Prelomové objavy v zachytávaní CO₂: Pokročilé materiály a megaprojekty na odstraňovanie uhlíka zo vzduchu a priemyslu

V roku 2024 dosiahla atmosférická koncentrácia CO₂ približne 426 častí na milión, čo je asi o 50 % viac ako predindustriálne úrovne.
Výskumníci z UC Berkeley vyvinuli zinkovo-hydridový MOF s názvom ZnH-MFU-4_l, ktorý dokáže zachytávať CO₂ z horúcich spalín pri 300 °C s viac ako 90 % účinnosťou, čo umožňuje potenciálnu priamu integráciu do komínov.
V októbri 2024 COF-999, polyamínom dekorovaný kovalentný organický rámec, úplne odstránil CO₂ z okolitého vzduchu v testoch, pričom 200 gramov zachytilo približne 20 kilogramov ročne a stabilita bola preukázaná na 100 cyklov.
Nový MOF filter preukázal až 99 % odstránenie CO₂ pri spotrebe približne o 17 % menej energie a o 19 % nižších nákladoch v porovnaní s konvenčnými amínovými systémami, čo ilustruje výrazné zlepšenie energetickej efektívnosti.
Minerálna slučka spoločnosti Heirloom Carbon využíva oxid vápenatý získaný z vápenca na pasívnu absorpciu CO₂ a jeho uvoľnenie pri zahriatí, pričom tvrdí, že potenciálne náklady na odstránenie môžu byť pod 100 dolárov za tonu pri veľkovýrobe a v rokoch 2023–2024 získali viac ako 150 miliónov dolárov financovania.
Nórsky projekt Brevik CCS začal v roku 2025 testovať zachytávanie CO₂ z cementárne spoločnosti Heidelberg Materials a je navrhnutý na zachytenie približne 400 000 ton ročne, pričom skvapalnený CO₂ sa prepravuje do zásobníka pod Severným morom v rámci projektu Northern Lights.
Climeworks’ Mammoth DAC závod na Islande začal v roku 2024 so 72 kolektormi schopnými zachytiť až 36 000 ton CO₂ ročne a je poháňaný geotermálnou energiou, pričom cieľom je megatonová kapacita do roku 2030 a gigatonová do roku 2050.
Spojené štáty rozšírili podporu pre DAC s 3,5 miliardami dolárov na regionálne DAC centrá, 1,8 miliardami dolárov na financovanie až deviatich nových DAC zariadení a daňovým kreditom 45Q až do výšky 180 dolárov za tonu pre uložený DAC CO₂ (a 85 dolárov za tonu pre uložený CO₂ z bodových zdrojov), doplnené o 2,6 miliardy dolárov na infraštruktúru prepravy a skladovania.
Projekt Cypress DAC v Louisiane plánuje zachytiť približne 1 milión ton CO₂ ročne, pričom využíva soľné formácie King Ranch, ktoré môžu uskladniť až 3 miliardy ton.
Čínsky CarbonBox sa v júli 2024 stal prvým domácim DAC modulom, ktorý prešiel skúškami spoľahlivosti, dokáže zachytiť viac ako 100 ton CO₂ ročne s 99 % účinnosťou a je navrhnutý na modulárne nasadenie smerom k miliónovým kapacitám.

Naliehavá potreba zachytávania uhlíka

Hladiny oxidu uhličitého (CO₂) v našej atmosfére sú na rekordných hodnotách a poháňajú nebezpečné zmeny klímy. V roku 2024 dosiahli koncentrácie CO₂ približne 426 častí na milión – približne o 50 % vyššie ako predindustriálne úrovne news.berkeley.edu. Znižovanie emisií je kľúčové, no odborníci sa zhodujú, že samo o sebe to stačiť nebude. Medzivládny panel pre zmenu klímy (IPCC) uvádza, že musíme odstrániť aj miliardy ton CO₂, ktoré sa už nachádzajú vo vzduchu, aby sme splnili globálne klimatické ciele reuters.com, news.berkeley.edu. Tu prichádzajú na rad technológie zachytávania uhlíka: zachytávanie CO₂ priamo pri zdroji (napr. elektrárne alebo továrne) a dokonca aj priamo z okolitého vzduchu, aby sa dosiahli „negatívne emisie“. Ako to vyjadril jeden klimatológ, spoliehať sa len na odstraňovanie uhlíka je riskantné – „Iba ambicióznym znižovaním emisií v blízkej budúcnosti môžeme účinne znížiť riziká… [ale] odstraňovanie CO₂ (CDR) by mohlo pomôcť spomaliť otepľovanie“ reuters.com reuters.com. Stručne povedané, potrebujeme zachytávanie a odstraňovanie uhlíka popri znižovaní emisií a nedávne prelomové objavy robia tieto technológie životaschopnejšími.

Prečo zachytávanie uhlíka? Ťažko znižovateľné odvetvia (cement, oceľ, energetika) stále vypúšťajú veľké objemy CO₂. Zachytávanie uhlíka dokáže odstrániť CO₂ z ich výfukových plynov a zabrániť jeho úniku do ovzdušia. Napríklad výroba cementu spôsobuje sama o sebe ~7–8 % globálnych emisií CO₂ a zachytávanie týchto „procesných emisií“ bolo dlho považované za veľmi náročné ccsnorway.com. Medzitým systémy priameho zachytávania zo vzduchu (DAC) dokážu odstraňovať zriedenejší CO₂ z otvoreného vzduchu (približne 0,04 % koncentrácia) – čo je obrovská výzva, ale nevyhnutná, ak chceme znižovať už nahromadený CO₂ v atmosfére news.berkeley.edu. „Priame zachytávanie zo vzduchu je považované za kľúčové na zvrátenie rastu hladín CO₂… Bez neho nedosiahneme cieľ obmedziť otepľovanie na 1,5 °C,“ uviedlo Centrum pre zmenu klímy na UC Berkeley, zhrnujúc zistenia IPCC news.berkeley.edu.

Donedávna bolo zachytávanie uhlíka drahé, energeticky náročné a väčšinou obmedzené na pilotné projekty. Tradičné zachytávanie využíva kvapalné amíny (chemikálie, ktoré viažu CO₂) vo veľkých čistiacich vežiach, ktoré fungujú pre koncentrované spaliny, ale spotrebúvajú veľa energie – a nie sú efektívne pri nízkych úrovniach CO₂, ako je vzduch news.berkeley.edu. V rokoch 2024–2025 však vedci a inžinieri po celom svete predstavili nové štruktúry a technológie, ktoré sľubujú dramaticky efektívnejšie, dostupnejšie a škálovateľnejšie zachytávanie CO₂. Od najmodernejších materiálov podobných špongii, ktoré nasávajú CO₂, až po obrovské nové závody, ktoré ukladajú CO₂ v tisícoch ton, tieto inovácie urýchľujú preteky za čistejšou atmosférou.

Nižšie skúmame najnovšie prelomové objavy v zachytávaní CO₂ – vrátane pokročilých materiálov (kovovo-organické rámce, kovalentné organické rámce, sorbenty), nových procesov (od zachytávania pri vysokých teplotách po solárne poháňané DAC) a veľkých projektov a iniciatív po celom svete. Zahrnuli sme aj pohľady popredných vedcov a klimatických expertov na to, čo tieto vývojové trendy znamenajú pre boj proti zmene klímy.

Pokročilé materiály na zachytávanie CO₂: MOF, COF a sorbenty

Veľká revolúcia v zachytávaní uhlíka prichádza z materiálovej vedy. Vedci vytvorili nové pórovité tuhé látky s úžasnou schopnosťou zachytávať molekuly CO₂. Dvoma hviezdnymi hráčmi sú kovovo-organické rámce (MOF) a kovalentné organické rámce (COF) – kryštalické materiály s nanoporéznou štruktúrou, ktoré pôsobia ako vysoko povrchové špongie na plyny. Tieto rámce môžu byť prispôsobené na mieru s chemickými skupinami, ktoré sa viažu na CO₂, čo prináša obrovské zlepšenia oproti tradičným kvapalným amínovým filtrom energiesmedia.com atoco.com.

