com, heirloomcarbon.com. Bár lassabb, mint a ventilátoros rendszerek, az ásványi DAC olcsó lehet és hővel működik; a Heirloom szerint elérhető a <100 dollár/tonna eltávolítási költség nagy léptékben. Eközben a membránok a CO₂-leválasztásban fokozatos fejlesztéseken mentek keresztül, bár főként koncentrált gázokra alkalmasak. A kutatók fejlesztenek hibrid adszorbenseket is (például enzimek vagy folyadékszerű anyagok szilárd hordozókra kötése), hogy ötvözzék mindegyik legjobb tulajdonságait. Az anyagok palettája gyorsan bővül, amit AI-tervezés és nagy áteresztőképességű tesztelés segít. Ahogy egy energetikai médium megjegyezte, „a kifinomult fém-organikus vázak… molekuláris szivacsként működnek”, és ha okos folyamatmérnöki megoldásokkal (mint a vákuumciklusok) kombinálják, az új rendszerek laboratóriumi tesztekben akár 99%-os CO₂-eltávolítást is elértek – jóval meghaladva a régebbi technológiák 50–90%-os szintjét energiesmedia.com. Röviden, a fejlett anyagok lehetővé teszik, hogy a szén-dioxid-leválasztás hatékonyabb legyen (nagyobb arányban köti meg a CO₂-t, egyes esetekben >95–99%), miközben kevesebb energiát használ. Például egy új MOF-szűrő ugyanazt a CO₂-leválasztási arányt érte el körülbelül 17%-kal kevesebb energiával és 19%-kal alacsonyabb költséggel, mint a hagyományos aminrendszerek energiesmedia.com. Mindezek a fejlődések kulcsfontosságúak, mert az alacsonyabb energiafelhasználás olcsóbb működést és kisebb klímalábnyomot jelent magának a leválasztási folyamatnak.
Innovatív CO₂-leválasztási eljárások és szinergiák
Az új anyagokkal párhuzamosan a mérnökök újragondolják, hogyan fogják be és engedik el a CO₂-t, így a folyamat gyakorlatiasabbá válik. A hagyományos szén-dioxid-leválasztás gyakran hőmérséklet- vagy nyomáslengéses adszorpciót alkalmaz – a szorbens anyagot gázhoz juttatják, hogy az megkösse a CO₂-t, majd a körülmények megváltoztatásával (felmelegítéssel vagy a nyomás csökkentésével) elérik, hogy a szorbens leadja a CO₂-t tárolás céljából. Az új technikák javítják ezt a ciklust:
- Nedvesség-lengés & vízkinyerés szinergiája: 2024-ben áttörést jelentő ötlet volt, hogy vízgőzt használnak a CO₂ deszorpciójának elősegítésére. Egy, a Nature Communications (2024. november) folyóiratban megjelent tanulmányban a kutatók kimutatták, hogy egy páratartalom-löket hozzáadása drámaian csökkentheti a DAC szorbensek regenerálásához szükséges energiát nature.com. Módszerük során szilárd amin szorbenssel egyszerre fogják be a levegőből a vizet és a CO₂-t; majd körülbelül 100 °C-on koncentrált vízgőzt vezetnek be, amely hatékonyan “kilöki” a CO₂-t a szorbensből. Az eljárás 97,7%-os tisztaságú CO₂-t eredményezett (amely azonnal tárolható vagy hasznosítható), és ezzel egyidejűleg friss vizet is előállítottak, mindezt vákuumszivattyúk vagy nagynyomású gőzkazánok nélkül nature.com. Valójában egy egyszerű helyszíni gőzöblítés elegendő volt ahhoz, hogy a befogott CO₂ 98%-át visszanyerjék, körülbelül 20%-kal kevesebb energia felhasználásával nature.com. Még lenyűgözőbb, hogy egy teljesen napenergiával működő prototípust is bemutattak, ami megmutatja a lehetőséget, hogy DAC egységek megújuló energiával működjenek távoli területeken nature.com. Ez a „elosztott DAC” koncepció – napfényt és környezeti nedvességet használva – lehetővé teheti a megfizethető szén-dioxid-eltávolítást vízhiányos régiókban, miközben vizet is termel. Ez egy okos csavar a problémán: a vizet általában szennyezőnek tekintik a CO₂-leválasztásban (a párás levegő sok szorbenst kevésbé hatékonnyá tesz), de itt a víz előnnyé válik a CO₂ felszabadításának segítésében.
- Energiahatékony regeneráció: Egy másik fókusz az, hogy a CO₂ felszabadítási lépésből még nagyobb hatékonyságot hozzanak ki. Egy példa erre a hőintegráció. A világ első cementgyári szén-dioxid-leválasztó projektjénél Norvégiában (erről később lesz szó) a mérnökök egy Carbon Capture Heat Recovery rendszert vezettek be: a CO₂-kompresszorból származó hulladékhőt újrahasznosítják, hogy gőzt termeljenek, amely segíti az amin szűrő működését, így a regenerációhoz szükséges hő mintegy egyharmadát biztosítja man-es.com. Azáltal, hogy újrahasznosítják a hőt, amely egyébként kárba veszne, a rendszer jelentősen csökkenti a leválasztás energiaigényét man-es.com. A folyamat digitális optimalizálása továbbá lerövidítette az indítási időt és megszüntetett néhány felesleges komponenst, így a rendszer rugalmasabban működtethető man-es.comman-es.com. Hasonlóképpen, sok új leválasztó rendszer vákuum- vagy nyomásingadozásos adszorpciót alkalmaz fejlett adszorbensekkel, hogy teljesen elkerüljék a fűtést: vákuumot hoznak létre, hogy a CO₂-t környezeti hőmérsékleten szabadítsák fel az adszorbensből, így energiát takarítanak meg. Egyes tervek két vagy több adszorbenságy között váltogatnak, így az egyik éppen leválaszt, míg a másik regenerálódik, biztosítva a folyamatos működést (így működnek a Climeworks DAC moduljai is, amelyek alacsony nyomású gőzt vagy vákuumot használnak a szűrők regenerálásához).
