Penangkapan Karbon: Janji Cerah Atau Boondoggle Tidak Masuk Akal?

Penangkapan karbon memiliki daya pikat yang kuat. Bumi terlalu panas karena terlalu banyak karbon dioksida di atmosfer. Jadi mengapa tidak menyedot kelebihannya, lalu menyimpannya di lubang-lubang jauh di bawah tanah - ada ribuan sumur minyak dan gas tua yang menunggu untuk tujuan yang berguna datang - atau menggunakannya untuk membuat biofuel, pupuk, obat-obatan, dan biodegradable plastik? Kedengarannya seperti solusi ideal untuk masalah yang mempengaruhi kita semua.

Terobosan MIT

Saat ini, teknologi penangkapan karbon hanya berfungsi dengan adanya konsentrasi karbon dioksida yang tinggi, seperti di dalam cerobong asap pembangkit listrik tenaga panas. Tetapi para peneliti di MIT mengatakan mereka telah menemukan proses baru yang efektif pada konsentrasi serendah 400 bagian per juta, yang kebetulan adalah berapa banyak karbon dioksida yang ada di atmosfer bumi saat ini.

Dalam laporan yang diterbitkan baru-baru ini di jurnal Energy and Environmental Science, kandidat pascadoktoral MIT Sahag Voskian dan Profesor T. Alan Hatton telah menciptakan perangkat yang pada dasarnya adalah baterai khusus yang besar. Ini menyerap karbon dioksida dari udara yang melewati elektroda saat sedang diisi, dan kemudian melepaskan gas saat dibuang. Perangkat hanya bergantian antara pengisian dan pengosongan, dengan udara ambien dihembuskan melalui sistem selama siklus pengisian dan karbon dioksida terkonsentrasi meledak saat pemakaian. Letakkan dua perangkat untuk bekerja secara bersamaan, dengan satu pemakaian saat yang lain sedang diisi, dan aliran karbon dioksida yang konstan dihasilkan.

Menurut MIT News, saat perangkat diisi, reaksi elektro-kimia terjadi di permukaan tumpukan elektroda yang terdiri dari karbon nanotube yang dilapisi dengan poliantrakuinon. “Keuntungan terbesar dari teknologi ini dibandingkan sebagian besar teknologi penangkapan karbon atau penyerap karbon lainnya adalah sifat biner dari afinitas adsorben terhadap karbon dioksida,” jelas Voskian. Bahan elektroda “memiliki afinitas tinggi atau tidak memiliki afinitas sama sekali,” tergantung pada apakah bahan tersebut diisi atau digunakan.

Keindahan perangkat MIT adalah beroperasi pada suhu kamar dan tidak memerlukan tekanan. Sistem penangkapan karbon lainnya memerlukan langkah-langkah pemrosesan kimia menengah atau masukan energi yang signifikan seperti perbedaan panas atau tekanan. “Semua ini dalam kondisi sekitar - tidak perlu input termal, tekanan, atau kimia. Hanya lembaran yang sangat tipis ini, dengan kedua permukaan aktif, yang dapat ditumpuk dalam kotak dan dihubungkan ke sumber listrik,” kata Profesor Hatton.

Sejauh ini, para peneliti mengatakan perangkat mereka baik untuk sekitar 7.000 siklus pengisian-pengosongan, dengan 30% kehilangan efisiensi selama waktu itu. Mereka berpikir 20.000 hingga 50.000 siklus dimungkinkan dengan pengembangan lebih lanjut. Pelat dapat diproduksi menggunakan teknik manufaktur roll-to-roll yang ada mirip dengan mesin cetak koran. Voskian mengatakan biaya produksi akan mencapai puluhan dolar per meter persegi elektroda. Proses ini akan mengkonsumsi sekitar 1 gigajoule listrik untuk setiap ton karbon dioksida yang ditangkap. Gigajoule setara dengan 277, 778 watt. Beberapa sistem penangkap karbon lainnya menggunakan listrik 10 kali lebih banyak.

Para peneliti telah mendirikan sebuah perusahaan bernama Verdox untuk mengkomersialkan proses dan berharap untuk mengembangkan pabrik skala pilot dalam beberapa tahun ke depan. Sistem ini sangat mudah untuk ditingkatkan. “Jika Anda menginginkan lebih banyak kapasitas, Anda hanya perlu membuat lebih banyak elektroda,” kata Hatton.

