Yeni elektrokimyasal teknoloji okyanusların asitliğini giderebilir ve hatta bu süreçte karbondioksiti de ortadan kaldırabilir

[™ Admin]

Yeni elektrokimyasal teknoloji okyanusların asitliğini giderebilir ve hatta bu süreçte karbondioksiti de ortadan kaldırabilir

Küresel ısınmanın yıkıcı etkileriyle mücadele etmek amacıyla, karbon emisyonlarını azaltma çabalarını hızlandırmalı ve karbondioksiti (CO2) atmosferden ve okyanuslardan uzaklaştırmaya yönelik stratejileri hızla ölçeklendirmeliyiz. Karbon emisyonlarımızı azaltmaya yönelik teknolojiler olgunlaşmış durumda; karbonu çevreden uzaklaştırmaya yönelik olanlar ise öyle değil ve hükümetlerin ve özel sektörün güçlü desteğine ihtiyaçları var.

Karbondioksit emisyonlarının yalnızca yüzde 45'i atmosferde kalıyor; geri kalan kısım iki döngü yoluyla emilir: 1) biyolojik karbon döngüsü CO2'yi bitki maddesinde ve toprakta depolar ve 2) sulu karbon döngüsü CO2'yi atmosferden okyanuslara emer. Bu döngülerin her biri, yayılan CO2'nin sırasıyla yüzde 25'ini ve yüzde 30'unu oluşturuyor.

Okyanuslarda çözünen CO2 reaksiyona girerek okyanusların asitliğini artıran kimyasallar oluşturur. Minerallerin kıyı şeridi boyunca kayalardan çözünmesi, jeolojik ayrışma adı verilen bir süreçte bu asitliği dengeler, ancak özellikle son 60 yılda CO2 emisyonlarının oranı ve hacmindeki aşırı artış, jeolojik ayrışma oranını çok aşmıştır. okyanus asitliğinde yüzde 30'luk bir artışa yol açıyor.

Okyanuslar asitlendikçe milyonlarca deniz türü ve tüm ekosistemler (özellikle mercan resifleri) uyum sağlayamayacak.

Dünyanın doğal yeniden dengeleme sistemlerini alt üst ediyoruz ve bu süreçte ekosistemlerine zarar veriyoruz. McMaster Üniversitesi ve Toronto Üniversitesi'nde Carbon to Sea Initiative tarafından desteklenen son çalışmalarımız bu zorlukları çözmeye çalıştı.

Önümüzdeki zorluk

İyi haber şu ki, okyanus alkaliliğini arttırma (OAE) adı verilen bir süreç kullanılarak okyanusların pH'ını yeniden dengelemek mümkün. Dahası, bu yeniden dengeleme aynı zamanda atmosferden ilave CO2 emilimini de teşvik edecek. Okyanusun alkalinitesini dikkatli ve sürekli olarak eski haline getirerek, okyanus asitlenmesi ve aşırı atmosferik CO2 konsantrasyonlarıyla aynı anda mücadele edilebilir.

En bariz yaklaşım, suyun asitliğini doğrudan düşürmek için okyanusa ince öğütülmüş alkali mineraller eklemek olacaktır. Ancak bu süreçlerin hayata geçirilmesi gereken devasa ölçek şaşırtıcıdır.

Örneğin, IPCC emisyon hedeflerine ulaşmak için yüzyılın ortasından itibaren her yıl yaklaşık sekiz bin Empire State binasına eşdeğer miktarda alkali maddenin okyanuslara eklenmesi gerektiğini tahmin ediyoruz. Bu tekniğin tek çözüm olamayacağı açıktır.

Karbondan arındırılmış enerjiyle çalışan elektrokimyasal bir yaklaşımın okyanus asitlenmesiyle mücadelede en iyi yollardan biri olduğuna inanıyoruz. Bipolar membran elektrodiyalizi (BMED) adı verilen bir işlem kullanılarak deniz suyunun asitliği, başka maddeler eklenmeden doğrudan giderilir. Bu teknoloji yalnızca deniz suyu, elektrik ve özel membranlar gerektirir.

BMED teknolojisinin doğasında bulunan basitlik ve modülerlik, esnek, ölçeklenebilir ve potansiyel olarak uygun maliyetli bir karbondioksit giderme yöntemine olanak tanır.

