Očista planety: Jak fungují lapače oxidu uhličitého a kolik CO₂ dokážou odstranit?

Květen 2022 byl z pohledu koncentrace CO₂ nejhorší ve sledované historii. Podle americké vládní agentury National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) jsme během letošního jara překročili hranici 420 ppm: Jinými slovy, 420 vzdušných částic z každého milionu představoval oxid uhličitý. Loňská hodnota se zastavila na 419 ppm a v roce 2020 šlo o 417 ppm. Zmíněného skleníkového plynu se tak v atmosféře nachází zhruba o polovinu víc než v době před průmyslovou revolucí. 

Podobná hustota jeho výskytu na planetě naposledy panovala asi před čtyřmi miliony let a situace se každým rokem zhoršuje. Stále větší část populace si však uvědomuje, že musíme svou uhlíkovou stopu snížit. A paralelně k přechodu na udržitelné zdroje tak průkopníci na poli filtrace zkoušejí skleníkové plyny vysávat přímo z ovzduší. 

Pouhá kapka v moři 

Aktuálně největší a nejvýkonnější čistička nese název Orca a na Islandu ji vybudovala švýcarská společnost Climeworks AG. Velmi zjednodušeně řečeno funguje zařízení následovně: Turbíny nasávají velký objem vzduchu, který probublává speciální kapalinou. Ta z něj „vytáhne“ oxid uhličitý a zachytí ho. Sloučenina bohatá na CO₂ se následně ohřeje na 100 °C a skleníkový plyn se z ní odpaří. Tekutinu lze použít znovu a s oxidem se nakládá tak, aby opět neunikl do ovzduší. Konkrétně v islandské čističce jej firma Carbfix míchá s vodou a poté ji vstřikuje hluboko do čedičového podloží, kde během dvou let zkrystalizuje. Skleníkový plyn tak zůstane natrvalo uložený pod zemí.

Předpokládá se, že Orca vychytá až 4 000 tun oxidu uhličitého ročně. Na první pohled obrovské množství však tvoří jen pověstnou kapku v moři: Ekvivalent totiž za rok vyprodukuje 250 obyvatel USA či 870 osobních automobilů. Aby se ze vzduchu odstranilo alespoň 1 % vypuštěného CO₂, je třeba pohltit přes tři sta milionů tun daného skleníkového plynu. A přestože je oblast čističek na vzestupu, i pouhé 1 % pro ni zůstává v dohledné době nereálné: Současný cíl Climeworks zní dosáhnout koncem dekády úrovně 500 000 tun. 

Úkryt pod zemí 

Než tedy čističky skutečně začnou hrát výraznější roli, musí ještě zmíněné odvětví značně vyrůst. Orca stála v přepočtu asi 349 milionů korun, což zahrnuje jak samotnou konstrukci, tak práci v terénu. Zároveň se již zhmotňuje plán na sesterské zařízení: Bude zhruba desetkrát větší a hotové by mělo být do tří let. Vedle finančního zajištění se však musí řešit i poloha. Chod čističky totiž vyžaduje nezanedbatelné množství energie, a pokud by se nezískávala udržitelně, mohlo by zařízení vytvářet větší uhlíkovou stopu, než dokáže odfiltrovat. Islandskému komplexu poskytují energii termální prameny, ale jinde by musela vyrůst solární, větrná či jiná infrastruktura. 

Zároveň by bylo nutné zajistit skladování oxidu uhličitého, a v daném ohledu skýtá evropský ostrov opět ohromnou výhodu. „Našich klimatických cílů nikdy nedosáhneme, dokud uhlík nezačneme vychytávat ze vzduchu ve velkém a nenajdeme pro něj úložiště,“ vysvětluje ředitelka Carbfixu Edda Sif Pind Aradóttirová. A dodává, že islandské podloží nabízí stokrát víc prostoru, než by bylo k uskladnění CO₂ potřeba pro splnění podmínek Pařížské dohody. Státy, které ji podepsaly, se zavázaly snížit do roku 2030 svou uhlíkovou stopu na polovinu, což by zabránilo vzestupu průměrné globální teploty o více než o 1,5 °C.

Rychleji a levněji 

Zatímco Orca v současném stavu působí jako příslib do vzdálenější budoucnosti, výzkum vědců z Tokyo Metropolitan University naznačuje, že výrazně lepších výsledků by mohly lapače dosahovat již brzy. Letos v květnu zveřejnili japonští badatelé studii, podle níž může podstatné zefektivnění nastat, pokud se současné separační chemikálie nahradí tzv. isoforon-diaminem neboli IPDA. 

Tým řešil pokles účinnosti látek, které se obvykle k vychytávání CO₂ používají: Nedochází totiž k dokonalému vyvanutí plynu, tekutina se postupně zanáší a reakční doba potřebná k absorpci roste. Alternativu našli odborníci právě v IPDA, díky němuž se 99 % oxidu uhličitého obsaženého ve vzduchu vysráží do pevného skupenství. Hmotu pak stačí zahřát na 60 °C, načež se nahromaděná sloučenina uvolní, IPDA se zkapalní, zcela vyčistí a může se použít znovu. Uplatnění nižších teplot navíc filtraci dvakrát zrychlí, přičemž bude energeticky méně náročná.  

Jenom čistit nestačí

Inženýři z Massachusetts Institute of Technology (MIT) dále vyvinuli metodu, která probublávání vzduchu skrz kapalinu úplně vynechává a využívá elektrody připevněné k baterii. Pokud se zařízení nabíjí, dochází na povrchu elektrod k elektrochemické reakci a oxid uhličitý se zachytává, zatímco při vybíjení se naopak uvolňuje. Proces se odehrává při pokojové teplotě, takže je energeticky nenáročný. Takto shromážděný plyn se navíc snadno skladuje a může směřovat k dalšímu průmyslovému využití, například pro sycení nápojů či výrobu hnojiv.

TIP: Zachrání Zemi velryby? Mikroskopický plankton pohltí téměř polovinu globální produkce CO₂

Ať už ale budeme CO₂ ze vzduchu odstraňovat pomocí speciálních kapalin, nebo elektrod, rozhodně nejde o zaručený způsob záchrany planety. Řada ekologů oprávněně poukazuje, že k zabránění klimatické krizi jsou čističky málo efektivní a v provozu jich není dost. Představují spíš doplněk udržitelných strategií ke snížení uhlíkové stopy, pro nějž se navíc musí vybudovat adekvátní infrastruktura. Nelze proto především rezignovat na opatření, která vypouštění skleníkových plynů zmírní, nebo ideálně zcela zastaví.