Sanggahan Mark Jacobson

Ide penangkapan karbon sangat menarik, terutama bagi perusahaan bahan bakar fosil. “Kita masih bisa membakar semua batu bara, minyak, dan gas kita yang indah,” bantah mereka, “lalu singkirkan emisi karbon dari aliran gas buang dan kubur barang-barang itu… di suatu tempat.” Mereka agak kabur tentang detailnya. Jika penangkapan karbon berhasil seperti yang mereka harapkan, mereka akan bebas untuk memonetisasi semua cadangan mereka dan Bumi akan tetap menjadi tempat yang nyaman dan akrab seperti dulu.

Mark Z. Jacobson adalah profesor teknik sipil dan lingkungan terkemuka dan direktur Program Atmosfer/Energi di Universitas Stanford. Profesor Jacobson juga merupakan kontributor CleanTechnica. Dia dan rekan-rekannya telah mempresentasikan rencana yang akan membawa 100% energi terbarukan ke 139 negara di seluruh dunia sambil menciptakan 52 juta pekerjaan.

Dalam studi terbaru yang juga diterbitkan dalam jurnal Energy & Environmental Science, Jacobson menegaskan bahwa penangkapan karbon tidak memberikan pengurangan yang berguna dalam emisi karbon total dan mungkin, dalam beberapa kasus, menciptakan lebih banyak emisi karbon. Sementara pendukung penangkapan karbon mengklaim teknologi mereka dapat menangkap hingga 90% dari karbon yang dipancarkan oleh pembangkit listrik termal, Jacobson mengatakan bahwa jumlah tersebut dengan mudah mengabaikan apa yang dia sebut "emisi hulu" - karbon dioksida yang diciptakan dengan mengekstraksi bahan bakar fosil dan mengangkutnya. mereka ke tempat mereka dibakar. Studi Jacobson tidak memperhitungkan emisi hilir - seperti kebocoran karbon dioksida setelah ditangkap. Setiap gas di bawah tekanan akan menemukan cara untuk melarikan diri jika bisa dan karbon dioksida tidak terkecuali.

CleanTechnica menerbitkan sebuah cerita baru-baru ini yang menunjukkan bahwa emisi dari metana terbuang yang dikeluarkan oleh perusahaan minyak sama dengan emisi gas buang dari 70.000, 000 kendaraan di seluruh dunia. Pendukung penangkapan karbon untuk mengabaikan emisi hulu seperti itu, tetapi Jacobson memasukkan mereka. Setelah melakukannya, dia mengatakan penangkapan karbon 10 hingga 20% di pembangkit termal lebih realistis.

Lalu ada masalah menyalakan peralatan penangkap karbon, yang mengkonsumsi listrik dalam jumlah yang signifikan. Jacobson berpendapat bahwa bahkan jika listrik itu berasal dari matahari atau angin, itu bisa dimanfaatkan dengan lebih baik daripada mengoperasikan sistem penangkap karbon. “Bahkan jika Anda memiliki tangkapan 100 persen dari peralatan penangkapan, itu masih lebih buruk, dari perspektif biaya sosial, daripada mengganti pembangkit batubara atau gas dengan ladang angin karena penangkapan karbon tidak pernah mengurangi polusi udara dan selalu memiliki biaya peralatan penangkapan. Angin yang menggantikan bahan bakar fosil selalu mengurangi polusi udara dan tidak pernah membebani biaya peralatan penangkapan.”

“Penangkapan karbon tidak hanya tidak berhasil di pabrik yang ada, tetapi tidak ada cara yang benar-benar dapat meningkatkan menjadi lebih baik daripada mengganti batu bara atau gas dengan angin atau matahari secara langsung,” kata Jacobson. “Yang terakhir akan selalu lebih baik, apa pun yang terjadi, dalam hal biaya sosial. Anda tidak bisa mengabaikan biaya kesehatan atau biaya iklim begitu saja.”

Tapi tentunya begitu dunia beralih ke energi terbarukan 100%, teknik penangkapan karbon - seperti yang diusulkan oleh para peneliti MIT - dapat digunakan untuk menyedot karbon dioksida dari udara, bukan? Jacobson bahkan menyarankan bahwa investasi yang lebih cerdas adalah dalam pilihan seperti reboisasi dan pengurangan halogen, nitrous oxide. dan emisi metana.

