An einem verschneiten April-Tag im Jahr 2016 kündigte der damalige Gouverneur von Wyoming, Matt Mead, einen Wettbewerb an, von dem er hoffte, dass er die bedrängte Kohleindustrie des Staates retten würde. Das Ziel des Wettbewerbs war unkompliziert, auch wenn das Erreichen seines Ziels nicht der Fall war.
Ziel war es, einen Weg zu finden, Kohlendioxidemissionen in Produkte umzuwandeln, die verkauft werden können. Das Spielfeld wäre ein Kohlekraftwerk in Gillette, Wyo.
Der Gewinner des Wyoming-Wettbewerbs würde einen Geldbeutel in Höhe von 15 Millionen US-Dollar mit dem Gewinner eines ähnlichen Wettbewerbs in einem Gaskraftwerk in Alberta teilen. Alle Semifinalisten würden ein Stück mit einem Preisgeld von 5 Millionen Dollar erhalten.
Teams aus aller Welt haben sich beworben.
“Wir suchen nach einem Wegbereiter für die Welt”, sagte Mead, der 2019 sein Amt niederlegte, einer Menge, die sich an der Dry Fork Station außerhalb von Gillette versammelt hatte.
Es ist unwahrscheinlich, dass die Antwort, die fünf Jahre später auftaucht, Kohle spart, aber sie könnte die Grundlage für die Ökologisierung einiger der am schwersten zu entkohlenden Industrien der Welt bilden. XPrize, die in Kalifornien ansässige gemeinnützige Organisation, die den Wettbewerb verwaltet hat, gab heute bekannt, dass sie zwei Hersteller von grünem Beton als Gewinner des 15-Millionen-Dollar-Hauptpreises ausgewählt hat.
Die Ankündigung zeigte sofort das Versprechen und die Grenzen der Kohlenstoffverwertung, die Idee, dass CO2 Emissionen können in Produkte wie Kohlefaser, Beton oder sogar Kohlenstoffnanoröhren umgewandelt werden. Es wurde auch unterstrichen, wie sehr sich die Energiewelt in fünf kurzen Jahren verändert hat.
Die Gewinnerteams in Alberta und Wyoming demonstrierten Prozesse, bei denen Kohlendioxid zur Verstärkung von Beton und zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen verwendet wird.
CarbonCure Technologies, ein in Kanada ansässiges Startup, gewann den Wettbewerb in Alberta, indem es zeigte, dass es Kohlendioxid in Betonabwasser injizieren und es in ein Mineral verwandeln kann, das Beton stärkt.
Der Wyoming-Gewinner UCLA CarbonBuilt injizierte CO2 beim Aushärten in die Betonmischung, wodurch das Endprodukt gestärkt und der CO2-Fußabdruck um mehr als 50% reduziert wird.
Beton ist das Endprodukt von Zement, einer massiven Quelle globaler Emissionen. Zur Herstellung von Zement werden Kalkstein und andere tonartige Materialien in einem massiven Ofen erhitzt und in eine klumpige Substanz umgewandelt, die als Klinker bekannt ist. Das wiederum wird mit Gips kombiniert, um Zement herzustellen.
Das Global Carbon Project schätzt, dass das Aufheizen von Kalkstein im Jahr 2020 4% der Gesamtemissionen ausmachte. Diese Zahl berücksichtigt nicht die Energieemissionen, die für den Betrieb dieser Öfen erforderlich sind. Es gibt auch Folgendes: Die Zementemissionen steigen schnell, da sich China und andere Länder schnell entwickeln.
“Deshalb ist es ziemlich aufregend, dass zwei Unternehmen, von denen ich denke, dass sie für einen riesigen Markt und eine riesige Branche relevant sind und die CO wirklich beeinträchtigen können2 Aus dem Wettbewerb sind Emissionen hervorgegangen, denn das ist der springende Punkt: Lösungen, die tatsächlich skalierbar sind und Auswirkungen auf das Klima haben “, sagte Marcius Extavour, Executive Director von XPrize für Preisoperationen für Energie und Ressourcen.