- Elektrokémiai és katalitikus megközelítések: A hő-/nyomásingadozáson kívül a vállalatok az elektromossággal hajtott CO₂-leválasztásban is innoválnak. Például a Verdox nevű MIT spin-off cég elektro-swing adszorpciót fejleszt, ahol egy feszültség alkalmazásával megváltoztatják egy anyag CO₂ iránti affinitását – gyakorlatilag „feltöltik” az adszorbenst, hogy felvegye a CO₂-t, majd „lemerítik”, hogy leadja a CO₂-t, jelentős fűtés nélkül. Ezt megújuló villamos energiával lehetne működtetni és modulárisan skálázni. Más kutatók katalizátorokat adnak oldószer-alapú rendszerekhez, hogy csökkentsék a CO₂ felszabadításához szükséges energiát (például karbon-anhidráz enzimek vagy fémkatalizátorok, amelyek segítenek alacsonyabb hőmérsékleten lebontani a CO₂-amin kötést). Bár ezek a megközelítések többnyire K+F szakaszban vannak, ígéretes lehetőséget jelentenek arra, hogy okosabb kémiával, ne pedig puszta hővel csökkentsék a leválasztás energiaigényét.
- Hibrid rendszerek (CCUS): Néhány új megoldás ötvözi a CO₂ megkötését az azonnali hasznosítással a gazdaságosság javítása érdekében. Például léteznek olyan tervek, amelyek közvetlen levegőből történő megkötést üzemanyaggyártással kombinálnak, ahol a levegőből kivont CO₂-t egy reaktorba vezetik (zöld hidrogénnel együtt), hogy szintetikus üzemanyagot állítsanak elő. Vannak kísérleti projektek, amelyek DAC egységeket kapcsolnak össze üzemanyag-szintézissel vagy beton gyártással (a CO₂-t építőanyagokká mineralizálva). Egy figyelemre méltó projektben a Carbon Engineering DAC technológiáját az Air Company üzemanyag-szintézisével párosítják egy tervezett üzemben, hogy sugárhajtású üzemanyagot állítsanak elő légköri CO₂-ből. Egy másik hibrid koncepció a BECCS (bioenergia CCS-sel), ahol biomassza-erőművek megkötik a CO₂ kibocsátásukat – így nettó negatív kibocsátást érnek el, mivel a CO₂ a növények által megkötött légköri szénből származik. Az ilyen innovációk még gyerekcipőben járnak, de olyan bevételi forrásokat teremthetnek (üzemanyagok, termékek), amelyek ellensúlyozzák a megkötés költségeit, segítve a technológia terjedését.
Összességében a fő téma az hatékonyság és integráció: a CO₂-megkötő egységek okos gépekké tétele, amelyek minimális energiafelhasználással gyűjtik be a CO₂-t, gyakran természetes folyamatokat kihasználva (például víz körforgása, hulladékhő vagy megújuló energia). Ezek a folyamatbeli áttörések, az új fejlett anyagokkal együtt, rekordteljesítményeket eredményeznek laboratóriumokban és korai bemutatókon. Például egy egyedi MOF szűrő és vákuum-swing ciklus alkalmazásával egy csapat nemrégiben elérte a 99%-os CO₂-eltávolítást laboratóriumi tesztekben, miközben ~17%-kal kevesebb energiát használtak, mint a régebbi módszerek energiesmedia.com, energiesmedia.com. Mindezek a fejlesztések közelebb visznek minket az olcsó, nagyléptékű szén-dioxid-megkötés álmához.
Szén-dioxid megkötése a forrásnál: Iparágak megtisztítása
A CO₂ pontforrásokból – például erőművekből, gyárakból és finomítókból – történő megkötése kulcsfontosságú a klímavédelem szempontjából. Ezek a források nagy koncentrációban és mennyiségben bocsátanak ki CO₂-t, így itt történő megkötéssel nagy kibocsátásokat lehet megakadályozni, hogy a levegőbe kerüljenek. 2024–2025-ben több jelentős fejlemény is elősegítette a pontforrású szén-dioxid-megkötést:
- Cement és acél – Az első teljes léptékű projektek: 2025 elején Norvégia Longship szén-dioxid-leválasztási és -tárolási projektje történelmi mérföldkőhöz érkezett: a Brevik CCS létesítmény lett a világ első teljes léptékű CO₂-leválasztó üzeme egy cementgyárban ccsnorway.com. A 2024 végén befejezett építkezés után a Brevik CCS megkezdte a CO₂ leválasztását a Heidelberg Materials cementgyárából, Brevikben, Norvégiában. 2025 májusára már biztonságosan leválasztotta az első 1 000+ tonna CO₂-t az indítási tesztek során ccsnorway.com. Teljes üzembe helyezés után évente 400 000 tonna CO₂-t fog leválasztani, ezzel a gyár kibocsátásának mintegy 50%-át megszüntetve man-es.com. Ezt a CO₂-t a helyszínen cseppfolyósítják, majd a Northern Lights projekt részeként a tengerfenék alatti állandó tárolóba szállítják a Északi-tenger alatt ccsnorway.com. Ez áttörés a nehézipar számára – ahogy a Gassnova (Norvégia CCS ügynöksége) fogalmazott: „A cementipar a globális CO₂-kibocsátás 7–8%-áért felelős… Ennek az iparágnak a technológiai kibocsátásait leválasztani régóta rendkívül nagy kihívásnak számított. Az a tény, hogy a Brevik CCS most már ténylegesen leválasztja a CO₂-t, áttörés… technológiailag és iparilag is” ccsnorway.com. Ez bizonyítja, hogy még a „nehéz csökkenthetőségű” ipari CO₂ is leválasztható nagy léptékben. Következőként egy norvég hulladékégető üzem Oslóban várhatóan 2026-ban indul CO₂-leválasztással (~400 ezer tonna/év), tovább demonstrálva a CCS alkalmazását különböző ágazatokban.