MOF-y (kovovo-organické rámce): MOF-y pozostávajú z atómov kovu spojených organickými prepojkami, čím vytvárajú otvorenú mriežku s vnútorným povrchom tak veľkým, že „len jeden gram má ekvivalentnú povrchovú plochu futbalového ihriska“ energiesmedia.com. Vedci môžu póry MOF-ov dekorovať funkčnými skupinami (ako amíny alebo iné reaktívne miesta), aby selektívne zachytávali CO₂. MOF-y sa študujú na zachytávanie CO₂ už viac ako desať rokov, no nové formulácie posúvajú ich výkon na novú úroveň. Napríklad koncom roka 2024 tím z UC Berkeley pod vedením prof. Jeffreyho Longa objavil MOF, ktorý dokáže zachytávať CO₂ z horúcich spalín – pri 300 °C, čo je ďaleko nad hranicou bežných materiálov news.berkeley.edu. Tento MOF, známy ako ZnH-MFU-4𝓁, využíva vo svojich póroch namiesto amínov zinkhydridové (ZnH) miesta, ktoré sa ukázali byť mimoriadne stabilné pri vysokých teplotách news.berkeley.edu. „Náš objav je pripravený zmeniť spôsob, akým vedci uvažujú o zachytávaní uhlíka. Zistili sme, že MOF dokáže zachytávať CO₂ pri bezprecedentne vysokých teplotách… čo sa predtým nepovažovalo za možné,“ povedal Dr. Kurtis Carsch, spoluautor štúdie news.berkeley.edu. Materiál dosiahol viac ako 90% zachytenie CO₂ v simulovaných spalinách (úroveň označovaná ako „hlboké zachytávanie“), aj pri ~300 °C, s kapacitou porovnateľnou s najlepšími sorbentmi na báze amínov news.berkeley.edu. Toto je prelomové pre odvetvia ako cementárne a oceliarne, kde spaliny často presahujú 200–400 °C news.berkeley.edu. Namiesto inštalácie zložitých chladiacich systémov na použitie bežného zachytávania by takéto vysokoteplotné MOF-y mohli byť jedného dňa integrované priamo do komínov. Ako poznamenal prof. Long, „Táto práca ukazuje, že so správnou funkčnosťou – tu zinkhydridovými miestami – je možné rýchle, reverzibilné a vysoko kapacitné zachytávanie CO₂ skutočne dosiahnuť aj pri vysokých teplotách, ako je 300 °C“ news.berkeley.edu. Výskumníci teraz skúmajú varianty tohto MOF-u a dolaďujú jeho kovové miesta, aby cielili na iné plyny alebo ešte viac zvýšili kapacitu news.berkeley.edu.
COF-y (Kovalentné organické rámce): COF-y sú podobné MOF-om, ale bez kovu – sú tvorené výlučne z ľahkých prvkov (C, H, N, O) spojených silnými kovalentnými väzbami. To im môže zabezpečiť väčšiu odolnosť voči určitým podmienkam. V októbri 2024 tím vedený prof. Omarom Yaghim (vynálezcom MOF-ov/COF-ov) a prof. Laurou Gagliardi predstavil COF-999, nový COF na zachytávanie CO₂, ktorý ohromil vedcov svojím výkonom pme.uchicago.edu. COF-999 je pórovitá mriežka, ktorej hexagonálne kanály sú „dekorované polyamínmi“ – v podstate dlhými reťazcami amínových skupín vyrastenými vo vnútri pórov pme.uchicago.edu. Tieto amíny pôsobia ako molekulárne háčiky na CO₂. Pri testoch na UC Berkeley dokázala už malá vzorka COF-999 úplne odstrániť CO₂ z okolitého vzduchu. „Pustili sme berkeleyský vzduch – jednoducho vonkajší vzduch – do materiálu, aby sme videli, ako si poradí, a bolo to nádherné. Úplne vyčistil vzduch od CO₂. Všetko,“ uviedol prof. Yaghi news.berkeley.edu. Podľa vedcov 200 gramov COF-999 (približne pol kila) dokáže zachytiť 20 kg CO₂ za rok, čo je približne množstvo, ktoré absorbuje dospelý strom news.berkeley.edu. Dôležité je, že COF-999 je mimoriadne stabilný: vykazoval žiadnu degradáciu počas 100 cyklov zachytávania a uvoľňovania CO₂ pme.uchicago.edu. „Je veľmi stabilný chemicky aj tepelne a dá sa použiť aspoň 100-krát,“ povedala prof. Gagliardi pme.uchicago.edu. Táto odolnosť rieši veľký problém – mnohé predchádzajúce materiály sa po opakovanom použití rozpadli, najmä kvôli vode alebo nečistotám vo vzduchu. Kostra COF-999 je postavená z olefínových (uhlík-uhlík) väzieb, ktoré patria medzi najsilnejšie v chémii news.berkeley.edu. Na rozdiel od niektorých MOF-ov, ktoré sa rozpadli vo vlhkom vzduchu alebo zásaditých podmienkach, tento COF odoláva vode, kyslíku a iným plynom news.berkeley.edu. „Zachytávanie CO₂ zo vzduchu je veľmi náročné – potrebujete vysokú kapacitu, vysokú selektivitu, odolnosť voči vode, nízku teplotu regenerácie, škálovateľnosť… Je to veľká výzva,“ vysvetlil Yaghi, „Tento COF má silnú kostru, vyžaduje menej energie a ukázali sme, že vydrží 100 cyklov wbez straty kapacity. Žiadny iný materiál nepreukázal takéto vlastnosti” news.berkeley.edu. V skutočnosti Yaghi označil COF-999 za „prakticky najlepší materiál na priame zachytávanie CO₂ zo vzduchu“ doteraz news.berkeley.edu. Zachytávanie CO₂ dosahuje až 2 milimóly na gram sorbentu, čím sa radí medzi najlepšie pevné sorbenty news.berkeley.edu. A keďže uvoľňuje CO₂ pri zahriatí len na ~60 °C (140 °F), mohol by potenciálne využívať nízkoteplotné zdroje tepla na regeneráciu news.berkeley.edu. Tím už využíva AI techniky na navrhovanie ešte lepších štruktúr, s cieľom vyvinúť materiály, ktoré by mohli zachytiť „dvojnásobné množstvo CO₂“ pred potrebou regenerácie pme.uchicago.edu. Takýto objav poháňaný AI je rastúcim trendom: napríklad výskumníci z University of Illinois Chicago a Argonne National Lab nedávno použili výpočtový rámec na prehľadanie 120 000 hypotetických MOF štruktúr a identifikáciu sľubných pre zachytávanie CO₂ energiesmedia.com. Yaghiho laboratórium tiež založilo startup Atoco, ktorý má tieto retikulárne materiály komercializovať na zachytávanie uhlíka.
Pevné sorbenty a iné materiály: Okrem MOF a COF sa testuje množstvo nových pevných sorbentov. Patria sem modifikované zeolity, pórovité polyméry, iónomeničové živice a dokonca aj materiály inšpirované prírodou. Mnohé sú funkčne upravené amínovými skupinami, aby chemicky viazali CO₂. Cieľom je dosiahnuť vysokú kapacitu a selektivitu pre CO₂, pričom je potrebné menej energie na regeneráciu ako pri kvapalných amínových roztokoch. Niektoré startupy skúmajú sorbenty na báze enzýmov alebo elektrochemické zachytávanie CO₂ (použitie elektriny na uvoľnenie CO₂ namiesto tepla). Iné, ako Heirloom Carbon v USA, volia iný prístup: využívajú prirodzene sa vyskytujúce minerály. Heirloom rozprestiera oxid vápenatý (získaný z vápenca), ktorý pasívne absorbuje CO₂ zo vzduchu spätnou premenou na uhličitan vápenatý, potom ho zahreje, aby uvoľnil čistý CO₂ a regeneroval oxid. Tento prístup minerálnej slučky využíva lacné, dostupné materiály (v podstate zrýchlené zvetrávanie vápenca). V rokoch 2023–2024 Heirloom získal veľké investície na rozšírenie – vyzbieral viac ako 150 miliónov dolárov – a stavia svoje prvé komerčné zariadenia businesswire.com, heirloomcarbon.com. Hoci je pomalší ako systémy s ventilátormi, minerálny DAC môže byť nízkonákladový a funguje na teplo; Heirloom tvrdí, že môže dosiahnuť náklady na odstránenie pod 100 dolárov/tonu vo veľkom meradle. Medzitým membrány na zachytávanie CO₂ zaznamenali postupné zlepšenia, hoci fungujú najmä pre koncentrované plyny. Vedci tiež vyvíjajú hybridné sorbenty (napríklad naviazanie enzýmov alebo kvapalných materiálov na pevné nosiče), aby skombinovali najlepšie vlastnosti každého z nich. Spektrum materiálov sa rýchlo rozširuje, pričom pomáha AI dizajn a vysokokapacitné testovanie. Ako poznamenal jeden energetický mediálny portál, „sofistikované kovovo-organické štruktúry… fungujú ako molekulárne špongie“, a v kombinácii s inteligentným procesným inžinierstvom (napríklad vákuové cykly) nové systémy preukázali až 99% odstránenie CO₂ v laboratórnych testoch – výrazne viac ako 50–90% typických pre staršie technológie energiesmedia.com. Stručne povedané, pokročilé materiály umožňujú zachytávanie uhlíka byť efektívnejšie (zachytávajú vyšší podiel CO₂, >95–99% v niektorých prípadoch) a pritom spotrebujú menej energie. Napríklad jeden nový MOF filter dosiahol rovnakú mieru zachytávania CO₂ s približne o 17% nižšou spotrebou energie a o 19% nižšími nákladmi v porovnaní s konvenčnými amínovými systémami energiesmedia.com. Všetky tieto zisky sú kľúčové, pretože nižšia spotreba energie znamená lacnejšiu prevádzku a menšiu klimatickú stopu samotného procesu zachytávania.

