10 Arten der Kohlenstoffbindung

Zu lernen, wie man Kohlendioxid einfängt und speichert, ist eine Einbahnstraße, die Wissenschaftler wollen, um die Auswirkungen der Erwärmung in der Atmosphäre zu verzögern. Diese Praxis wird heute von der wissenschaftlichen Gemeinschaft als wesentlicher Bestandteil der Lösung angesehen Klimawechsel. Dies geschieht durch die verschiedenen Arten der Kohlenstoffbindung

Kohlendioxid ist ein wärmespeicherndes Gas, das sowohl in der Natur als auch durch menschliche Aktivitäten entsteht. Vom Menschen verursachtes Kohlendioxid kann aus der Verbrennung von Kohle, Erdgas und Öl zur Energieerzeugung stammen.

Biologisches Kohlendioxid kann aus der Zersetzung von organischem Material, Waldbränden und anderen Landnutzungsänderungen stammen.

Die Ansammlung von Kohlendioxid und anderen „Treibhausgasen“ in der Atmosphäre kann Wärme speichern und zum Klimawandel beitragen. Der Prozess der Kohlenstoffbindung kann die Erwärmung der Atmosphäre verzögern.

Die Kohlenstoffbindung sichert Kohlendioxid, um zu verhindern, dass es in die Erdatmosphäre gelangt.

Die Idee ist, Kohlenstoff in fester und gelöster Form zu stabilisieren, damit er die Atmosphäre nicht erwärmt. Der Prozess ist äußerst vielversprechend für die Reduzierung des menschlichen „COXNUMX-Fußabdrucks“.

Was ist Kohlenstoffbindung?

Kohlenstoffbindung ist die Praxis, Kohlenstoff aus der Atmosphäre abzuscheiden oder zu entfernen und ihn zu speichern. Es ist einer von vielen Ansätzen, um das Problem des Klimawandels anzugehen.  

Es kann auch bedeuten, Treibhausgase aus der Atmosphäre zu entfernen und sie in eine langfristige Kohlenstoffspeicherung zu bringen, um die Erwärmung des Planeten zu verhindern.

Um zu verhindern, dass sich die Erdatmosphäre weiter erwärmt, bedarf es einer enormen kollektiven Anstrengung der Menschheit. Von der Beendigung unserer Abhängigkeit von CO2050-emittierenden Kraftstoffen bis hin zur Festlegung eines Netto-Null-Emissionsziels bis XNUMX ist jede mögliche Lösung wichtig, wenn wir den beispiellosen Klimawandel stoppen wollen.

Neben einem Übergang zu sauberen Energiesystemen und der Dekarbonisierung emissionsintensiver Praktiken wie Bauen oder Transport. Die Menschheit unternimmt konzertierte Anstrengungen, um Kohlenstoff aus unserer Atmosphäre zu entfernen, indem sie die Art und Weise anpasst, wie wir bauen, verbrauchen, reisen und Energie erzeugen.

Aber Methoden wie die Kohlenstoffbindung zeigen, wie wir mit der natürlichen Umwelt zusammenarbeiten können, um die Klimakrise zu bewältigen.

Was ist am Prozess der Kohlenstoffbindung beteiligt?

Kohlenstoffabscheidung und -bindung folgen einem dreistufigen Prozess, der Folgendes umfasst:

• Abscheidung oder Sicherung von Kohlendioxid aus Industrieprozessen oder Kraftwerken
• Transport des abgeschiedenen und komprimierten Kohlendioxids
• Speicherung von Kohlendioxid in tiefen unterirdischen Gesteinsformationen

Arten der Kohlenstoffbindung

Da Industrien auf der ganzen Welt jedes Jahr 10 Gigatonnen (eine Milliarde Tonnen) Treibhausgase ausstoßen, ist die Notwendigkeit der Kohlenstoffbindung dringend.