- Magas hőmérsékletű leválasztás az ipar számára: Az acél- és cementipar számára az egyik nagy akadály az volt, hogy a kibocsátott füstgázuk túl forró a hagyományos CO₂-leválasztókhoz (amelyekhez a gázokat ~40–60 °C-ra kell hűteni). Ezeknek a gázoknak a lehűtése energiát és vizet igényel, ami akadályozza az elterjedést news.berkeley.edu. Az új cink-hidrid MOF a UC Berkeley-ről (korábban említve) közvetlenül ezt a problémát célozza: 300 °C-on képes CO₂-t megkötni, ami jellemző a cement- és acélipari füstgázokra news.berkeley.edu. Valós kipufogógázt szimuláló tesztekben (20–30% CO₂, más gázok jelenlétében) ez a MOF még kemenceszerű hőmérsékleten is a CO₂ több mint 90%-át megkötötte news.berkeley.edu. Az ilyen anyagok lehetővé tehetik a utólagos felszerelést ipari kemencékre anélkül, hogy nagy hűtőberendezéseket kellene hozzáadni. Ahogy Dr. Carsch megjegyezte, ez „új irányokat nyit az elválasztástudományban” – vagyis olyan adszorbensek tervezését, amelyek extrém körülmények között működnek news.berkeley.edu. Jelenleg a legtöbb pontforrású leválasztási projekt továbbra is továbbfejlesztett amin oldatokat vagy ammónia-alapú leválasztást alkalmaz, de ezek is fejlődnek. Kína például 2024-ben jelentette be, hogy több széntüzelésű erőművön kísérleti szén-dioxid-leválasztást indít 2027-ig, a biomassza és ammónia együttégetésének kipróbálásával a kibocsátás csökkentése érdekében spglobal.com. A kínai mérnökök saját oldószer-alapú leválasztó rendszereket és membrános kontaktorokat is fejlesztettek az erőművi füstgázhoz. Ahogy a szakpolitikai támogatás nő (Kína 2024-es iránymutatásai a CCUS-t is beemelték a hivatalos dekarbonizációs ütemtervbe climateinsider.com), várhatóan hamarosan nagyléptékű leválasztási demonstrációs egységek jelennek meg ázsiai szén- és gázerőműveken.
- Földgáz-erőművek CCS-sel: Az Egyesült Államokban és az Egyesült Királyságban előrehaladott tervek vannak az első olyan gáztüzelésű erőművek építésére, amelyek teljes szén-dioxid-leválasztással működnek. A brit Teesside régióban a Net Zero Teesside projekt célja, hogy az évtized végére CCS-sel szereljenek fel egy új gázerőművet, a CO₂-t pedig az Északi-tenger alatti tárolóba juttassák. Az Egyesült Államokban a NET Power (egy amerikai startup) kifejlesztett egy Allam-ciklusú erőművet, amely természeténél fogva tiszta CO₂-áramot állít elő azáltal, hogy a földgázt tiszta oxigénnel, CO₂-közegben égeti el – lényegében egy olyan erőművi ciklus, amely folyékony CO₂-t ad le, készen a tárolásra. Egy 300 MW-os NET Power erőmű várhatóan 2026-ra indul Texasban, és ez lehet az első ilyen típusú, zéró kibocsátású gázerőmű. Ezek az integrált tervek lehetővé tehetik a tiszta áramtermelést, miközben a keletkező CO₂ szinte 100%-át megkötik.
- Olcsóbb oldószerek és moduláris rendszerek: Számos vállalat dolgozik fokozatosan jobb pontforrású leválasztási technológiákon – például a Mitsubishi Heavy Industries és az Aker Carbon Capture is bevezetett továbbfejlesztett amin oldószer rendszereket, amelyek ~30%-kal csökkentik az energiafelhasználást a régebbi aminokhoz képest, köszönhetően a szabadalmaztatott kémiának, amely ugyanúgy köti meg a CO₂-t, de könnyebben engedi el. Moduláris leválasztó egységeket (skidre szerelt) kínálnak, amelyek például napi 30–100 tonna CO₂-t tudnak leválasztani kisebb ipari kibocsátóktól (mint például etanolgyárak vagy cementkemencék) hatalmas infrastruktúra nélkül. Ezek a kisebb egységek többszörözhetők a kapacitás növeléséhez. Japánban a kormány 2030-ra 6–12 millió tonna CO₂/év leválasztását tűzte ki célul (beleértve az ipart is), és finanszírozza a következő generációs oldószerek és adszorpciós módszerek K+F-jét iea.org. A cél az, hogy a szén-dioxid-leválasztás plug-and-play legyen sok létesítmény számára, ne pedig minden alkalommal egyedi óriásprojekt.
Összességében a pontforrású szén-dioxid-leválasztás 2024–2025-ben a kísérleti szakaszból valódi projektekbe lép át, amelyek ipari műveletekből fogják el a CO₂-t. Az olyan első példák, mint a Brevik, bizonyítják, hogy ez megvalósítható, így a hangsúly most a költségek és az energiafelhasználás csökkentésén van – ebben az új anyagoknak és eljárásoknak nagy szerepük lesz. Az ultimát cél, hogy a közeljövőben egy szénerőmű vagy cementgyár egyszerűen felszerelhessen egy moduláris leválasztó rendszert fejlett adszorbensekkel (például MOF-pelletekkel vagy hasonlókkal), amelyek még a forró, szennyezett füstgázból is >90% CO₂-t képesek eltávolítani, majd ezt a CO₂-t vagy termékekbe forgatják vissza, vagy biztonságosan a föld alá juttatják. Ahogy ezek a megoldások elterjednek, jelentősen csökkenthetik az alapvető iparágak szénlábnyomát az átmenet során a tisztább alternatívák felé.
Közvetlen levegőből történő leválasztás: CO₂ kivonása a levegőből
Míg a pontforrású leválasztás az új kibocsátásokat akadályozza meg, addig a közvetlen levegőből történő leválasztás (DAC) célja, hogy ténylegesen csökkentse a már a légkörben lévő CO₂-t. A DAC-ot gyakran hasonlítják egy „légköri porszívóhoz” – ami ijesztő feladat, tekintve, hogy a CO₂ csak ~0,04%-a a levegőnek. De 2024–2025-ben a DAC kézzelfogható előrelépést ért el, új üzemek indultak el, és jobb adszorbensek tették a folyamatot megvalósíthatóbbá.