Inovatívne procesy a synergie zachytávania CO₂

Súbežne s novými materiálmi inžinieri nanovo vymýšľajú ako sa CO₂ zachytáva a uvoľňuje, čím robia tento proces praktickejším. Tradičné zachytávanie uhlíka často využíva adsorpciu s teplotným alebo tlakovým spínaním – sorbent vystavíte plynu, aby absorboval CO₂, potom zmeníte podmienky (zohrejete ho alebo znížite tlak), aby uvoľnil CO₂ na uskladnenie. Nové techniky tento cyklus vylepšujú:

Synergia vlhkostného spínania a získavania vody: Prelomová myšlienka v roku 2024 bola použiť vodnú paru na pomoc pri desorpcii CO₂. V článku publikovanom v Nature Communications (november 2024) vedci ukázali, že pridanie záblesku vlhkosti môže dramaticky znížiť energiu potrebnú na regeneráciu DAC sorbentov nature.com. Ich metóda zachytáva z ovzdušia vodu aj CO₂ pomocou pevného amínového sorbentu; potom, pri približne 100 °C, pridajú koncentrovanú vodnú paru, ktorá účinne vytlačí CO₂ zo sorbentu. Proces priniesol 97,7 % čistý CO₂ (pripravený na uskladnenie alebo využitie) a zároveň produkoval čerstvú vodu, a to všetko bez potreby vákuových púmp alebo vysokotlakových parných kotlov nature.com. V skutočnosti jednoduché prepláchnutie parou priamo v zariadení stačilo na získanie späť 98 % zachyteného CO₂ s približne o 20 % nižším energetickým vstupom nature.com. Ešte pôsobivejšie je, že predviedli prototyp poháňaný výlučne solárnym teplom, čo ukazuje potenciál DAC jednotiek poháňaných obnoviteľnou energiou v odľahlých oblastiach nature.com. Tento koncept „distribuovaného DAC“ – využívajúci slnečné svetlo a okolité vlhko – by mohol umožniť cenovo dostupné odstraňovanie uhlíka v oblastiach s nedostatkom vody a zároveň spoluprodukovať vodu. Je to šikovný zvrat problému: voda sa zvyčajne považuje za kontaminant pri zachytávaní CO₂ (vlhký vzduch znižuje účinnosť mnohých sorbentov), ale tu sa voda stáva výhodou na uvoľnenie CO₂.
Energeticky efektívna regenerácia: Ďalším zameraním je zvýšenie efektivity kroku uvoľňovania CO₂. Jedným z príkladov je integrácia tepla. V prvom projekte zachytávania uhlíka v cementárni na svete v Nórsku (diskutovanom neskôr) inžinieri implementovali systém rekuperácie tepla pri zachytávaní uhlíka: odpadové teplo z kompresora CO₂ sa recykluje na generovanie pary, ktorá pomáha poháňať amínový absorbér, čím dodáva približne tretinu potrebného tepla na regeneráciu man-es.com. Opätovným využitím tepla, ktoré by inak bolo stratené, systém výrazne znižuje energetickú náročnosť zachytávania man-es.com. Digitálna optimalizácia procesu tiež skrátila časy spúšťania a odstránila niektoré zbytočné komponenty, čím sa systém stal flexibilnejším v prevádzke man-es.com man-es.com. Podobne mnohé nové systémy zachytávania využívajú vakuovú alebo tlakovo-swingovú adsorpciu s pokročilými sorbentmi, aby sa úplne vyhli ohrievaniu: vytvárajú vákuum na uvoľnenie CO₂ zo sorbentu pri izbovej teplote, čím šetria energiu. Niektoré návrhy striedajú dve alebo viac vrstiev sorbentu, takže jedna zachytáva, zatiaľ čo druhá sa regeneruje, čo zabezpečuje nepretržitú prevádzku (takto fungujú DAC moduly spoločnosti Climeworks, ktoré na regeneráciu filtrov používajú nízkotlakovú paru alebo vákuum).
Elektrochemické a katalytické prístupy: Okrem tepelných/tlakových zmien firmy inovujú aj zachytávanie CO₂ poháňané elektrinou. Napríklad spin-off MIT s názvom Verdox vyvíja elektro-swing adsorpciu, kde aplikovanie napätia mení afinitu materiálu k CO₂ – v podstate „nabijete“ sorbent, aby zachytil CO₂, a potom ho „vybijete“, aby CO₂ uvoľnil, bez výrazného ohrievania. Toto by mohlo byť poháňané obnoviteľnou elektrinou a modulárne škálované. Iní výskumníci pridávajú katalyzátory do systémov na báze rozpúšťadiel, aby znížili energiu potrebnú na uvoľnenie CO₂ (napr. enzýmy karboanhydrázy alebo kovové katalyzátory, ktoré pomáhajú rozbiť väzbu CO₂-amín pri nižších teplotách). Hoci sú tieto prístupy väčšinou vo fáze výskumu a vývoja, predstavujú sľubnú hranicu na zníženie energetických nákladov zachytávania pomocou inteligentnejšej chémie namiesto hrubého tepla.
Hybridné systémy (CCUS): Niektoré nové systémy kombinujú zachytávanie CO₂ s okamžitým využitím na zlepšenie ekonomiky. Napríklad existujú návrhy na priame zachytávanie CO₂ zo vzduchu na výrobu palív, kde sa CO₂ získaný zo vzduchu privádza do reaktora (s použitím zeleného vodíka) na výrobu syntetických palív. Existujú pilotné projekty, ktoré spájajú DAC jednotky so syntézou palív alebo s výrobou betónu (mineralizácia CO₂ do stavebných materiálov). V jednom významnom projekte bude DAC technológia spoločnosti Carbon Engineering spojená so syntézou palív spoločnosti Air Company v navrhovanom závode na výrobu leteckého paliva z atmosférického CO₂. Ďalším hybridným konceptom je BECCS (bioenergia s CCS), kde elektrárne na biomasu zachytávajú svoje emisie CO₂ – čím dosahujú čisté záporné emisie, keďže CO₂ pochádza z atmosférického uhlíka viazaného rastlinami. Takéto inovácie sú zatiaľ v začiatkoch, ale môžu vytvárať príjmové toky (palivá, produkty), ktoré vyrovnávajú náklady na zachytávanie a pomáhajú rozširovať túto technológiu.