Beide Finalisten reduzieren zwar den CO2-Fußabdruck von Beton, aber nicht unbedingt die Emissionen aus der Zementherstellung, so Experten. Sowohl CarbonCure als auch CarbonBuilt benötigen ein CO2 Quelle zum Aushärten von Beton. Dieser CO2 könnte aus einer Zementanlage, einem Kraftwerk, einer Ethanolanlage oder möglicherweise aus der Atmosphäre stammen.
David Keith, Professor an der Harvard University, der das Startup Carbon Engineering für die direkte Luftabscheidung gründete, stellte fest, dass die Emissionen dieser Anlagen den Markt für Kohlenstoffprodukte bei weitem übertreffen. Wenn die politischen Entscheidungsträger beispielsweise Bedenken hinsichtlich der Zementemissionen haben, sind sie besser geeignet, wenn in Zementwerken Anlagen zur Kohlenstoffabscheidung und -bindung installiert werden müssen. Diese Projekte wären jedoch teuer und politisch schwierig, sagte er.
Er sagte, der XPrize-Wettbewerb sei besorgniserregend, weil er möglicherweise den politischen Druck auf stark verschmutzende Industrien wie Kohle- und kanadische Ölsandproduzenten verringert. Unternehmen können behaupten, dass sie Emissionen reduzieren, wenn die tatsächlichen Reduzierungen minimal sind. Der XPrize-Wettbewerb wurde von NRG Energy Inc., einem amerikanischen Energieversorger, und der kanadischen Oil Sands Innovation Alliance gesponsert.
“Grundsätzlich produzieren wir 40 Gigatonnen Abfall-CO2 ein Jahr, und wir brauchen nicht viel davon. Eine Realitätsprüfung ist angebracht “, sagte Keith.” Sie dient politisch als Ablenkung, um das Problem tatsächlich anzugehen. “
Andere waren zuversichtlicher. Die Kohlenstoffverwertung kann einen wirtschaftlichen Anreiz für Unternehmen schaffen, ihre Emissionen anzugehen, was besonders in schwer zu umweltfreundlichen Wirtschaftssektoren wie Zement wichtig ist, sagte Julio Friedmann, ein leitender Forscher, der die Kohlenstoffabscheidung und -verwertung am Columbia University Center untersucht zur globalen Energiepolitik.
Ein wachsender Markt für grünen Beton könnte zu weiteren Innovationen führen und zu mehr Effizienz und Kostensenkungen führen. Es gibt auch Folgendes: Die US-Regierung macht 50% des heimischen Betonmarktes aus, was Washington einen enormen Einfluss auf die Emissionen der Branche verschafft. Der Infrastrukturvorschlag von Präsident Biden enthält Bestimmungen, die umweltfreundliche Beschaffungsstandards fordern.
“Es ist hilfreich, dies als Modell A oder Modell T zu betrachten. Dies ist die erste Änderung des Betonrezepts seit 200 Jahren”, sagte Friedmann. “Es soll nicht die Gesamtheit des Klimaraums sein. Es soll ein Teil des schwer zu lindernden Materials sein.”
Er fügte hinzu: “Dies ist keine Lebensader für Kohleunternehmen. Dies ist ein Weg, um etwas Gutes zu tun, indem man es gut macht. Letztendlich mögen Leute CO2 Nutzung nicht, weil es das Klima löst, sondern weil Sie Sachen machen und Geld verdienen. … Wenn wir die Art und Weise ändern wollen, wie wir Dinge bauen, brauchen wir Unternehmen, die Aufnahmen im Netz machen, und in diesem Zusammenhang sieht dies nützlich aus. “
Befürworter der Kohlenstoffverwertung erkannten die Grenzen der Technologien an und stellten fest, dass die weltweiten Emissionen um ein Vielfaches über dem liegen, was der Markt für Kohlenstoffprodukte aufsaugen kann. Sie argumentierten jedoch, dass die Nutzung ein wichtiger Teil des Klimapuzzles sein kann und Lösungen für Branchen mit wenigen umweltfreundlichen Alternativen bietet.
Eine frühere Version der CarbonCure-Technologie ist bereits in 300 Betonwerken installiert. Das Unternehmen verwendet hauptsächlich CO2 von Ethanolanlagen bis zur Injektion in Betonmischungen und hofft, 500 Millionen Tonnen CO zu sparen2 jährlich bis 2030.