A DAC létesítmények felskálázása: 2024 májusában a svájci Climeworks cég bekapcsolta a világ eddigi legnagyobb DAC üzemét, a Mammoth nevű létesítményt Izlandon climeworks.com. A Mammoth körülbelül 10-szer nagyobb, mint a Climeworks korábbi Orca üzeme. Teljes üzembe helyezés után 72 moduláris CO₂-gyűjtője évente akár 36 000 tonna CO₂-t fog kivonni a levegőből climeworks.com. Az üzem Izland megújuló geotermikus energiáját használja; a befogás után a CO₂-t az izlandi partner, a Carbfix veszi át, amely mélyen a föld alá injektálja, ahol az kővé mineralizálódik climeworks.com. A Mammoth 2024-ben 12 gyűjtőegység telepítésével indult, és már „megkezdte az első CO₂ befogását”, a teljes befejezés 2024 végére várható climeworks.com. A Climeworks társigazgatója, Jan Wurzbacher ezt nevezte „újabb bizonyítéknak a felskálázási utunkon a megatonnás kapacitás felé 2030-ra, és gigatonnásra 2050-re”, kiemelve, hogy a cég felbecsülhetetlen értékű valós tapasztalatokat szerez arról, hogyan lehet optimalizálni a DAC-ot nagyobb léptékben climeworks.com. Valóban, a Climeworks már hét évnyi terepi működést tudhat maga mögött, és napi 200 millió adatpontot dolgoz fel üzemeiből a teljesítmény finomítása érdekében climeworks.com. A Mammoth tanulságai még nagyobb projektekbe épülnek be: a Climeworks része három javasolt „megatonnás” DAC központnak az Egyesült Államokban, amelyeket mind 2023-ban választott ki az amerikai Energiaügyi Minisztérium kezdeti finanszírozásra climeworks.com. Ezek közül a legnagyobb, a Project Cypress Louisianában, 2023 elején 50 millió dollárt kapott a mérnöki munkák beindítására; a tervek szerint évente 1 millió tonna CO₂-t fog kivonni a levegőből, ha elkészül climeworks.com. Ezek az amerikai DAC központok célja, hogy a bőséges megújuló energiaforrásokat és geológiai tárolást kihasználva drámaian felskálázzák a DAC-ot.
Az USA különösen nagy tétet tesz a DAC-ra. 2022-ben a kormány 3,5 milliárd dollárt különített el regionális DAC központokra. 2024 végére az Energiaügyi Minisztérium újabb 1,8 milliárd dolláros támogatási kört indított, hogy akár 9 új DAC létesítményt támogasson, amelyek közepes méretűek (évi 2 000–25 000 tonna megkötése) vagy nagyok (≥25 000 tonna/év), valamint „hub” infrastruktúrát, amely összeköti ezeket a tárolási vagy felhasználási helyszínekkel energy.gov. Ez a program kifejezetten „forradalmi” DAC technológiákat keres, és segíti az ígéretes tervek átvezetését a kísérleti fázisból a kereskedelmi méretig energy.gov. Jennifer Granholm energiaügyi miniszter megjegyezte, hogy a DAC széles körű bevezetése kulcsfontosságú lesz az amerikai klímacélok és egy új tiszta iparág szempontjából. Már több nagy horderejű projekt is elindult: a Occidental Petroleum 1PointFive leányvállalata (a Carbon Engineeringgel együttműködésben) 2024-ben akár 500 millió dolláros támogatást kapott a DOE-től egy DAC üzem építésére Dél-Texasban 1pointfive.com. Az első 50 millió dollár a mérnöki munkát és a berendezéseket finanszírozza egy olyan üzemhez, amely évente 500 000 tonna CO₂-t von ki a levegőből, a tervek szerint pedig 1 millió tonnára/év bővül, és végül akár 30 millió/év kapacitást is elérhet ezen a helyszínen 1pointfive.com. „A nagyléptékű DAC az egyik legfontosabb technológia ahhoz, hogy a szervezetek és a társadalom elérje a nettó zéró kibocsátást,” mondta az Occidental vezérigazgatója, Vicki Hollub, méltatva a DOE támogatását és bizalmát fejezve ki abban, hogy képesek lesznek „klíma-léptékű CO₂ eltávolítást” megvalósítani 1pointfive.com. A dél-texasi DAC központ a Carbon Engineering magas hőmérsékletű DAC eljárását fogja használni (amely kálium-hidroxid oldatokat és óriási kontaktorokat alkalmaz a CO₂ megkötésére, majd kalcinálással regenerál tiszta CO₂ áramot). Figyelemre méltó, hogy a King Ranch, TX helyszínen föld alatti sós víztartó rétegek találhatók, amelyek akár 3 milliárd tonna CO₂ tárolására alkalmasak, így évtizedekig működhet az üzem 1pointfive.com. Azáltal, hogy a megkötést és a tárolást egy helyen valósítják meg, leegyszerűsödnek a logisztikai folyamatok, és a projekt akár jövőbeli DAC farmok mintájává is válhat.Globális részvétel: A DAC nem csak egy amerikai/európai törekvés. 2024 júliusában Kína bejelentette, hogy „CarbonBox”, az első saját fejlesztésű DAC modulja, sikeresen teljesítette a megbízhatósági teszteket news.cgtn.com. A Shanghai Jiao Tong Egyetem és az állami tulajdonú CEEC által fejlesztett CarbonBox egy hajókonténer méretű egység, amely évente több mint 100 tonna CO₂-t képes kivonni a levegőből, 99%-os megadott leválasztási hatékonysággal news.cgtn.com. Állítólag ez Ázsia eddigi legnagyobb DAC modulja, és több egység modulárisan telepíthető, hogy évente millió tonnás léptéket érjenek el news.cgtn.com. Minden CarbonBox egység, amely körülbelül egy szabványos konténer méretű, gyárban építhető és tesztelhető, majd a helyszínre szállítható – ez nagyon hasonló megközelítés, mint ahogy a Climeworks vagy a Carbon Engineering képzeli el a moduláris DAC telepítést. Kína DAC iránti érdeklődése összhangban van hatalmas megújulóenergia-kapacitásával, amely működtetheti ezeket a rendszereket. Másutt kanadai, ausztrál és közel-keleti startupok is belépnek a versenybe. Például az CarbonCapture Inc. az Egyesült Államokban moduláris DAC egységeket fejleszt MOF adszorbensekkel, és Wyomingban olyan projektet indított, amely megújuló energiát és ásványi tárolást használ. Kenyában egy Octavia Carbon nevű cég célja Afrika első DAC üzemének megépítése (és XPRIZE döntősnek is választották), a Rift-völgy geotermikus energiáját kihasználva. A terület valóban globálissá válik, a tudásmegosztást pedig olyan kezdeményezések segítik, mint a Mission Innovation „Szén-dioxid eltávolítás” programja és az XPRIZE verseny.
