Od odpadowego CO2 do cennego metanu i wodoru
Wychwytywanie i składowanie dwutlenku węgla może być kluczowym narzędziem w walce ze zmianą klimatu. Koncepcja jest dość prosta – dwutlenek węgla wytwarzany przez zakład przemysłowy jest wychwytywany, sprężany i transportowany do miejsca, w którym może być albo ponownie wykorzystany, albo składowany głęboko pod ziemią. W czym więc tkwi problem? Jak w przypadku większości spraw, wszystko sprowadza się do pieniędzy. „Wychwytywanie, transportowanie i składowanie dwutlenku węgla jest kosztownym procesem przynoszącym niewielkie lub wręcz zerowe zyski”, twierdzi Samuel Marre(odnośnik otworzy się w nowym oknie), starszy badacz w CNRS(odnośnik otworzy się w nowym oknie), francuskim Narodowym Centrum Badań Naukowych. Jednakże Marre widzi to nieco inaczej. Zamiast postrzegać CO2 jako kosztowny odpad, widzi w nim marnowany potencjał. „Przechowywanie głęboko pod ziemią, na przykład w solankowych warstwach wodonośnych, stwarza możliwość przekształcania dwutlenku węgla w cenny surowiec”, wyjaśnia. Korzystając ze wsparcia finansowanego przez Unię Europejską projektu Big Mac(odnośnik otworzy się w nowym oknie), Marre prowadzi badania mające na celu wykorzystanie tego potencjału.
Waloryzacja składowanego CO2
Projekt ten, który otrzymał wsparcie ze strony Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (ERBN), miał na celu zbadanie unikalnej strategii odzyskiwania wartości składowanego dwutlenku węgla jako surowca. „Strategia ta wykorzystuje biologiczny proces uszlachetniania, dzięki któremu możliwa jest waloryzacja dużych ilości odpadowego dwutlenku węgla, zanim będzie on miał szansę naturalnie przekształcić się w węglany”, dodaje Marre. Naukowcy skupili się na dwutlenku węgla składowanym w warstwach wodonośnych, ponieważ te naturalne struktury są zasiedlone przez mikroorganizmy zdolne do przekształcania zmagazynowanego węgla w cenny metan bez udziału światła słonecznego. „Nasza strategia polega zasadniczo na uruchomieniu tego naturalnego biogeologicznego obiegu węgla od momentu wtłoczenia CO2 do warstwy wodonośnej, co przyczyni się zarówno do zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych, jak i odzyskania zasobu energetycznego”, zaznacza Marre.
Przekształcanie CO2 i złomu żelaza w wodór
Dobra wiadomość jest taka, że ta strategia naprawdę działa. „Z powodzeniem zademonstrowaliśmy zasadność i efektywność wykorzystania mikroorganizmów do recyklingu części składowanego pod ziemią dwutlenku węgla w cenny metan”, zauważa Marre. Naukowcy wykazali również, że w tych podziemnych magazynach CO2 możliwe jest też wytwarzanie wodoru. „Biologiczne procesy wytwarzania metanu z dwutlenku węgla wymagają udziału wodoru, który może być wytwarzany w dużych ilościach w reakcjach karbonatyzacji minerałów zawierających żelazo”, tłumaczy Marre. Wykorzystując minerały naturalnie występujące pod ziemią, a także dodając złom żelaza, zespół projektu był w stanie zapewnić produkcję wodoru na poziomie, który wystarczył do podtrzymania reakcji metanogenezy. W ten sposób waloryzacji poddano również inny odpad: złom pochodzący z przemysłu żelaza.
Makrobioreaktory umożliwiające recykling CO2
W ramach projektu Big Mac naukowcom udało się wykazać, że głęboko położone środowiska podziemne mogą być wykorzystywane jako makrobioreaktory służące do recyklingu dwutlenku węgla. „Podobnie jak w przydomowym kompostowniku mikroorganizmy przekształcają biodegradowalne odpady w cenny naturalny nawóz, tak podziemne warstwy wodonośne mogą przekształcać odpadowy CO2 w cenny metan lub wodór”, podsumowuje Marre. Marre ma nadzieję, że będzie mógł dopracowywać koncepcję wytwarzania wodoru z dwutlenku węgla i recyklingu złomu żelaza z pomocą grantu przyznawanego przez ERBN na weryfikację koncepcji, Proof of Concept Grant(odnośnik otworzy się w nowym oknie).