Celkovou témou je efektivita a integrácia: robiť jednotky na zachytávanie CO₂ viac ako inteligentné stroje, ktoré získavajú CO₂ s minimálnou spotrebou energie, často využívajúc prírodné procesy (ako kolobeh vody, odpadové teplo alebo obnoviteľnú energiu). Tieto procesné prelomové riešenia v kombinácii s pokročilými materiálmi prinášajú rekordné výkony v laboratóriách a prvých demonštráciách. Napríklad s použitím špeciálneho MOF filtra a vákuového cyklu dosiahol jeden tím nedávno 99% odstránenie CO₂ v laboratórnych testoch pri spotrebe približne o 17% menej energie ako staršie metódy energiesmedia.com, energiesmedia.com. Všetky tieto zlepšenia nás približujú k snu o cenovo dostupnom zachytávaní uhlíka vo veľkom meradle.

Zachytávanie uhlíka pri zdroji: Čistenie priemyslu

Zachytávanie CO₂ z bodových zdrojov – ako sú elektrárne, továrne a rafinérie – je kľúčovou súčasťou zmierňovania klimatických zmien. Tieto zdroje produkujú CO₂ vo vysokej koncentrácii a objeme, takže zachytávanie tu môže zabrániť veľkým emisiám, aby sa vôbec dostali do ovzdušia. Niekoľko významných udalostí v rokoch 2024–2025 posilnilo zachytávanie uhlíka z bodových zdrojov:

Cement a oceľ – Prvé projekty v plnom rozsahu: Začiatkom roku 2025 nórsky projekt zachytávania a ukladania uhlíka Longship dosiahol historický míľnik: zariadenie Brevik CCS sa stalo prvou plnohodnotnou prevádzkou na zachytávanie CO₂ v cementárni na svete ccsnorway.com. Po dokončení výstavby koncom roka 2024 začalo Brevik CCS zachytávať CO₂ z cementárne spoločnosti Heidelberg Materials v Breviku v Nórsku. Do mája 2025 už bezpečne zachytilo prvých 1 000+ ton CO₂ počas testov spúšťania ccsnorway.com. Po dosiahnutí plnej prevádzky bude zachytávať 400 000 ton CO₂ ročne, čím odstráni približne 50 % emisií závodu man-es.com. Tento CO₂ je skvapalňovaný priamo na mieste a prepravovaný do trvalého úložiska pod Severným morom v rámci projektu Northern Lights ccsnorway.com. Ide o prelom pre ťažký priemysel – ako uviedla agentúra Gassnova (nórska agentúra pre CCS), „Sektor cementu predstavuje 7–8 % globálnych emisií CO₂… Zachytávanie procesných emisií z tohto odvetvia bolo dlho považované za mimoriadne náročné. Skutočnosť, že Brevik CCS teraz v praxi zachytáva CO₂, je prelom… technologicky aj priemyselne“ ccsnorway.com. Dokazuje to, že aj „ťažko znižovateľné“ priemyselné emisie CO₂ je možné zachytávať vo veľkom rozsahu. Ďalším v poradí je nórska spaľovňa odpadu v Osle, ktorá by mala začať s zachytávaním CO₂ (~400-tisíc ton/rok) v roku 2026, čím sa CCS ďalej demonštruje v rôznych sektoroch.
Zachytávanie pri vysokých teplotách pre priemysel: Jednou z veľkých prekážok pre odvetvia ako oceliarstvo a výroba cementu bolo, že ich výfukové plyny sú príliš horúce pre bežné CO₂ scrubbery (ktoré vyžadujú ochladenie plynov na ~40–60 °C). Ochladzovanie týchto plynov stojí energiu a vodu, čo brzdí zavádzanie news.berkeley.edu. Nový zink-hydridový MOF z UC Berkeley (spomenutý vyššie) sa s týmto problémom priamo vyrovnáva: zachytáva CO₂ pri 300 °C, čo je typické pre spaliny z cementární/oceliarní news.berkeley.edu. Pri testoch simulujúcich reálne výfukové plyny (20–30% CO₂, prítomnosť ďalších plynov) tento MOF zachytil viac ako 90% CO₂ aj pri teplotách ako v peci news.berkeley.edu. Takéto materiály by mohli umožniť dodatočnú inštaláciu zachytávacích systémov na priemyselné pece bez potreby veľkých chladičov. Ako poznamenal Dr. Carsch, otvára to „nové smery v separačnej vede“ – navrhovanie sorbentov, ktoré fungujú v extrémnych podmienkach news.berkeley.edu. Zatiaľ väčšina projektov na zachytávanie z bodových zdrojov stále používa vylepšené amínové rozpúšťadlá alebo zachytávanie na báze amoniaku, no aj tieto technológie sa zdokonaľujú. Čína napríklad v roku 2024 oznámila, že otestuje zachytávanie uhlíka na viacerých uhoľných elektrárňach do roku 2027, popri skúškach spoluspaľovania biomasy a amoniaku na zníženie emisií spglobal.com. Čínski inžinieri vyvinuli vlastné systémy na zachytávanie na báze rozpúšťadiel a dokonca aj membránové kontaktné zariadenia pre spaliny z elektrární. S rastúcou politickou podporou (čínske smernice z roku 2024 zaradili CCUS do oficiálnej dekarbonizačnej stratégie climateinsider.com), očakávame, že čoskoro uvidíme veľkokapacitné demonštračné jednotky na zachytávanie na uhoľných a plynových elektrárňach v Ázii.
Výroba elektriny z zemného plynu s CCS: V USA a Spojenom kráľovstve napredujú plány na výstavbu prvých plynových elektrární s úplným zachytávaním uhlíka. V britskom regióne Teesside má projekt Net Zero Teesside za cieľ vybaviť novú plynovú elektráreň CCS do konca tohto desaťročia, pričom CO₂ bude ukladaný do podzemných zásobníkov v Severnom mori. V USA startup NET Power vyvinul Allamov cyklus, elektráreň, ktorá prirodzene produkuje čistý prúd CO₂ spaľovaním zemného plynu s čistým kyslíkom v CO₂ médiu – v podstate ide o energetický cyklus, ktorý produkuje kvapalný CO₂ pripravený na ukladanie. Očakáva sa, že 300 MW elektráreň NET Power bude v Texase spustená do prevádzky v roku 2026 a potenciálne sa stane prvým zariadením svojho druhu na výrobu elektriny z plynu s nulovými emisiami. Tieto integrované návrhy by mohli umožniť čistú výrobu elektriny pri zachytení takmer 100% vyprodukovaného CO₂.
Lacnejšie rozpúšťadlá a modulárne systémy: Viaceré spoločnosti pracujú na postupne lepších technológiách zachytávania priamo pri zdroji – napríklad Mitsubishi Heavy Industries a Aker Carbon Capture už nasadili vylepšené amínové rozpúšťadlá, ktoré znižujú spotrebu energie približne o 30 % v porovnaní so staršími amínmi, vďaka patentovanej chémii, ktorá viaže CO₂ rovnako pevne, ale uvoľňuje ho jednoduchšie. Na trhu sú modulárne jednotky na zachytávanie (na ráme/skid-mounted), ktoré dokážu zachytiť napríklad 30–100 ton CO₂ denne z menších priemyselných zdrojov (ako sú etanolky alebo cementárne) bez potreby masívnej infraštruktúry. Tieto menšie jednotky je možné replikovať a tým zvyšovať kapacitu. V Japonsku si vláda stanovila cieľ do roku 2030 zachytiť 6–12 miliónov ton CO₂ ročne (vrátane priemyslu) a financuje výskum a vývoj nových rozpúšťadiel a adsorpčných metód iea.org. Cieľom je, aby sa zachytávanie uhlíka stalo plug-and-play riešením pre mnohé prevádzky, namiesto toho, aby sa zakaždým stavali jedinečné megaprojekty.