Áttörést jelentő szorbensek a DAC-hoz: Már beszéltünk a COF-999-ről, az új bajnok szorbensről a DAC számára, amely „teljesen megtisztította a levegőt a CO₂-től” a tesztek során news.berkeley.edu. Az ilyen anyagok kulcsfontosságúak lesznek a DAC fejlesztésében. Amikor a Climeworks egy évtizede elindult, kereskedelmi szorbens szűrőket (szilárd hordozón lévő aminokat) használt, amelyek néhány tíz milligramm CO₂-t kötöttek meg grammonként. Az új MOF-ok és COF-ok száz milligrammokat képesek megkötni grammonként, ami akár tízszeres kapacitásnövekedést is jelenthet. Ez kisebb, hatékonyabb DAC egységeket eredményez. A COF-999 stabilitása párás levegőben egy nagy problémát is megold – a korábbi DAC szorbensek gyakran tönkrementek a nedvesség miatt, vagy előzetesen szárítani kellett a levegőt (ami energiapazarlás) nature.com. A vízálló szorbensekkel, mint a COF-999, a DAC egységek valós kültéri levegőben is működhetnek kiterjedt előkezelés nélkül. Egy másik ígéretes irány a alacsonyabb hőmérsékletű regeneráció elérése. Néhány új szorbens 80–100 °C-on regenerálható, ami azt jelenti, hogy hulladékhő vagy napenergia is hajthatja a DAC ciklust (ahogy a Nature tanulmány is bemutatta vízgőzös regenerációval ~100 °C-on nature.com). Ez elkerüli a plusz tüzelőanyag elégetését a hő biztosításához, így a nettó szénmérleg kedvezőbb lesz. Több kutatócsoport vizsgálja a fém-oxidokkal végzett közvetlen levegőből történő szén-dioxid-leválasztást, amelyek elektrokémiai redukcióval bocsátják ki a CO₂-t, alternatívát kínálva a hőciklussal szemben.
Költség- és energia-trendek: Történelmileg a DAC nagyon energiaigényes volt – a korai Climeworks egységek ~2 000 kWh hőt és 500 kWh villamos energiát igényeltek tonnánkénti CO₂-hoz, a költségek pedig 600–1000 dollár/tonna körül voltak. Az új technológiák célja ennek drasztikus csökkentése. A Climeworks nem hozta nyilvánosságra a Mammoth pontos adatait, de azt állítják, hogy minden generációs üzem javul. A Carbon Engineering (magas hőmérsékletű kémiai eljárás) becslése szerint az energiafelhasználás tonnánként kb. 8 GJ (2 200 kWh) földgáz, a költség pedig ~250 dollár/tonna az első nagyüzemükben, és a méretnöveléssel 150 dollár alá is csökkenhet. Olyan anyagokkal, mint a COF-999 és fejlettebb eljárásokkal, egyes kutatók szerint a DAC 100 dollár/tonna alá is mehet egy évtizeden belül – ez kulcsfontosságú mérföldkő a tömeges bevezetéshez, mivel ezen a szinten válik a levegőből történő szén-dioxid-eltávolítás életképes klímamegoldássá más intézkedések mellett. Az állami támogatás is segíti a költségek csökkentését: az amerikai 45Q adójóváírás most 180 dollárt kínál tonnánként a levegőből eltávolított és tárolt CO₂-re, ösztönözve a korai projekteket. Az önkéntes karbonpiacon olyan vállalatok, mint a Microsoft, Stripe és Shopify jelentős finanszírozást nyújtottak a DAC-nak előzetes vásárlási megállapodásokon keresztül (például a Frontier Climate kezdeményezés révén), most prémium árat fizetve, hogy segítsék a cégeket a felskálázásban és a jövőbeni költségek csökkentésében.