Hier sind einige Arten der Kohlenstoffbindung, die Ihnen helfen werden, die globale Erwärmung und den Klimawandel individuell anzugehen.

• Sequestrierung in Wäldern
• Sequestrierung in Böden
• Direct Air Capture (DAC) und Speicherung
• Sequestrierung im Grasland
• Sequestrierung von Feuchtgebieten
• Kohlenstoffsequestrierung im Ozean
• Kraftwerk zur Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS).
• Konstruierte Moleküle
• Geologische Kohlenstoffbindung
• Industrielle Kohlenstoffbindung

1. Sequestrierung in Wäldern

Wälder und Wälder gelten als eine der besten Formen der natürlichen Kohlenstoffbindung.

Im Durchschnitt speichern Wälder doppelt so viel Kohlenstoff, wie sie emittieren, während schätzungsweise etwa 25 % der Kohlenstoffemissionen von waldreichen Landschaften wie Weideland und Grasland (Felder, Prärien, Buschland usw.) gebunden werden.

Wenn die Bäume, Äste und Blätter absterben und zu Boden fallen, geben sie den Kohlenstoff, den sie gespeichert haben, an den Boden ab.

Die Sicherung und Erhaltung solcher natürlichen Umgebungen ist daher von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass Kohlenstoffsenken CO2 effektiv binden. Waldbrände und menschliche Aktivitäten wie z Abholzung, Bebauung oder intensive Landwirtschaft stellen die größte Bedrohung für diesen natürlichen Prozess dar.

2. Sequestrierung in Böden

Kohlenstoff kann im Boden von Pflanzen durch Photosynthese eingefangen und als organischer Bodenkohlenstoff (SOC) gespeichert werden.

Als solche bauen Agrarökosysteme den Gehalt an organischem Kohlenstoff im Boden ab und erschöpfen ihn. Auch durch Moore, Torf und Sümpfe kann Kohlenstoff eingefangen und als Karbonate gespeichert werden.

Diese Karbonate bauen sich über Jahrtausende als CO auf₂ vermischt sich mit anderen mineralischen Elementen wie Kalzium- oder Magnesiummineralien und bildet in der Wüste und im trockenen Boden „Caliche“.

Schließlich wird dieser in den Karbonaten gespeicherte Kohlenstoff aus der Erde freigesetzt, aber nicht sehr lange – in einigen Fällen nach mehr als 70,000 Jahren, während die organische Substanz des Bodens Kohlenstoff für mehrere Jahre speichert.

Wissenschaftler arbeiten daran, den Prozess der Karbonatbildung zu beschleunigen, indem sie dem Boden fein zerkleinerte Silikate zugeben, um Kohlenstoff länger zu speichern.

3. Direct Air Capture (DAC) und Speicherung

Bei diesem Ansatz werden Chemikalien oder Feststoffe verwendet, um das Gas aus dem Nichts einzufangen, und es dann, wie im Fall von BECCS, für die Langstrecke im Untergrund oder in langlebigen Materialien zu speichern.

Es ist ein Mittel, mit dem Kohlenstoff direkt aus der Luft mithilfe von Anlagen mit fortschrittlicher Technologie gewonnen wird. Es wurde entdeckt, dass die direkte Luftabscheidung theoretisch CO entfernen kann₂ aus der Luft tausendmal effizienter als Pflanzen.  

Dieses Verfahren wird bereits in U-Booten unter der Meeresoberfläche und in Raumfahrzeugen weit darüber eingesetzt. Dieser Prozess ist jedoch energieintensiv und teuer und liegt zwischen 500 und 800 US-Dollar pro Tonne entferntem Kohlenstoff.

Obwohl Techniken wie die direkte Lufterfassung effektiv sein können, sind sie immer noch zu kostspielig, um sie in großem Maßstab umzusetzen.