Im Gegensatz zur herkömmlichen Kohlenstoffabscheidung, bei der CO2 wird in eine unterirdische Entsorgungsbohrung injiziert, und die Umwandlung von Gas in ein Mineral hat den zusätzlichen Vorteil, dass es dauerhaft gespeichert wird, sagte Jennifer Wagner, Präsidentin von CarbonCure.
“Jede Tonne, die wir injizieren, wird dauerhaft mineralisiert und wird niemals freigesetzt. Ich denke, es gibt eine Nuance, die Sie berücksichtigen müssen, welche Lösungen vorübergehend entfernt werden und welche dauerhaft sind”, sagte sie. “Wir brauchen einen Portfolio-Ansatz, um unsere Klimaziele zu erreichen. Hier gibt es keine Silberkugel. Wir brauchen alle Werkzeuge in der Toolbox.”
CarbonBuilt, ein Spin-off der Samueli School of Engineering der UCLA, suchte nach einer Möglichkeit, die schnell wachsende Bauindustrie der Welt umweltfreundlicher zu gestalten, sagte Gaurav Sant, Professor für Bau- und Umweltingenieurwesen, der das UCLA-Institut für Kohlenstoffmanagement leitet. Das Unternehmen ist nun bestrebt, seine Technologie in einem kommerziellen Umfeld anzuwenden.
Durch Injektion von CO2 In die Zementmischung senkt das Unternehmen effektiv den CO2 Fußabdruck der Zementherstellung und Schaffung eines Produkts, das stärker als die Alternative ist. Der billigste Weg, dies zu tun, besteht darin, die Technologie von CarbonBuilt in einem Kohle- oder Zementwerk zu lokalisieren, wo es Zugang zu der billigsten Form von CO hat2, er sagte.
“Die Atmosphäre ist unabhängig davon, wo der CO2 kommt von. Also jeder CO2 Eine erreichte Reduzierung, die sinnvoll ist “, sagte er.” Ich denke, unser Wertversprechen hängt wirklich davon ab, wie wir einen großen Stapel ähnlicher Zementproduktion aufnehmen, der offensichtlich grundlegend für die Welt ist, in der wir leben, wie wir die Kohlenstoffintensität dieses Sektors reduzieren? Und Nr. 2, wie versuchen wir, eine CO-Quelle zu nutzen?2 Wir können kostengünstig Beton auf den Baumarkt liefern, was wir nicht nur aus technischer Sicht, sondern auch aus gesellschaftlicher Sicht wollen und wie wir dies zu möglichst geringen Kosten tun würden. “
Wenn es Hoffnung gibt, dass die Kohlenstoffverwertung zu grünem Zement beitragen könnte, sagen Experten, dass die Zukunft für eine Industrie wie Kohle weniger vielversprechend ist. Die Emissionen aus Kohle sind einfach zu hoch, um von Produkten wie grünem Beton absorbiert zu werden.
Das deutet auf eine der grundlegenden Veränderungen in der Energiewelt hin. Vor einem Jahrzehnt war die Anwendung der Kohlenstoffabscheidung in Kohlekraftwerken ein allgemeines Industrieziel. Es war diese Art des Denkens, die XPrize dazu veranlasste, seine Konkurrenz bei zwei Kraftwerken zu platzieren.
Aber ein Jahrzehnt billigen Erdgases und kostengünstiger erneuerbarer Energien hat die Aussichten des Stromgeschäfts grundlegend verändert, insbesondere in Amerika, wo viele Kohlekraftwerke erst spät in ihren Lebenszyklen sind.
“Elektrizität ist ein wichtiger Testfall, aber ich denke, wir haben immer gewusst, dass diese Technologien dort eingesetzt werden, wo sie am besten passen. Bei Zement und Beton werden sie möglicherweise tatsächlich an die Quelle von Zement und Beton geliefert”, sagte Extavour. “Ich sehe die Flexibilität wirklich als Stärke, anstatt zu denken, dass sie auf diese Weise hier sein muss.”
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