Különösen figyelemre méltó, hogy a Microsoft 2023-ban megállapodott 315 000 tonna CO₂ eltávolításának megvásárlásáról 10 év alatt a Heirloomtól és a CarbonCapture Inc.-től, ami erős bizalmi szavazat a DAC technológia iránt. 2024-ben pedig a globális légiközlekedési szektor a Jet Zero kezdeményezésen keresztül elkezdett befektetni a DAC-ba, mint a szén-dioxid-kibocsátás ellensúlyozására szolgáló karbonkreditek forrásába (például a United Airlines fenntarthatósági alapja pénzt fektetett egy jövőbeli DAC üzembe). Mindez azt jelzi, hogy a korábban sci-fi elképzelésnek tartott közvetlen levegőből történő szén-dioxid-leválasztás gyorsan iparággá válik. „A DAC különösen nem csupán egy koncepció, hanem egy kézzelfogható iparág” – jegyezte meg a Climeworks 2023-as DAC csúcstalálkozójáról szóló jelentés climeworks.com. Azonban a szükséges lépték óriási – egyes tanulmányok szerint évente több milliárd tonna eltávolítására lenne szükség évszázad közepére ahhoz, hogy érdemben korlátozzuk a klímaváltozást reuters.com. Jelenleg az évi kilotonnás szinten tartunk, így a 1000-szeres vagy akár 1 000 000-szoros felskálázás a következő nagy kihívás. A 2025-ös XPRIZE for Carbon Removal 50 millió dollárt ítél oda azoknak a csapatoknak, akik életképes utat tudnak bemutatni napi 1000+ tonna eltávolításának felskálázására, hangsúlyozva, mennyire sürgős és nagy a szükség.Kormányzati és magánkezdeményezések hajtják az előrelépést
A CO₂-leválasztás fontosságának felismeréseként a kormányok és iparágak világszerte jelentős kezdeményezéseket indítottak az elmúlt két évben:
- Egyesült Államok – „Carbon Capture Moonshot”: Az USA éllovassá vált a szén-dioxid-leválasztás és -eltávolítás finanszírozásában. A már említett DAC központ programon ($3,5 milliárd) túl az Energiaügyi Minisztérium Fosszilis Energia és Szén-dioxid-gazdálkodási Hivatala pontforrású szén-dioxid-leválasztásba is befektet – például K+F a következő generációs leválasztásra gázerőművek és ipari létesítmények esetében, valamint olyan pilot projektek, mint a Project Cypress, amely egy etanolüzemből is fog CO₂-t leválasztani a DAC mellett. 2024-ben a DOE további 2,6 milliárd dollárt jelentett be a CO₂-szállítási és -tárolási infrastruktúra (pl. csővezetékek és tárolókutak) bővítésére efifoundation.org, mivel a CO₂ leválasztása csak akkor hasznos, ha biztonságosan el lehet tárolni vagy hasznosítani. A Biden-adminisztráció átfogó klímatörvénye (Inflation Reduction Act) jelentősen megemelte a 45Q adókedvezményt (most akár 85 dollár/tonna a pontforrású, és 180 dollár/tonna a DAC CO₂ tárolásáért), ami újabb hullámot indított el a tervezett szén-dioxid-leválasztó projektekben az energiatermelés, etanol és ipari szektorokban, ahogy a cégek igyekeznek krediteket szerezni. Például több gázerőmű Louisiana-ban és Kaliforniában most fontolgatja leválasztó egységek telepítését a 45Q igényléséhez. A kormány továbbra is támogatja a fokozott olajkitermelést (EOR) CO₂-vel – bár vitatott, a CO₂-EOR (a leválasztott CO₂ befecskendezése olajmezőkbe a kitermelés növelésére) valóban tárol némi CO₂-t, és bevételt is hozhat a leválasztás költségeinek ellensúlyozására. A texasi DAC központ CO₂-jának egy része kezdetben EOR-hoz kerülhet. Emellett az USA tároló központokat is finanszíroz (például sósvíztárolók a Gulf Coaston és a Középnyugaton), amelyek sok leválasztó helyről tudnak CO₂-t fogadni. Mindezek a lépések egy szén-dioxid-gazdálkodási ökoszisztémát teremtenek.
- Európa – Politika és projektek: Az EU és az Egyesült Királyság is jelentős beruházásokat hajt végre a szén-dioxid-leválasztás területén, különös tekintettel az ipari dekarbonizációra. A brit kormány 2023-ban két ipari klasztert (Humber és Liverpool Bay) választott ki Track-1 CCUS klaszterként, hogy finanszírozást és támogatást kapjanak. Ezek a klaszterek azt tervezik, hogy 2030 körül több gyárat és erőművet is felszerelnek CO₂-leválasztóval, amelyek közös CO₂-vezetékeken keresztül a tenger alatti tárolókhoz, az Északi-tengerhez kapcsolódnak. A projektek között szerepel a Drax bioenergia CCS-sel (BECCS) erőmű – amelynek célja évi 8 millió tonna CO₂ leválasztása egy biomassza-erőműből – és a Net Zero Teesside erőmű CCS-sel. Az EU Innovációs Alapja több CCS-projektet is támogatott, például egy szén-dioxid-leválasztó egységet egy hollandiai Dyneema gyárban, valamint DAC-projekteket, amelyekben a Climeworks és a Carbfix vesz részt Izlandon (ezek segítették az Orca és Mammoth megépítését) climate.ec.europa.eu. 2024-ben az EU kötelező célt is javasolt: az emissziók 5–10%-ának eltávolítása CDR-rel 2040-ig, lényegében előírva, hogy a tagállamoknak olyan megoldásokat kell alkalmazniuk, mint a DAC vagy az erdőtelepítés, hogy CO₂-t vonjanak ki a légkörből climeworks.com. Norvégia a Longship mellett tervezi a „Longship 2” projektet is, hogy bővítse a CO₂-infrastruktúrát, és esetleg további leválasztó helyszíneket adjon hozzá (például hidrogéntermelés CCS-sel). Európa-szerte számos kísérleti üzem működik – egy svájci üzem például hulladékégető füstgázából választja le a CO₂-t, míg egy spanyol projekt új membránokat tesztel cementgyári CO₂ leválasztására. Fontos, hogy Európa szabályozási keretrendszert dolgoz ki a szén-dioxid-eltávolítás tanúsítására, hogy a vállalatok magas minőségű eltávolításokba (például DAC) fektethessenek, és azokat hiteles módon beszámíthassák a klímacélok elérésébe.
- Ázsia és Közel-Kelet: Láttuk Kína belépését a DAC területére a CarbonBox-szal. Kína üzemelteti a világ legnagyobb pontforrású leválasztó kísérletei közül néhányat – például egy Jiangsu tartománybeli létesítményt, amely évi 500 000 tonnát választ le egy szén-vegyipari üzemből, sütőpor gyártásához. Az állami tulajdonú óriásvállalatok, mint a Sinopec, CO₂-leválasztó egységeket építenek finomítókra és petrolkémiai üzemekre (a CO₂-t EOR-hoz vagy vegyipari célokra használják). A Közel-Keleten Szaúd-Arábia és az Egyesült Arab Emírségek is hatalmas szén-dioxid-leválasztási terveket jelentettek be nettó zéró vállalásaik részeként (például Szaúd-Arábia NEOM projektje DAC-ambíciókat is tartalmaz, az EAE ADNOC pedig bővíti a CO₂-leválasztást a gázfeldolgozásból). Figyelemre méltó, hogy a közvetlen levegőből történő leválasztás kiemelt téma volt a COP28-on 2023 végén/2024 elején, amelyet az EAE rendezett – a helyszínen még egy élő DAC-berendezés is működött. Mindkét gazdag öbölmenti állam ideális feltételekkel rendelkezik a DAC-hoz: olcsó föld, sok napenergia és megfelelő geológia a CO₂-tároláshoz. Ha a költségek csökkennek, ezekben a régiókban épülhetnek meg az első gigatonnás DAC „farmok”.
