Вызванное человеком изменение климата обещает разрушить привычную нам экономику, уничтожить продовольственные регионы и способы транспортировки еды, полностью изменить образ жизни и облик планеты.
Всё это кажется немыслимым сценарием, но, если вспомнить о том, что многие великие цивилизации прошлого исчезли именно из-за того, что не смогли противостоять изменению климата, то такая картина перестаёт казаться совсем уж нереальной.
Хотим ли мы оказаться в этой кошмарной действительности, где всё, что мы знали и к чему привыкли, перестанет существовать?
Об эффектах глобального потепления, вызванного накоплением в атмосфере парниковых газов, в частности углекислого газа, учёные говорят вот уже 50 лет. Сегодня они уже ощущаются по всему миру. Так, почти вся Европа в последние дни объята рекордной жарой. А загрязнение воздуха, воды и почв приводит к росту заболеваний лёгких, сердца, обмена веществ и не только.
Поэтому учёные по всему миру ищут способы избежать глобальной катастрофы, а многие из них концентрируются на том, чтобы найти способы очистить воздух от избытков CO2. И у них уже есть несколько вполне жизнеспособных идей.
К примеру, смягчить последствия изменения климата и извлечь из воздуха лишний углекислый газ могут помочь… железные дороги.
Железнодорожный транспорт сам по себе производит гораздо меньше выбросов CO2, чем авиа- и автомобильное сообщение.
Но технология Direct Air Capture (DAC), над которой работает стартап CO2Rail Company, позволит дополнительно удалять углекислый газ из воздуха, используя при этом энергию, которая… выделяется при торможении поезда.
Вагоны с воздухозаборниками DAC можно прицепить к уже курсирующим на регулярной основе поездам. Это увеличивает шансы на скорое внедрение технологии, когда она будет полностью готова к работе в реальной жизни.
Сегодня огромное количество энергии, создаваемой при торможении поезда, теряется в пустоту. Технология DAC поможет использовать её для сбора значительного количества CO2.
Железнодорожные вагоны DAC оснащены большими воздухозаборниками, в которые попадает встречный поток воздуха при движении поезда. Воздух затем подаётся в большую цилиндрическую камеру для сбора CO2.
Такая конструкция устраняет необходимость в энергоёмких системах вентиляторов, которые приходится применять на стационарных установках DAC. Воздух сам попадает в установку по мере движения поезда.
Затем воздух в камере обрабатывается таким образом, чтобы из него можно было выделить углекислый газ. После этого очищенный от парникового газа воздух возвращается в атмосферу.
А собранный CO2 в концентрированном виде хранится в специальном резервуаре. После отправки его к месту переработки, его можно будет использовать в промышленности или в качестве добавки к углеродному топливу. Последнее, впрочем, означает, что собранный с таким трудом углекислый газ снова вернётся в атмосферу.
Цистерны с сжиженным газом также можно складировать на свалках геологических отходов, но там они могут и взорваться или с годами снова начать стравливать содержимое в окружающую среду.
Но это всё же лучшее решение — попытаться уменьшить объёмы текущих ежегодных выбросов парниковых газов. Такая технология, несмотря на возможные недочёты, поможет сделать именно это. А уж о том, как обеспечить полностью свободное от вредных выбросов будущее, "мы подумаем завтра".
При росте и расширении масштабов применения технологии DAC её разработчики прогнозируют, что тонна собранного CO2 будет стоить менее 50 долларов США. Такая цена делает технологию не только коммерчески жизнеспособной, но и коммерчески привлекательной.
Новое исследование с описанием концепции было опубликовано в издании Joule.
За значительную долю общих ежегодных выбросов парниковых газов также отвечает строительный сектор. Освобождение стройматериалов и строительных технологий от CO2 — процесс, известный как декарбонизация, — важная цель в борьбе с изменением климата.
Многие учёные по всему миру сегодня ищут способ сделать бетон "зелёным".
Команда из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии США (NREL) получила государственное финансирование для разработки сразу трёх проектов декарбонизации строительства.
Первый проект нацелен на разработку экономически эффективных изоляционных материалов на биологической основе. В рамках этого проекта будет создана изоляция из вспененной целлюлозы с мицелием — корневой сетью грибов.
Исследователи планируют разработать модульные, портативные производственные установки, чтобы необходимые природные материалы для изоляции можно было собирать прямо в окрестностях места производства.
Это снимет необходимость транспортировки материалов из отдалённых мест, что обеспечит огромную экономию как с точки зрения финансовых затрат, так и с точки зрения трат энергии.
К тому же новый метод создания изоляции обещает получить тепловые характеристики, сравнимые с пенопластом, а это значит, что "биоизоляция" сможет потенциально заменить пластиковые материалы.
Через три года исследователи намерены получить первый рыночный продукт. Они также надеются, что через 10 лет смогут модернизировать все строящиеся здания на Аляске.
Такие планы неудивительны: в проекте участвуют специалисты из Университета Аляски в Анкоридже. И они разрабатывают решения, которые можно воплотить в родном регионе.
Учёные не забывают и о том, что вторым наиболее потребляемым материалом в мире после воды является бетон. И большая часть выбросов углекислого газа при его производстве (от 80% до 85%) приходится на цемент — связующий материал бетона.
Использование цемента в бетоне является причиной около 8% глобальных выбросов парниковых газов, вызванных деятельностью человека.
И второй проект NREL направлен именно на декарбонизацию бетона, используемого для строительства зданий.
Исследователи создают новые вяжущие материалы на биологической основе, которые могут заменить значительное количество производимого сегодня цемента.
Новый биоцемент также позволит улавливать углекислый газ из атмосферы. Этот процесс обеспечит природная биомасса, используемая в новом материале, который получил название LignoCrete.
Ещё приятнее то, что для его создания команда использует побочные продукты другого проекта NREL — SAFFiRE, разрабатывающего авиационное топливо из возобновляемого этанола.
Помимо более низкого углеродного следа, специалисты также надеются продемонстрировать повышенную прочность и теплоизоляцию инновационной разработки.
Но учёные не останавливаются и на этом, всё больше и больше углубляясь в проблему производства цемента.
Известно, что большая часть выбросов CO2, связанных с цементом, происходит из-за процесса прокаливания добытого известняка до оксида кальция (CaO), при котором выделяется масса углекислого газа.
Продукт этого прокаливания называется клинкер. Далее для получения типичного цемента он смешивается с гипсом.
И в рамках третьего проекта Лаборатории создаётся цемент на основе биогенного известняка. Его получают с помощью микроводорослей кокколитофоридов. Они связывают углекислый газ в процессе фотосинтеза и могут строить вокруг себя экзоскелет из известняка.
Этот процесс позволяет не только получать клинкер менее энергозатратным способом, но и при этом захватывать CO2 из окружающей среды.
Сотрудничество науки, государства и бизнеса, таким образом, должно ускорить разработку и внедрение подобных многообещающих технологий. Такая многосторонняя и слаженная работа необходима, чтобы спасти человечество от мрачного будущего, которое сегодня сулят климатологи.
Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе "Наука" на медиаплатформе "Смотрим".