Uygun ölçekte bina

2015 yılında Palo Alto Araştırma Merkezi ve X Geliştirme'deki araştırmacılardan oluşan bir ekiple birlikte küçük ölçekli bir BMED sistemi oluşturduk ve test ettik. Bu sistem iyi performans gösterdi ve tuzdan arındırma tesisleri gibi mevcut tesislerle birleştirildiğinde büyük umut vaat ediyor.

Temel teknolojik sınırlamalarını belirledik ancak 2015-2017'de karbon kredileri ve iklim değişikliği teknolojilerine yönelik teşvikler yetersiz kaldı ve proje rafa kaldırıldı. Artık ekonomik ve fiziksel iklim değişti.

Ekonomik açıdan bakıldığında, hem Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Enflasyon Azaltma Yasası (IRA) tarafından sağlanan vergi kredileri hem de Kanada'da sürekli artan gelirden bağımsız karbon vergisi, karbondioksit azaltma teknolojilerinin ekonomik uygulanabilirliğini güçlendiriyor.

Dahası, geçtiğimiz yıl Kanada'daki büyük orman yangınlarından, kaydedilen en sıcak aylara ve şimdiye kadar ölçülen en sıcak deniz sıcaklıklarına kadar son dönemde yaşanan aşırı iklim olayları, insanları iklim değişikliğinin göz kamaştıran gerçekleri konusunda şok ediyor ve gerçek çözümlere olan talebi artırıyor. BMED teknolojisi de bu çözümlerden biridir.

BMED teknolojisi kısmen ticari olarak temin edilebilen özel membranlarla sınırlıdır. Üstelik bu membranlar, sermaye maliyetinin önemli bir kısmını (yüzde 30 civarında) oluşturuyor ve bozulmaya yatkın olduklarından ömürleri kısa.

Çalışmamız, değiştirilmiş bir BMED sürecinde kullanılmak üzere ölçeklenebilir, ultra ince membranlar geliştirmeyi ve aynı zamanda bu OAE teknolojisini dünya çapında maliyet etkin bir şekilde uygulamak için verimli çalışma koşullarını, optimum endüstriyel bağlantıları ve ideal küresel konumları belirlemeyi amaçlamaktadır.

Ultra ince membranlar asitliği mevcut ticari membranlardan daha verimli bir şekilde çıkaracak, üretim teknikleri ve optimum kullanımları ise üretim ve işletme maliyetlerini önemli ölçüde azaltacaktır.

Uygun maliyetli BMED sistemlerinin geliştirilmesi, ekonomik açıdan uygulanabilir OAE'ye giden yolu açacaktır.

İhtiyatlı iyimserlik

Son zamanlarda, OAE yoluyla okyanuslardaki karbondioksitin giderilmesini hedefleyen Ebb Carbon, SeaO2 ve Vesta gibi birkaç yeni girişim kuruldu.

OAE'nin karşılaştığı zorluklara yönelik çözümleri hızlandırmak için kamuyla, araştırma kurumlarıyla, hükümetlerle ve özel sektörle OAE'nin karşılaştığı ilerlemeler ve zorluklar hakkında açık iletişimi teşvik ediyoruz.

Özellikle deniz suyu alkalinitesini yeniden ayarlamanın deniz ekosistemleri üzerindeki etkisini değerlendirmeli, aynı zamanda temizlenen net asit ve karbon miktarını ölçmek, raporlamak ve doğrulamak için güvenilir sistemler geliştirip uygulamalıyız.

Bunun yanı sıra, OAE'nin güvenli ve etkili bir şekilde uygulanabileceği en uygun büyük ölçekli dağıtım konumlarını da belirlememiz gerekiyor.

Bu hususlar çeşitli gruplar tarafından araştırılmaktadır, ancak bu teknolojinin hızla incelenmesi ve ölçeklendirilmesi için çok daha fazla desteğe ihtiyaç vardır.

Teknolojik zorlukların ve çevresel belirsizliklerin üstesinden gelmek için hükümet, sanayi, kar amacı gütmeyen kuruluşlar ve risk sermayesi desteğinin büyük ölçüde ölçeklendirilmesi ve OAE teknolojilerinin dünya çapında büyük ölçekli uygulanmasının dikkatli ve sorumlu bir şekilde doğrulanmasına ayrılması gerekir.

Bu makale The Conversation'dan Creative Commons lisansı altında yeniden yayınlanmıştır. Orijinal makaleyi okuyun.

Kaynak: Phys