- Magánszektor és startupok: Több tucat startup versenyez a szén-dioxid-leválasztás innovációjában. Az eddig említetteken kívül (Climeworks, Carbon Engineering/1PointFive, Heirloom, CarbonCapture Inc., Octavia, Verdox) ide tartozik még például a Global Thermostat (amely egy aminbevonatú, porózus adszorbenseket alkalmazó DAC-eljárást fejlesztett ki hullámos paneleken), a Svante (szilárd adszorbens szűrőket használ forgóágyas pontforrás-leválasztáshoz; azt állítják, hogy MOF-alapú szűrőikkel <50 dollár/tonna áron tudnak CO₂-t leválasztani ipari környezetben), valamint a Mission Zero (brit cég, elektrokémiai DAC-on dolgozik). Az olaj- és gázipari vállalatok sok ilyen cégbe fektetnek be – az Occidental a Carbon Engineeringbe, a Chevron a Svantéba, a United Airlines szén-dioxid-eltávolító cégekbe stb. Eközben a Atoco, amelyet a MOF úttörője, Omar Yaghi alapított, „új retikuláris anyagokat” fejleszt, amelyek mind a szén-dioxid-leválasztás, mind a légköri vízkinyerés megoldásait szolgálják atoco.com. „Technológiánk 50%-kal kevesebb energiát használ a CO₂ közvetlen levegőből vagy füstgázból történő leválasztásához és szétválasztásához” – mondja az Atoco vezérigazgatója, Samer Taha atoco.com. A cég rendkívül nagy CO₂-affinitású anyagokat fejlesztett ki, amelyek „drasztikusan csökkentik az energiaigényt és a költségeket” a leválasztás során atoco.com. Az ilyen fejlesztések gazdaságilag életképessé tehetik a kisebb, moduláris leválasztó egységeket számos alkalmazásban.
A pénzügyi oldalon a magántőke is áramlik a szén-dioxid-leválasztásba és -eltávolításba. A kockázati tőke befektetések jelentősen megnőttek a szén-dioxid-eltávolító startupokba (százmillió dolláros nagyságrendben az egész szektorban). A vállalatok pedig vásárlói klubokat hoznak létre a jövőbeli kereslet biztosítására: a Frontier konzorcium (amelyet a Stripe, Alphabet, Meta stb. finanszíroz) 1 milliárd dollárt kötelezett el tartós szén-dioxid-eltávolítás vásárlására ebben az évtizedben, gyakorlatilag garantálva a piacot azoknak a cégeknek, amelyek igazolt CO₂-eltávolítást tudnak nyújtani. Ez önbizalmat adott a startupoknak a K+F felskálázásához. Még szén-dioxid-eltávolítási kreditek piacai is megjelentek, bár a forgalom még kicsi, az árak pedig magasak (jelenleg 500+ dollár/tonna a DAC-kreditekért).
Mindezek a kezdeményezések – államiak és magánszektorbeliek – azt mutatják, hogy erős lendület alakult ki a szén-dioxid-leválasztás mögött. Ahogy a Global CCS Institute megjegyezte, a szén-dioxid-leválasztás bevezetése még mindig elmarad a klímacélokhoz szükségestől, de az új szabályozásokkal és projektekkel ez a szakadék kezd zárulni catf.us. Úgy tűnik, eljött a szén-dioxid-leválasztás ideje – nem a kibocsátáscsökkentés alternatívájaként, hanem elengedhetetlen párhuzamos stratégiaként.
Kilátások és szakértői vélemények
2025-ben állva a szén-dioxid-leválasztási és -eltávolítási technológiák a tudományos fantasztikumból valósággá válnak, de jelentős kihívások maradnak. Vezető tudósok hangsúlyozzák e technológiák lehetőségeit és korlátait is:
Egyfelől ott van az optimizmus. „Ez gyakorlatilag a legjobb anyag a közvetlen levegőből történő szén-dioxid-leválasztáshoz,” – mondta Omar Yaghi a COF-999-ről, izgatottan arról, hogy az ilyen áttörések „új távlatokat nyitnak a klímaváltozás problémájának megoldásában” news.berkeley.edu. A területen sokan őszintén remélik, hogy folyamatos innovációval a szén-dioxid-leválasztás elég hatékony és olcsó lehet ahhoz, hogy világszerte be lehessen vetni. A vízió az, hogy néhány évtizeden belül egy új iparág jön létre, amely a mai olaj- és gázipar méretével vetekszik – de fordítva, világszerte működve, hogy kivonja a szenet a rendszerből. Ez magában foglalhatja a „óriási légszűrőket” stratégiai helyeken, ahogy Gagliardi professzor elképzeli, DAC üzemekkel, amelyek „jelentősen hozzájárulnak a globális szénsemlegességi törekvésekhez” pme.uchicago.edu. Klímamodellezők megerősítik, hogy az ilyen technológiákból származó negatív kibocsátások valószínűleg szükségesek lesznek a legnehezebben megszüntethető források (mint a légi közlekedés, mezőgazdaság és a történelmi kibocsátások) ellensúlyozásához, ha 1,5 °C-os melegedés közelében akarunk maradni.Másfelől a szakértők óva intenek attól, hogy a szén-dioxid-leválasztást csodafegyvernek vagy a fosszilis tüzelőanyagok csökkentésének halogatására szolgáló kifogásnak tekintsük. Dr. Fatih Birol, a Nemzetközi Energiaügynökség vezetője figyelmeztetett, hogy „az olaj- és gázipar változatlan folytatása, miközben abban reménykedünk, hogy a szén-dioxid-leválasztás tömeges bevezetése majd csökkenti a kibocsátásokat, illúzió”. Más szóval, a szén-dioxid-leválasztás