“Ada banyak ketergantungan pada penangkapan karbon dalam pemodelan teoretis, dan dengan berfokus pada hal itu sebagai kemungkinan, yang mengalihkan sumber daya dari solusi nyata,” katanya. “Ini memberi orang harapan bahwa Anda dapat menjaga pembangkit listrik bahan bakar fosil tetap hidup. Ini menunda tindakan. Faktanya, penangkapan karbon dan penangkapan udara langsung selalu merupakan biaya peluang.” Ekonom berbicara tentang biaya peluang sepanjang waktu. Prinsipnya sederhana. Jika Anda melakukan A, menurut definisi Anda tidak dapat melakukan B. Anda tidak dapat secara bersamaan pergi bekerja dan berbaring di pantai di Tahiti, misalnya.

Stanford vs. MIT

CleanTechnica menghubungi Profesor Jacobson untuk mendapatkan reaksinya terhadap berita penangkapan karbon MIT terbaru dan dia cukup ramah untuk segera merespons.

“Teknologi ini memiliki masalah yang sama persis dengan teknologi penangkapan udara langsung yang dibahas dalam makalah saya di Ilmu Energi & Lingkungan. Ini membutuhkan energi dan tidak mengurangi polusi udara atau penambangan bahan bakar fosil. Jadi, misalnya, pembangkit listrik terbarukan yang sebaliknya selalu dapat digunakan secara lebih efisien untuk menghilangkan emisi pembangkit listrik bahan bakar fosil, sehingga menghilangkan tidak hanya CO2 (yang dirancang untuk teknologi ini), tetapi juga polusi udara dan pertambangan tanpa harus membayar untuk biaya peralatan penangkapan udara.

“Dengan kata lain, itu menyebabkan lebih banyak kerusakan kesehatan dan iklim daripada energi terbarukan yang menggantikan bahan bakar fosil, begitu juga dengan biaya peluang. Jika gas alam atau listrik jaringan digunakan untuk menyalakan peralatan baru ini, masalahnya bahkan lebih buruk karena kita memiliki lebih banyak CO2 dan pembakaran polusi udara dan emisi hulu dan penambangan bahan bakar fosil daripada jika energi terbarukan yang menyalakannya. Intinya adalah tidak ada makan siang gratis, dan tidak ada penangkapan udara sintetis yang berguna untuk membantu memecahkan masalah iklim.

“Dengan menghilangkan CO2 dari udara, penangkapan udara langsung melakukan persis seperti yang dilakukan generator WWS (angin-air-solar), seperti turbin angin dan panel surya. Ini karena generator WWS menggantikan generator fosil, mencegah CO2 masuk ke udara sejak awal. Dampak pada iklim menghilangkan satu molekul CO2 dari udara sama dengan dampak mencegah satu molekul masuk ke udara di tempat pertama.

“Perbedaan antara generator WWS dan peralatan penangkap udara langsung, adalah bahwa generator WWS juga (a) menghilangkan polutan udara non-CO2 dari pembakaran bahan bakar fosil; (b) menghilangkan pertambangan, transportasi, dan pemurnian hulu bahan bakar fosil dan emisi yang terkait; (c) mengurangi infrastruktur pipa, kilang, SPBU, truk tangki, kapal tanker minyak, dan kereta api batubara bahan bakar fosil; (d) mengurangi tumpahan minyak, kebakaran minyak, kebocoran gas, dan ledakan gas; (e) secara substansial mengurangi konflik internasional atas energi; dan (f) mengurangi risiko pemadaman listrik skala besar yang terkait dengan pembangkit listrik terpusat dengan mendesentralisasikan/mendistribusikan listrik.”

Dengan kata lain, dengan berfokus pada penangkapan karbon, masyarakat mengabaikan lebih banyak sumber polusi yang juga berdampak pada kualitas kehidupan di Bumi. Pekerjaan penting melibatkan transisi ke energi terbarukan 100% dan menghilangkan pembangkit listrik dari sumber panas, termasuk biomassa. Pikirkan pandangan Profesor Jacobson sebagai holistik sementara para peneliti MIT memiliki fokus yang lebih terbatas. Pada akhirnya, pendekatan Jacobson lebih realistis dan lebih mungkin memberikan hasil positif bagi komunitas duniawi kita.

Laporan baru terkait dari CleanTechnica: Daun Ara Chevron: Studi Kasus Rencana Penangkapan Udara Langsung Teknik Karbon.