Celkovo sa zachytávanie uhlíka priamo pri zdroji v rokoch 2024–2025 posúva z pilotnej fázy k reálnym projektom, ktoré zachytávajú CO₂ z priemyselných prevádzok. S prvými závodmi, ako je Brevik, ktoré dokazujú, že to je možné, sa teraz pozornosť sústreďuje na znižovanie nákladov a spotreby energie – kde nové materiály a procesy zohrávajú veľkú úlohu. Konečná vízia je, že v blízkej budúcnosti by uhoľná elektráreň alebo cementáreň mohla jednoducho pripojiť modulárny systém naplnený pokročilými sorbentmi (napríklad MOF peletami alebo podobnými), ktorý dokáže odstrániť viac ako 90 % CO₂ aj z horúcich, znečistených spalín, a potom tento CO₂ buď recyklovať do produktov, alebo bezpečne uložiť pod zem. Keď sa tieto riešenia rozšíria, môžu výrazne znížiť uhlíkovú stopu nevyhnutných odvetví počas prechodu na čistejšie alternatívy.

Priame zachytávanie zo vzduchu: Vytiahnutie CO₂ z riedkeho ovzdušia

Kým zachytávanie priamo pri zdroji zabraňuje novým emisiám, priame zachytávanie zo vzduchu (DAC) má za cieľ skutočne znížiť už existujúce množstvo CO₂ v atmosfére. DAC sa často prirovnáva k „atmosférickému vysávaču“ – čo je náročná úloha, keďže CO₂ tvorí len asi 0,04 % vzduchu. No v rokoch 2024–2025 DAC zaznamenalo hmatateľný pokrok, keď boli spustené nové závody a lepšie sorbenty robia tento proces uskutočniteľnejším.

Rozširovanie DAC zariadení: V máji 2024 švajčiarska spoločnosť Climeworks spustila najväčšiu DAC elektráreň na svete s názvom Mammoth na Islande climeworks.com. Mammoth je približne 10-krát väčší ako predchádzajúca elektráreň Orca od Climeworks. Po úplnom sprevádzkovaní jeho 72 modulárnych zberačov CO₂ zachytí až 36 000 ton CO₂ ročne zo vzduchu climeworks.com. Elektráreň je poháňaná islandskou obnoviteľnou geotermálnou energiou; po zachytení je CO₂ odovzdaný spoločnosti Carbfix, islandskému partnerovi, ktorý ho vstrekuje hlboko pod zem, kde sa mineralizuje na kameň climeworks.com. Mammoth začal v roku 2024 inštaláciou 12 svojich zberačov a začal „zachytávať svoj prvý CO₂“, pričom dokončenie sa očakáva do konca roka 2024 climeworks.com. Spolugenerálny riaditeľ Climeworks Jan Wurzbacher to označil za „ďalší dôkaz v našej ceste rozširovania na megatonovú kapacitu do roku 2030 a gigatonovú do roku 2050“, pričom zdôraznil, že spoločnosť získava neoceniteľné skúsenosti z reálnej prevádzky, ako optimalizovať DAC vo väčšom meradle climeworks.com. Climeworks má už za sebou sedem rokov prevádzky v teréne a spracováva 200 miliónov dátových bodov denne zo svojich zariadení na zlepšenie výkonu climeworks.com. Poučenia z Mammothu budú využité v ešte väčších projektoch: Climeworks je súčasťou troch navrhovaných „megatonových“ DAC centier v Spojených štátoch, ktoré boli všetky v roku 2023 vybrané Ministerstvom energetiky USA na počiatočné financovanie climeworks.com. Najväčší z nich, Project Cypress v Louisiane, získal začiatkom roku 2023 50 miliónov dolárov na rozbeh inžinierskych prác; po dokončení by mal zachytiť 1 milión ton CO₂ ročne climeworks.com. Tieto americké DAC centrá majú za cieľ využiť hojnosť obnoviteľnej energie a geologického úložiska na dramatické rozšírenie DAC.

USA, a najmä Spojené štáty, výrazne vsádzajú na DAC. V roku 2022 vláda vyčlenila 3,5 miliardy dolárov na regionálne DAC centrá. Koncom roku 2024 Ministerstvo energetiky spustilo nové kolo financovania vo výške 1,8 miliardy dolárov na podporu až 9 nových DAC zariadení, od stredne veľkých (zachytávajúcich 2 000–25 000 ton/rok) po veľké (≥25 000 ton/rok), plus infraštruktúru „hubov“ na ich prepojenie s miestami skladovania alebo využitia energy.gov. Tento program výslovne hľadá „transformačné“ DAC technológie a pomôže sľubným návrhom preklenúť priepasť medzi pilotnou a komerčnou škálou energy.gov. Ministerka energetiky Jennifer Granholm poznamenala, že široké nasadenie DAC bude kľúčové pre klimatické ciele USA a nový čistý priemysel. Niekoľko významných projektov je už v pohybe: dcérska spoločnosť Occidental Petroleum 1PointFive (v partnerstve s Carbon Engineering) získala v roku 2024 od DOE ocenenie až do výšky 500 miliónov dolárov na výstavbu DAC závodu v južnom Texase 1pointfive.com. Počiatočných 50 miliónov dolárov bude financovať inžiniering a vybavenie pre závod navrhnutý na zachytenie 500 000 ton CO₂ ročne zo vzduchu, s plánmi rozšíriť na 1 milión ton/rok a nakoniec až na 30 miliónov/rok na tomto mieste 1pointfive.com. „Veľkokapacitný DAC je jednou z najdôležitejších technológií, ktoré pomôžu organizáciám a spoločnosti dosiahnuť uhlíkovú neutralitu,“ povedala generálna riaditeľka Occidental Vicki Hollub, ktorá ocenila podporu DOE a vyjadrila dôveru v dodanie „odstraňovania CO₂ v klimaticky relevantnom rozsahu“ 1pointfive.com. Južnotexaský DAC hub bude využívať vysokoteplotný DAC proces spoločnosti Carbon Engineering (ktorý používa roztoky hydroxidu draselného a obrovské kontaktné zariadenia na absorpciu CO₂, potom regeneruje čistý prúd CO₂ kalcináciou). Pozoruhodné je, že lokalita King Ranch, TX, má podzemné soľné formácie, ktoré môžu uskladniť až 3 miliardy ton CO₂, čo umožňuje desaťročia prevádzky 1pointfive.com. Kombinovaním zachytávania a skladovania na jednom mieste sa zjednoduší logistika a môže sa stať vzorom pre budúce DAC farmy.