Beispiele sind Kohlenstoff-Sequestrierungsbehälter von Lackner der Arizona State University, zusammen mit anderen Projekten wie der gerade eröffneten Kohlenstoff-Fallen-Anlage von Climeworks in der Schweiz.

4. Sequestrierung im Grasland

Während Wälder gemeinhin als wichtige Kohlenstoffsenken angesehen werden, kann Grasland auch mehr Kohlenstoff im Untergrund speichern, und wenn sie verbrennen, bleibt der Kohlenstoff in den Wurzeln und im Boden gebunden und nicht in Blättern und holziger Biomasse.

Grasland und Weideland sind aufgrund der schnellen Waldbrände und der Abholzung, die die Wälder beeinträchtigen, zuverlässigere Bereiche zur Speicherung von Kohlenstoff als Wälder.

Wälder haben jedoch die Fähigkeit, mehr Kohlenstoff zu speichern als Grasland, aber unter instabilen Bedingungen aufgrund des Klimawandels können Grasland widerstandsfähiger sein.

5. Sequestrierung von Feuchtgebieten

Wie alle Pflanzen nehmen Feuchtgebietspflanzen Kohlenstoff aus der Luft in Form von Kohlendioxid auf und speichern diesen Kohlenstoff in Biomasse. Sie sind als wichtige Naturschätze bekannt, die in der Lage sind, atmosphärischen Kohlenstoff aufzunehmen und den nachfolgenden Kohlenstoffverlust zu begrenzen, um eine langfristige Speicherung zu ermöglichen.

Sie können bewusst verwaltet werden, um eine natürliche Lösung zur Eindämmung des Klimawandels zu bieten und dazu beizutragen, direkte Verluste von Feuchtgebieten durch verschiedene Landnutzungsänderungen und natürliche Ursachen auszugleichen. Darüber hinaus binden Feuchtgebiete wie Torfmoore Kohlenstoff mit einer höheren Kohlenstoffdichte pro Hektar als Wälder oder landwirtschaftliche Flächen.

6. Kohlenstoffsequestrierung im Ozean

Aquatische Umgebungen und große Gewässer sind ebenfalls große Absorber von CO₂. Die Ozeane nehmen jährlich etwa 25 Prozent des durch menschliche Aktivitäten ausgestoßenen Kohlendioxids aus der Atmosphäre auf.

Kohlenstoff geht im Ozean in beide Richtungen. Wenn Kohlendioxid aus dem Ozean in die Atmosphäre freigesetzt wird, entsteht ein sogenannter positiver atmosphärischer Fluss. Ein negativer Fluss bezieht sich darauf, dass der Ozean Kohlendioxid absorbiert. Stellen Sie sich diese Flüsse als Einatmen und Ausatmen vor, wobei der Nettoeffekt dieser entgegengesetzten Richtungen den Gesamteffekt bestimmt.

Kältere und nährstoffreiche Teile des Ozeans können mehr Kohlendioxid aufnehmen als wärmere Teile. deshalb, die Polarregionen dienen in der Regel als Kohlenstoffsenken. Bis 2100 wird erwartet, dass ein Großteil des globalen Ozeans eine große Senke für Kohlendioxid sein wird. Dieser Kohlenstoff wird hauptsächlich in den oberen Schichten der Ozeane gespeichert. Überschüssiger Kohlenstoff kann das Wasser jedoch versauern und die darunter liegende Biodiversität gefährden.

7. Kraftwerk zur Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS).

CCS beinhaltet die Abscheidung von Kohlendioxid, das bei der Stromerzeugung oder industriellen Aktivitäten wie der Zement- oder Stahlherstellung entsteht. Dieses CO₂ wird dann komprimiert und zu tiefen unterirdischen Anlagen transportiert, wo es zur dauerhaften Lagerung in Felsformationen injiziert wird.

8. Konstruierte Moleküle

Wissenschaftler entwickeln Moleküle, die ihre Form ändern können, indem sie neue Arten von Verbindungen schaffen, die Kohlendioxid aus der Luft binden und einfangen können.

