Хранение углерода в строительных материалах может спасти планету

Для борьбы с изменением климата уже недостаточно сокращать выбросы углекислого газа — теперь необходимо активно удалять CO₂ из атмосферы.

Чтобы восстановить уровень CO₂ в атмосфере до безопасного значения 350 ppm, эквивалентного концентрации в 1988 году, необходимо удалить около 400 миллиардов тонн углерода. Это колоссальное количество соответствует примерно 1 500 миллиардам тонн CO₂.

Для борьбы с этой насущной климатической проблемой ученые из Empa разрабатывают новаторское решение по хранению углерода, которое превращает избыточный углерод в строительные материалы, такие как бетон и асфальт.

Этот инновационный подход не только помогает безопасно хранить углерод, но и превращает его в ценные ресурсы, прокладывая путь к устойчивой и экономически выгодной стратегии восстановления уровня CO₂ в атмосфере до безопасных пределов.

Роль строительных материалов в хранении углерода

Исследователи Empa предлагают использовать избыточную возобновляемую энергию для преобразования CO₂ в углеродные материалы, такие как полимеры, водород и твердый углерод.

Затем эти материалы могут быть включены в широко используемые строительные компоненты для хранения углерода. Среди них бетон является идеальным кандидатом благодаря своей способности поглощать значительные объемы углерода без ущерба для структурной целостности.

Во всем мире спрос на строительные материалы, такие как бетон, асфальт и пластик, значительно превышает количество избыточного атмосферного углерода.

Это делает стратегию не только осуществимой, но и масштабируемой. Однако оптимизация способов эффективного и устойчивого внедрения углерода в эти материалы остается важнейшей задачей.

Преимущества перед традиционными методами хранения

По сравнению с подземным хранением углерода, интеграция углерода в строительные материалы имеет явные преимущества.

Такие материалы обеспечивают долгосрочную стабильность, снижают риск возникновения опасных ситуаций, таких как пожары, и могут быть повторно использованы в нескольких циклах переработки до безопасной утилизации.

Кроме того, материалы, обогащенные углеродом, заменяют традиционные варианты, выделяющие CO₂, создавая двойную выгоду — хранение и сокращение выбросов.

Этот подход также соответствует децентрализованному внедрению, позволяя различным регионам принимать и адаптировать методику в зависимости от местных ресурсов и потребностей.

Кроме того, использование углерода для производства передовых материалов, таких как полимеры и графен, повышает экономическую ценность процесса, делая его одновременно экологически и финансово выгодным.

Карбид кремния: ключ к ускоренному поглощению углерода

Карбид кремния, керамический материал с исключительными механическими свойствами, может ускорить процесс удаления углерода. Он связывает углерод на неопределенный срок, что делает его высокоэффективным накопителем.

Однако его производство требует значительных энергозатрат, что представляет собой как техническую, так и финансовую проблему.

Сочетая карбид кремния с пористыми углеродными заполнителями, исследователи стремятся повысить долговечность и способность бетона накапливать углерод.

Этот гибридный подход способен связывать до 10 гигатонн углерода в год, обеспечивая значительный прогресс в достижении целевого показателя 350 ppm CO₂ в течение 50-150 лет.

Однако реализация этого оптимистичного сценария зависит от наличия большого количества возобновляемых источников энергии после 2050 года.

Экономические и экологические преимущества хранения углерода

Инициатива Empa «Добыча в атмосфере» предусматривает создание экономики, связывающей углерод, в которой атмосферный CO₂ станет ценным сырьем.

Углерод, улавливаемый из воздуха, может использоваться для производства таких дорогостоящих продуктов, как углеродные волокна и нанотрубки, а также строительных материалов.

По окончании жизненного цикла эти материалы могут храниться долгое время, гарантируя, что уловленный углерод не попадет в атмосферу.

Кроме того, синтетический метан, полученный из уловленного CO₂, дает еще одно преимущество: возможность транспортировать возобновляемую энергию из богатых солнцем регионов в районы с сезонным дефицитом энергии. Это решение может произвести революцию в распределении энергии и еще больше сократить выбросы парниковых газов.

Превращение углерода в возможности

Для широкого распространения технологии аккумулирования углерода в строительных материалах необходимы значительные достижения в области исследования материалов и использования возобновляемых источников энергии. Необходимо разработать процессы, позволяющие эффективно работать с нестабильными и децентрализованными источниками энергии.

Кроме того, политическая поддержка, экономические стимулы и новые бизнес-модели будут иметь решающее значение для того, чтобы этот инновационный подход стал краеугольным камнем общества с нулевым уровнем выбросов углерода.

Преобразование избыточного атмосферного CO₂ в строительные материалы — многообещающий путь борьбы с изменением климата.

Несмотря на сохраняющиеся проблемы, потенциал восстановления атмосферы до более безопасного уровня CO₂ и перестройки промышленности делает эту инициативу достойной внимания.

Ранее ученые выяснили роль углерода в формировании земной атмосферы.

22.01.2025