Globálna účasť: DAC nie je len záležitosťou USA/Európy. V júli 2024 Čína oznámila, že „CarbonBox“, jej prvý domáci DAC modul, prešiel skúškami spoľahlivosti news.cgtn.com. Vyvinutý Šanghajskou Jiao Tong univerzitou a štátnou spoločnosťou CEEC, CarbonBox je jednotka veľkosti lodného kontajnera, ktorá dokáže zachytiť viac ako 100 ton CO₂ ročne zo vzduchu, s deklarovanou účinnosťou zachytávania 99 % news.cgtn.com. Údajne ide o najväčší DAC modul v Ázii doteraz a viacero jednotiek by sa mohlo nasadiť modulárnym spôsobom na dosiahnutie miliónových objemov ročne news.cgtn.com. Každá jednotka CarbonBox, približne vo veľkosti štandardného kontajnera, môže byť vyrobená a otestovaná vo fabrike a potom prepravená na miesto – veľmi podobný prístup, aký pri modulárnom nasadzovaní DAC uplatňujú Climeworks alebo Carbon Engineering. Záujem Číny o DAC sa prelína s jej obrovskou kapacitou obnoviteľnej energie, ktorá by mohla tieto systémy poháňať. Inde vstupujú do hry startupy v Kanade, Austrálii a na Blízkom východe. Napríklad CarbonCapture Inc. v USA vyvíja modulárne DAC jednotky využívajúce MOF sorbenty a má projekt vo Wyomingu na využitie obnoviteľnej energie a minerálneho skladovania. V Keni spoločnosť Octavia Carbon plánuje postaviť prvú DAC továreň v Afrike (a bola vybraná ako finalista XPRIZE), pričom využíva geotermálnu energiu z Rift Valley. Tento odbor sa stáva skutočne globálnym, s výmenou poznatkov prostredníctvom iniciatív ako Mission Innovation „Carbon Dioxide Removal“ a súťaže XPRIZE.

Prelomové sorbenty pre DAC: Už sme diskutovali o COF-999, novom šampiónovi medzi sorbentmi pre DAC, ktorý „úplne vyčistil vzduch od CO₂“ v testoch news.berkeley.edu. Takéto materiály budú kľúčové pre zlepšenie DAC. Keď Climeworks začínal pred desiatimi rokmi, používal komerčné sorpčné filtre (amíny na pevnej podložke), ktoré zachytili niekoľko desiatok miligramov CO₂ na gram filtra. Nové MOF a COF dokážu zachytiť stovky miligramov na gram, čo predstavuje potenciálne skokové zvýšenie kapacity o rád. To znamená menšie a efektívnejšie jednotky DAC. Stabilita COF-999 vo vlhkom vzduchu tiež rieši veľký problém – predchádzajúce sorbenty pre DAC sa často degradovali vplyvom vlhkosti alebo vyžadovali predsušenie vzduchu (čo plytvá energiou) nature.com. S vodovzdornými sorbentmi ako COF-999 môžu jednotky DAC fungovať v reálnom vonkajšom vzduchu bez rozsiahlej predúpravy. Ďalším sľubným smerom je snaha o regeneráciu pri nižších teplotách. Niektoré nové sorbenty sa dajú regenerovať pri 80–100 °C, čo znamená, že odpadové teplo alebo solárna termálna energia by mohli poháňať DAC cyklus (ako ukázala štúdia v Nature s preplachom vodnou parou pri ~100 °C nature.com). Tým sa vyhnete spaľovaniu ďalšieho paliva na výrobu tepla, čo zlepšuje celkovú uhlíkovú bilanciu. Niekoľko výskumných skupín tiež skúma priame zachytávanie CO₂ zo vzduchu pomocou oxidov kovov, ktoré uvoľňujú CO₂ pri elektrochemickej redukcii, čo ponúka alternatívu k tepelným cyklom.

Vývoj nákladov a energetickej náročnosti: Historicky bol DAC veľmi energeticky náročný – prvé jednotky Climeworks potrebovali približne 2 000 kWh tepla plus 500 kWh elektriny na tonu CO₂ a náklady sa pohybovali v rozmedzí 600–1 000 dolárov za tonu. Nové technológie majú za cieľ toto dramaticky znížiť. Climeworks nezverejnil presné čísla pre Mammoth, ale tvrdia, že každá generácia zariadení sa zlepšuje. Prístup Carbon Engineering (vysokoteplotná chémia) odhaduje spotrebu energie okolo 8 GJ (2 200 kWh) zemného plynu na tonu a náklady ~250 dolárov/tonu v ich prvej veľkej prevádzke, s potenciálom klesnúť pod 150 dolárov pri väčšom rozsahu. S materiálmi ako COF-999 a vylepšenými procesmi niektorí výskumníci predpovedajú, že DAC by sa mohol dostať pod 100 dolárov za tonu v priebehu desaťročia – čo je kľúčový míľnik pre masové nasadenie, keďže to je približne cena, pri ktorej sa odstraňovanie uhlíka zo vzduchu stáva životaschopným klimatickým riešením popri iných opatreniach. Vládna podpora pomáha znižovať náklady: americký daňový kredit 45Q teraz ponúka 180 dolárov za tonu CO₂ odstráneného zo vzduchu a uloženého, čo poskytuje stimul pre prvé projekty. Na dobrovoľnom trhu s uhlíkom firmy ako Microsoft, Stripe a Shopify investovali do DAC prostredníctvom zmlúv o predbežnom nákupe (cez iniciatívy ako Frontier Climate), pričom teraz platia prémiové ceny, aby pomohli firmám rozšíriť výrobu a znížiť budúce náklady.

Pozoruhodné je, že Microsoft v roku 2023 súhlasil s nákupom 315 000 ton odstránenia CO₂ počas 10 rokov od spoločností Heirloom a CarbonCapture Inc., čo je silný prejav dôvery v DAC technológiu. A v roku 2024 začal globálny letecký sektor prostredníctvom iniciatívy Jet Zero investovať do DAC ako zdroja uhlíkových kreditov na kompenzáciu emisií z leteckej dopravy (napríklad fond udržateľnosti United Airlines investoval do budúcej DAC továrne). Toto všetko naznačuje, že priame zachytávanie uhlíka zo vzduchu, kedysi sci-fi koncept, sa rýchlo stáva odvetvím. „DAC nie je len koncept, ale hmatateľné odvetvie,“ uvádza správa zo summitu Climeworks DAC 2023 climeworks.com. Stále však potrebný rozsah je obrovský – niektoré štúdie naznačujú, že do polovice storočia bude potrebné odstrániť miliardy ton ročne, aby sa zmysluplne obmedzila zmena klímy reuters.com. Momentálne sme na úrovni kiloton ročne, takže pred nami je veľká výzva v podobe 1 000-násobného až 1 000 000-násobného navýšenia kapacít. Cena XPRIZE za odstránenie uhlíka v roku 2025 má udeliť 50 miliónov dolárov tímom, ktoré dokážu predviesť životaschopné cesty k odstráneniu 1 000+ ton/deň, čo zdôrazňuje, aká naliehavá a veľká je táto potreba.

