Согласно новому исследованию под руководством профессора Мерседес Марото-Валера и доктора Стива Гриффитса, последние прорывы в химии открывают путь к сокращению выбросов самых «грязных» отраслей промышленности. Их работа, опубликованная в журнале Nature Reviews Chemistry, показывает, как химические открытия делают технологии улавливания углекислого газа более эффективными и доступными для таких секторов, как нефтегазовый, сталелитейный, цементный, алюминиевый и химический. На их долю вместе приходится 40% всех парниковых газов планеты и 85% выбросов от производства.

Сама технология заключается в том, чтобы захватывать CO₂ прямо из дымовых труб предприятий и электростанций, не давая ему уйти в атмосферу. После этого газ можно транспортировать, хранить под землей или даже использовать с пользой. Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) подсчитала, что для сдерживания глобального потепления в рамках 1,5 °C мировой масштаб улавливания CO₂ должен вырасти более чем в 100 раз — с нынешних 50 миллионов тонн до 4–6 миллиардов тонн в год к 2050 году.

Хотя технологии улавливания углерода уже давно применяются в нефтегазовой отрасли, другие индустрии, такие как цементная и сталелитейная, внедряют их крайне медленно. Новый обзор доказывает, что именно химия меняет правила игры, делая массовое улавливание углерода реальным инструментом для обезуглероживания промышленности.

Исследователи выделяют несколько ключевых инноваций:

• Усовершенствованные аминные растворы, которые снижают затраты энергии на процесс более чем на 30%.
• Металло-органические каркасы (МОК) — особые пористые материалы, которые как губка выборочно впитывают молекулы CO₂ с невероятной эффективностью.
• Новые электрохимические методы, которые работают при низких температурах и используют возобновляемое электричество вместо энергозатратного нагрева.

Тяжелая промышленность — это огромная доля глобальных выбросов. Если мы серьезно настроены достичь нулевых выбросов, развитие этих технологий критически важно. Наш обзор показывает последние достижения в химии для промышленного улавливания углерода и те прорывы, которые могут сделать этот процесс еще более эффективным, масштабируемым и дешевым. Мы надеемся, что наша работа даст необходимые знания для ускорения темпов внедрения, чтобы успеть достичь мировых целей по устойчивому развитию, — говорит доктор Гриффитс.

В статье рассматриваются пять основных типов технологий улавливания углерода: абсорбция, адсорбция, мембранное разделение, криогенное разделение газов и электрохимические системы.

Ученые объясняют, как химические новшества повышают их эффективность и снижают стоимость.

Наша работа определила технологии улавливания CO₂, которые уже находятся на ранних стадиях внедрения для обезуглероживания промышленности, с фокусом на химические принципы, лежащие в их основе, — говорит профессор Марото-Валера. — Мы смотрели на проблему глобально, понимая, что решения должны адаптироваться к местным условиям. Параметры эффективности, которые мы обозначили в исследовании, позволяют игрокам рынка сравнивать материалы и технологии гораздо эффективнее, чем раньше. Мы верим, что такой новый подход поможет и бизнесу, и науке найти точки роста, чтобы снизить стоимость и масштабировать коммерческое использование доступных сегодня технологий.

Реальная польза этого исследования — в систематизации и «переводе» сложных химических открытий на язык практиков. Оно действует как навигационная карта для инвесторов и инженеров в углеродоемких отраслях. Вместо того чтобы слепо финансировать все подряд, компании теперь могут сравнивать перспективность разных технологий на основе четких параметров. Это ускоряет принятие решений и направляет капитал в самые эффективные решения. По сути, работа создает общий понятийный аппарат между учеными в лабораториях и промышленниками на заводах, что критически важно для быстрого внедрения. Это мост между теорией и практикой, без которого никакой „зеленый“ переход невозможен.

Исследование, будучи превосходным научным обзором, по своей природе сосредоточено на технологической стороне вопроса — на химической эффективности и потенциальной масштабируемости. Однако оно лишь вскользь затрагивает, пожалуй, главный камень преткновения для всей индустрии CCUS (Улавливание, использование и хранение углерода) — колоссальные капитальные и операционные расходы, а также вопрос экономической модели. Даже самая эффективная химическая формула столкнется с стеной нежелания бизнеса нести дополнительные издержки без прямых финансовых стимулов, таких как высокие цены на углерод или существенные государственные субсидии. Таким образом, исследование дает инструмент, но не решает головоломку, кто и при каких условиях заплатит за его повсеместное применение.

Ранее ученые выяснили, как ломаются самые прочные металлы.