kiegészítheti, de nem helyettesítheti a tiszta energiára való gyors átállást x.com. A tudósok azt is megjegyzik, hogy a szén-dioxid-eltávolítás szén-dioxidot kezel, de más üvegházhatású gázokat vagy klímahatásokat nem. „Még ha a hőmérsékletet vissza is hoztuk [CDR-rel], a világ, amit látni fogunk, nem lesz ugyanaz,” – mondta Dr. Carl-Friedrich Schleussner, kiemelve, hogy például a tengerszint-emelkedés problémái nem fognak egyszerűen visszafordulni reuters.com. És ne feledjük a léptéket: jelenleg az összes DAC üzem együttvéve csak néhány ezer tonna CO₂-t távolít el évente; a természet (erdők, talajok) körülbelül 2 milliárd tonnát; de ahhoz, hogy valóban segítsük a klímacélokat, évente 7–10 milliárd tonna eltávolítására lehet szükség évszázad közepére reuters.com. Ez óriási kihívás – nagyjából tízszerese a természet jelenlegi eltávolításának, vagy több ezer Mammoth-méretű DAC üzem. Ennek megvalósításához évtizedeken át tartó innovációra, befektetésre és támogató politikára lesz szükség.A 2024–2025-ös fejlemények tanulsága, hogy a szén-dioxid-leválasztás tanulási görbéje valóban elindult. A költségek fokozatosan csökkennek, és az első ilyen jellegű projektek kulcsfontosságú koncepciókat bizonyítanak. Látjuk az első cementgyárat CCS-sel, az első megatonnás léptékű DAC-projekteket, amelyeket finanszíroznak, új anyagokat, amelyek áttörik a korábbi korlátokat (CO₂ megkötése 300 °C-on; 100+ ciklust túlélnek; párás levegőben is működnek; a CO₂ 99%-át megkötik stb.), és a kormányok valódi pénzt tesznek az asztalra. Minden siker új tudást ad, ami a következő projektet könnyebbé és olcsóbbá teszi. Ahogy egy jelentés fogalmazott: a szén-dioxid-eltávolító ipar felépítésének maratonja még csak most kezdődött el, de a futók végre elhagyták a rajtvonalat youtube.com.
A következő években érdemes figyelni ezekre a „mega-projektekre” – ha olyanok, mint a Project Cypress (USA) vagy az Egyesült Királyság Humber klasztere sikerrel járnak, akkor példátlan mennyiségű CO₂-t fognak megkötni, és megmutatják, hogy a költségek valóban csökkenhetnek-e a várakozások szerint. Érdemes figyelni az XPRIZE Carbon Removal versenyt is, amely 2024-ben 20 döntős csapatra szűkült, lefedve a DAC-ot, az óceánalapú megkötést, a mineralizációt és még sok mást xprize.org. A győztesnek (akit 2025-ben hirdetnek ki) be kell mutatnia 1 000 tonna CO₂ eltávolítását, valamint egy életképes utat 1 millió tonna/év kapacitásig. Ez a verseny kreativitást indított el, és olyan csapatokat, mint a Heirloom, a Carbfix és mások, a figyelem középpontjába helyezett és finanszírozott cen.acs.org.
Összefoglalva: az új szerkezetek és technológiák a CO₂ megkötésére gyorsan jelennek meg – az élvonalbeli COF kristályoktól, amelyek szuper-szivacsként működnek a CO₂ számára news.berkeley.edu, egészen a hatalmas mérnöki projektekig, amelyek célja, hogy megatonnaszámra szívják ki a szenet a légkörből climeworks.com. Mindegyik hozzájárul a klíma stabilizálásának kirakósához. A szakértők hangulata „óvatos optimizmus”. Igen, a szén-dioxid-leválasztás technikailag összetett és jelenleg költséges, de a 2024–2025-ös előrelépések azt mutatják, hogy az emberi találékonyság folyamatosan oldja meg ezeket a kihívásokat. Ahogy Yaghi professzor megjegyezte az AI és a kémia ötvözéséről a jobb adszorbensek tervezéséhez: „Nagyon, nagyon izgatottak vagyunk” news.berkeley.edu – és ezt a lelkesedést egyre inkább osztják a klímatudósok, mérnökök, befektetők és döntéshozók, akik a szén-dioxid-leválasztást elengedhetetlen eszköznek tartják ahhoz, hogy élhető bolygót adhassunk át a jövő generációinak.
Az önmagában vett szén-dioxid-leválasztás nem fogja megmenteni a világot, de időt nyerhetünk vele, és csökkenthetjük az örökölt szennyezést, miközben elvégezzük a dekarbonizáció nehéz munkáját. Mivel a áttörést jelentő technológiák már rendelkezésünkre állnak, és továbbiak is a láthatáron vannak, a légkör megtisztításának korábban elméleti elképzelése valósággá válik. A következő néhány év döntő fontosságú lesz ezen megoldások széles körű bevezetéséhez – és ha sikerrel járunk, a jövő generációi talán visszatekintenek majd erre az időszakra, és úgy ismerik el, mint az új szén-dioxid-eltávolítási korszak hajnalát, amikor az emberiség szó szerint elkezdte megtisztítani az eget, hogy segítsen helyreállítani a biztonságos éghajlati egyensúlyt.
Források: Szén-dioxid-leválasztási kutatások és hírek (2024–2025) news.berkeley.edu, pme.uchicago.edu, ccsnorway.com, climeworks.com, 1pointfive.com, atoco.com, reuters.com, kormányzati bejelentések és szakértői kommentárok energy.gov, news.berkeley.edu, energiesmedia.com, man-es.com, valamint az IPCC klímaértékelései news.berkeley.edu, reuters.com.