Vládne a súkromné iniciatívy poháňajúce pokrok

Vzhľadom na dôležitosť zachytávania CO₂ spustili vlády a priemyselné odvetvia po celom svete za posledné dva roky veľké iniciatívy:

Spojené štáty – „Misia na zachytávanie uhlíka“: USA sa stali lídrom vo financovaní zachytávania a odstraňovania uhlíka. Okrem spomínaného programu DAC hub ($3,5 mld.) investuje Úrad pre fosílne palivá a správu uhlíka Ministerstva energetiky aj do zachytávania uhlíka priamo pri zdroji – napríklad do výskumu a vývoja novej generácie zachytávania pre plynové elektrárne a priemyselné zariadenia, a pilotné projekty ako Project Cypress budú zachytávať aj z etanolovej továrne popri DAC. V roku 2024 DOE tiež oznámilo 2,6 miliardy dolárov na rozšírenie infraštruktúry pre prepravu a skladovanie CO₂ (napr. potrubia a skladovacie vrty) efifoundation.org, keďže zachytenie CO₂ má zmysel len vtedy, ak ho možno bezpečne uskladniť alebo využiť. Širší klimatický zákon Bidenovej administratívy (Inflation Reduction Act) výrazne zvýšil daňový kredit 45Q (teraz až do $85/tonu za CO₂ zo zdroja uloženého, a $180/tonu za DAC CO₂ uloženého), čo vyvolalo vlnu plánovaných projektov na zachytávanie uhlíka v energetike, etanole a priemysle, keďže firmy sa snažia získať kredity. Napríklad viaceré plynové elektrárne v Louisiane a Kalifornii teraz zvažujú pridanie jednotiek na zachytávanie, aby mohli uplatniť 45Q. Vláda tiež naďalej podporuje zvýšenie ťažby ropy (EOR) pomocou CO₂ – hoci je to kontroverzné, CO₂-EOR (vstrekovanie zachyteného CO₂ do ropných polí na zvýšenie produkcie ropy) skutočne ukladá časť CO₂ a môže priniesť príjmy na pokrytie nákladov na zachytávanie. Časť CO₂ z texaského DAC hubu môže spočiatku smerovať na EOR. Okrem toho USA financujú skladovacie centrá (napríklad soľné formácie na pobreží Mexického zálivu a na Stredozápade), ktoré môžu prijímať CO₂ z viacerých miest zachytávania. Všetky tieto kroky vytvárajú ekosystém pre správu uhlíka.
Európa – Politika a projekty: EÚ a Spojené kráľovstvo taktiež výrazne investujú do zachytávania uhlíka, so zameraním na dekarbonizáciu priemyslu. Vláda Spojeného kráľovstva v roku 2023 vybrala dva priemyselné klastre (Humber a Liverpool Bay) ako Track-1 CCUS klastre, ktoré získajú financovanie a podporu. Tieto klastre plánujú vybaviť viacero tovární a elektrární zariadeniami na zachytávanie CO₂ do roku 2030, pričom budú napojené na spoločné CO₂ potrubia vedúce k ukladaniu pod morom v Severnom mori. Medzi projekty patrí Drax bioenergia s CCS (BECCS) – cieľom je zachytiť 8 miliónov ton/rok z elektrárne na biomasu – a Net Zero Teesside elektráreň s CCS. Inovačný fond EÚ poskytol financie viacerým CCS projektom, napríklad jednotke na zachytávanie uhlíka vo fabrike Dyneema v Holandsku a DAC projektom spoločností Climeworks a Carbfix na Islande (ktoré pomohli postaviť Orca a Mammoth) climate.ec.europa.eu. V roku 2024 EÚ tiež navrhla záväzný cieľ odstrániť 5–10 % emisií prostredníctvom CDR do roku 2040, čo v podstate znamená, že členské štáty budú musieť zavádzať technológie ako DAC alebo zalesňovanie na odstraňovanie CO₂ z atmosféry climeworks.com. Nórsko, okrem projektu Longship, plánuje „Longship 2“ na rozšírenie CO₂ infraštruktúry a prípadné pridanie ďalších miest na zachytávanie (napríklad výroba vodíka s CCS). Po celej Európe prebieha množstvo pilotných projektov – od švajčiarskeho zariadenia zachytávajúceho CO₂ zo spalín spaľovne odpadu, až po španielsky projekt testujúci nové membrány na zachytávanie CO₂ z cementárne. Dôležité je, že Európa vyvíja regulačný rámec pre certifikáciu odstraňovania uhlíka, aby firmy mohli investovať do kvalitného odstraňovania (ako DAC) a započítať si ich do klimatických cieľov overeným spôsobom.
Ázia a Blízky východ: Videli sme vstup Číny do DAC s projektom CarbonBox. Čína tiež prevádzkuje niektoré z najväčších pilotných zariadení na zachytávanie z bodových zdrojov na svete – napríklad zariadenie v Jiangsu zachytávajúce 500 000 ton/rok z továrne na premenu uhlia na chemikálie na výrobu sódy bikarbóny. Štátne giganty ako Sinopec budujú jednotky na zachytávanie CO₂ v rafinériách a petrochemických závodoch (CO₂ sa využíva na EOR alebo v chemickom priemysle). Na Blízkom východe Saudská Arábia a SAE oznámili plány na masívne nasadenie technológií zachytávania uhlíka v rámci svojich záväzkov k uhlíkovej neutralite (napr. saudský projekt NEOM zahŕňa ambície v oblasti DAC a spoločnosť ADNOC v SAE rozširuje zachytávanie CO₂ pri spracovaní plynu). Výrazné je, že priame zachytávanie zo vzduchu bolo zdôraznené na COP28 na prelome rokov 2023/2024, ktorú hostili SAE – na mieste bola dokonca živá ukážka DAC jednotky. Obe bohaté krajiny v Perzskom zálive majú ideálne podmienky pre DAC: lacnú pôdu, veľa solárnej energie a vhodnú geológiu na ukladanie CO₂. Ak ceny klesnú, môžeme v týchto regiónoch vidieť prvé DAC „farmy“ v gigatonovom meradle.
Súkromný sektor a startupy: Desiatky startupov sa pretekajú v inováciách v oblasti zachytávania uhlíka. Okrem už spomenutých (Climeworks, Carbon Engineering/1PointFive, Heirloom, CarbonCapture Inc., Octavia, Verdox) patria medzi ďalšie aj Global Thermostat (ktorý vyvinul DAC proces využívajúci amínom potiahnuté porézne sorbenty na zvlnených paneloch), Svante (využíva pevné sorpčné filtre v rotačnom lôžku na zachytávanie z bodových zdrojov; tvrdia, že ich filtre na báze MOF dokážu zachytiť CO₂ za menej ako 50 dolárov/tonu v priemyselných podmienkach) a Mission Zero (so sídlom v Spojenom kráľovstve, pracuje na elektrochemickom DAC). Ropné a plynárenské spoločnosti investujú do mnohých z nich – Occidental do Carbon Engineering, Chevron do Svante, United Airlines do firiem na odstraňovanie uhlíka atď. Medzitým Atoco, startup založený priekopníkom MOF Omarom Yaghim, vyvíja „nové retikulárne materiály“ na dodávku riešení pre zachytávanie uhlíka aj získavanie vody z atmosféry atoco.com. „Naša technológia využíva o 50 % menej energie na zachytávanie a separáciu CO₂ z priameho vzduchu alebo spalín,“ hovorí generálny riaditeľ Atoco Samer Taha atoco.com. Spoločnosť vyvinula materiály s mimoriadne vysokou afinitou k CO₂, ktoré „dramaticky znižujú energetické nároky a náklady“ na zachytávanie atoco.com. Takéto zlepšenie by mohlo umožniť ekonomicky životaschopné menšie, modulárne jednotky na zachytávanie v mnohých aplikáciách.

Na finančnej strane prúdi do zachytávania a odstraňovania uhlíka súkromný kapitál. Investície rizikového kapitálu do startupov v oblasti odstraňovania uhlíka prudko vzrástli (na stovky miliónov dolárov v celom sektore). A korporácie vytvárajú kupujúce kluby, aby zabezpečili budúci dopyt: konzorcium Frontier (financované spoločnosťami Stripe, Alphabet, Meta atď.) sa zaviazalo nakúpiť trvalé odstránenie uhlíka v hodnote 1 miliardy dolárov v tomto desaťročí, čím v podstate garantuje trh pre firmy, ktoré dokážu dodať overiteľné odstránenie CO₂. To dalo startupom dôveru rozširovať výskum a vývoj. Dokonca vznikajú trhy s kreditmi za odstránenie uhlíka, hoci objemy sú zatiaľ malé a ceny vysoké (v súčasnosti viac ako 500 dolárov za tonu za DAC kredity).