Die konstruierten Moleküle wirken wie ein Filter und ziehen nur das Element an, für dessen Suche sie konstruiert wurden. In der Praxis könnte dies eine effiziente Möglichkeit darstellen, Rohstoffe zu erzeugen und gleichzeitig den atmosphärischen Kohlenstoff zu reduzieren.

9. Geologische Kohlenstoffbindung

Dieser Prozess befasst sich mit der Speicherung von Kohlendioxid in unterirdischen geologischen Formationen, beispielsweise in Gesteinen.

Kohlendioxid wird aus industriellen Kohlendioxidquellen wie Stahl- oder Zementproduktionsunternehmen oder energiebezogenen Quellen wie Kraftwerken oder Erdgasverarbeitungsanlagen abgeschieden und dann zur Langzeitspeicherung in poröses Gestein injiziert.

Eine solche Kohlenstoffabscheidung und -speicherung ermöglicht die Verwendung fossiler Brennstoffe, bis eine andere Energiequelle in großem Umfang eingeführt wird

10. Industrielle Kohlenstoffbindung

Dies ist möglicherweise keine allgemein akzeptierte und effiziente Art der Kohlenstoffbindung, kann jedoch in einigen Branchen eingesetzt werden. Sie fangen den Kohlenstoff auf drei Arten aus einem Kraftwerk ein: Vorverbrennung, Nachverbrennung und Oxyfuel.

Die Vorverbrennung befasst sich mit der Abscheidung von Kohlenstoff in Kraftwerken, bevor der Brennstoff verbrannt wird. Ziel ist es, den Kohlenstoff aus der Kohle zu entfernen, bevor sie verbrannt wird.

Bei der Nachverbrennung wird Kohlenstoff aus der Leistung eines Kraftwerks entfernt, nachdem der Brennstoff verbrannt wurde. Das bedeutet, dass Abgase aufgefangen und von ihrem Kohlendioxid gereinigt werden, bevor sie die Schornsteine ​​hinaufsteigen. Dies wird erreicht, indem die Gase durch Ammoniak geleitet werden, das dann mit Dampf sauber gestrahlt wird, wodurch Kohlendioxid zur Speicherung freigesetzt wird.

Während Oxyfuel oder Oxy-Combustion-Brennstoff verbrannt wird, nimmt es mehr Sauerstoff auf und speichert alle dabei entstehenden Gase. Anstatt das Kohlendioxid mühsam von anderen Abgasen zu trennen, fängt das Verfahren den gesamten Ausstoß der Schornsteine ​​auf und speichert ihn.

Reiner Sauerstoff wird in die Öfen geblasen, um das Abgas zu reinigen, sodass der Brennstoff vollständig verbrennt und relativ reinen Dampf und Kohlendioxidgas erzeugt.

Sobald der Dampf durch Kühlung und Kondensation entfernt ist und ins Wasser gelangt, kann das Kohlendioxid sicher gespeichert werden.

Fazit

Um diesen Artikel abzuschließen, hat die Kohlenstoffbindung durch diese verschiedenen Arten die ökologische Nachhaltigkeit insofern begünstigt, als es in der Umwelt tägliche Kohlenstoff produzierende Aktivitäten gibt, die hauptsächlich auf menschliche Aktivitäten zurückzuführen sind.

Daher ist es sehr wichtig, dass diese Methoden und Arten der Kohlenstoffbindung gefördert werden, um die Umwelt zu schonen und zu erhalten.

Software Empfehlungens

• Gründe, warum Kohlenstoffsenken wichtig sind
  .
• 4 Bedeutung grüner Technologie
  .
• Wie funktioniert die Kohlenstoffabscheidung?
  .
• 10 Umweltauswirkungen von Kohle, Bergbau und Kraftwerk
  .
• 8 Umweltauswirkungen des Ökotourismus
  .