Všetky tieto iniciatívy – verejné aj súkromné – naznačujú silnú dynamiku v prospech zachytávania uhlíka. Ako poznamenal Global CCS Institute, nasadzovanie technológií na zachytávanie uhlíka stále zaostáva za tým, čo je potrebné na splnenie klimatických cieľov, ale vďaka týmto novým politikám a projektom sa rozdiel začína zmenšovať catf.us. Je tu pocit, že nastal čas pre zachytávanie uhlíka – nie ako alternatívu k znižovaniu emisií, ale ako nevyhnutnú paralelnú stratégiu.

Výhľad a pohľady odborníkov

V roku 2025 sa technológie na zachytávanie a odstraňovanie uhlíka posúvajú od vedeckej fikcie k realite, no zostávajú významné výzvy. Poprední vedci zdôrazňujú potenciál aj limity týchto technológií:

Na jednej strane tu je optimizmus. „Je to v podstate najlepší materiál na priame zachytávanie uhlíka zo vzduchu,“ povedal Omar Yaghi o COF-999 a vyjadril nadšenie z toho, ako takéto prelomové objavy „otvárajú nové možnosti v našom úsilí riešiť klimatický problém“ news.berkeley.edu. Mnohí v odbore úprimne dúfajú, že vďaka pokračujúcim inováciám sa zachytávanie uhlíka stane dostatočne efektívnym a lacným na to, aby sa dalo nasadiť globálne. Víziou je, že o pár desaťročí budeme mať nový priemysel v rozsahu dnešného ropného a plynárenského sektora – ale naopak, bude fungovať po celom svete na odstraňovanie uhlíka zo systému. To by mohlo zahŕňať „obrovské čističky vzduchu“ na strategických miestach, ako si predstavuje prof. Gagliardi, pričom DAC zariadenia by „významne prispievali k celosvetovému úsiliu o dosiahnutie uhlíkovej neutrality“ pme.uchicago.edu. Klimatickí modelári potvrdzujú, že negatívne emisie z takýchto technológií budú pravdepodobne potrebné na kompenzáciu najťažšie odstrániteľných zdrojov (ako je letectvo, poľnohospodárstvo a historické emisie), ak sa chceme udržať blízko hranice oteplenia 1,5 °C.

Na druhej strane odborníci varujú pred vnímaním zachytávania uhlíka ako zázračného riešenia alebo výhovorky na odkladanie znižovania spotreby fosílnych palív. Dr. Fatih Birol, šéf Medzinárodnej energetickej agentúry, varoval, že „pokračovať v bežnom podnikaní v oblasti ropy a plynu a dúfať, že masívne nasadenie zachytávania uhlíka zníži emisie, je fantázia“. Inými slovami, zachytávanie uhlíka môže dopĺňať, ale nie nahradiť rýchly prechod na čistú energiu x.com. Vedci tiež upozorňujú, že odstraňovanie uhlíka rieši oxid uhličitý, ale nie iné skleníkové plyny alebo klimatické dopady. „Aj keby ste pomocou CDR znížili teploty, svet, na ktorý sa budeme pozerať, už nebude rovnaký,“ povedal Dr. Carl-Friedrich Schleussner a zdôraznil, že problémy ako zvyšovanie hladiny morí sa jednoducho nevrátia späť reuters.com. A musíme myslieť na rozsah: v súčasnosti všetky DAC zariadenia dokopy odstránia len niekoľko tisíc ton CO₂ ročne; príroda (lesy, pôda) odstráni približne 2 miliardy ton; no na skutočnú pomoc klimatickým cieľom by bolo potrebné 7–10 miliárd ton ročne do polovice storočia reuters.com. To je obrovská výzva – približne desaťnásobok súčasného prírodného odstraňovania alebo tisíce DAC zariadení veľkosti Mammoth. Na to bude potrebné dlhodobé inovácie, investície a podporné politiky počas mnohých desaťročí.

Hlavným poznatkom z vývoja v rokoch 2024–2025 je, že učebná krivka zachytávania uhlíka sa skutočne začala. Náklady postupne klesajú a prvé projekty svojho druhu potvrdzujú kľúčové koncepty. Vidíme prvý cementáreň s CCS, prvé projekty DAC v megatonovom meradle, ktoré sú financované, nové materiály, ktoré prekonávajú predchádzajúce limity (zachytávanie CO₂ pri 300 °C; prežitie viac ako 100 cyklov; fungovanie vo vlhkom vzduchu; zachytenie 99 % CO₂ atď.), a vlády, ktoré dávajú na stôl skutočné peniaze. Každý úspech prináša poznatky, ktoré robia ďalší projekt jednoduchším a lacnejším. Ako uvádza jedna správa, maratón na vybudovanie priemyslu na odstraňovanie uhlíka sa práve začal, ale bežci sa konečne odrazili zo štartovacích blokov youtube.com.

V nasledujúcich rokoch sledujte tieto „megaprojekty“ – ak sa projektom ako Project Cypress (USA) alebo britskému Humber cluster podarí uspieť, budú zachytávať CO₂ v bezprecedentných objemoch a ukážu, či náklady môžu klesnúť podľa očakávaní. Sledujte tiež súťaž XPRIZE Carbon Removal, ktorá v roku 2024 zúžila výber na 20 finálových tímov pokrývajúcich DAC, zachytávanie v oceáne, mineralizáciu a ďalšie oblasti xprize.org. Víťaz (bude oznámený v roku 2025) musí preukázať odstránenie 1 000 ton CO₂ a životaschopnú cestu k rozšíreniu na 1 milión ton/rok. Táto súťaž podnietila kreativitu a viedla k tomu, že tímy ako Heirloom, Carbfix a ďalšie boli zviditeľnené a financované cen.acs.org.

Zhrnuté, nové štruktúry a technológie na zachytávanie CO₂ sa objavujú rýchlo – od špičkových COF kryštálov, ktoré fungujú ako super-huby na CO₂ news.berkeley.edu, až po masívne inžinierske projekty, ktorých cieľom je vysávať uhlík z atmosféry v megatonovom meradle climeworks.com. Každý z nich prispieva dielikom do skladačky stabilizácie klímy. Nálada medzi odborníkmi je „opatrný optimizmus.“ Áno, zachytávanie uhlíka je technicky zložité a v súčasnosti nákladné, ale pokroky v rokoch 2024–2025 ukazujú, že ľudská vynaliezavosť tieto výzvy postupne prekonáva. Ako poznamenal prof. Yaghi o spájaní AI s chémiou na navrhovanie lepších sorbentov, „Sme veľmi, veľmi nadšení“ news.berkeley.edu – a toto nadšenie čoraz viac zdieľajú klimatickí vedci, inžinieri, investori a tvorcovia politík, ktorí vidia zachytávanie uhlíka ako nevyhnutný nástroj na odovzdanie obývateľnej planéty budúcim generáciám.

Zachytávanie uhlíka samo o sebe nezachráni svet, ale môže nám kúpiť čas a znížiť staré znečistenie, kým budeme vykonávať náročnú prácu na dekarbonizácii. S prelomovými technológiami, ktoré už máme k dispozícii a ďalšími na obzore, sa kedysi teoretická myšlienka čistenia našej atmosféry stáva realitou. Nasledujúce roky budú kľúčové na nasadenie týchto riešení vo veľkom meradle – a ak uspejeme, budúce generácie sa možno obzrú späť a rozpoznajú toto obdobie ako úsvit novej éry odstraňovania uhlíka, keď ľudstvo začalo doslova drhnúť oblohu, aby pomohlo obnoviť bezpečnú klimatickú rovnováhu.

Zdroje: Výskum a správy o zachytávaní uhlíka (2024–2025) news.berkeley.edu, pme.uchicago.edu, ccsnorway.com, climeworks.com, 1pointfive.com, atoco.com, reuters.com, vládne oznámenia a odborné komentáre energy.gov, news.berkeley.edu, energiesmedia.com, man-es.com, a hodnotenia klímy IPCC news.berkeley.edu, reuters.com.