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Der CO2-Mangel besteht immer noch. Hier ist, warum er zu leeren Regalen führen könnte.

Können wir wirklich CO2 aus der Luft gewinnen?

Was die Umwelt angeht, ist Kohlendioxid wahrscheinlich Staatsfeind Nummer eins. Umso ironischer ist es, dass Großbritannien derzeit an einer leidet.Gasmangel, von denen Experten warnen, dass sie eine Vielzahl von Branchen betreffen werden, insbesondere Lebensmittel und Getränke.

In der richtigen Einstellung ist CO₂ ein äußerst nützliches Gas. Wenn es Getränken zugesetzt wird, gibt es ihnen ihren Sprudel. Fangen Sie es in Hochdruckblasen in Süßigkeiten ein und Sie erhalten knallende Süßigkeiten. Komprimieren Sie es in eine Flasche und Sie haben einen Feuerlöscher. Wenn Sie es einfrieren, produzieren Sie Trockeneis, das verwendet wird, um medizinisches Material aufzubewahren einschließlich COVID-Impfstoffe während des Transports gekühlt.

Die mikrobiellen Organismen, die zum Verderben von Lebensmitteln führen, brauchen Sauerstoff zum Überleben, daher hält das Verpacken von Salatblättern mit CO₂, nicht mit Sauerstoff, sie frisch. In der Fleischindustrie werden hohe Konzentrationen des Gases verwendet, um Sauerstoff ersetzen in der Luft atmen Tiere und machen sie bewusstlos, bevor sie geschlachtet werden.

Angesichts unseres Bedarfs an CO₂ in einem Bereich und dessen Überschuss in einem anderen ist die offensichtliche Frage: Warum ziehen wir nicht einfach Kohlendioxidaus der Luft? Die einfache Antwort ist, dass trotz seiner schädlichen Auswirkungen relativ wenig Kohlendioxid in der Luft ist. Obwohl wir haben 50% mehr davon in unserer Luft als vor der industriellen Revolution macht CO₂ immer noch nur 0,04 % des Luftgehalts aus.

Dies macht es extrem schwierig, CO₂ zu „finden“ und dann aus der Luft zu entfernen. Es gibt viel zu tundas Gas einfangen aus der Luft, um den CO₂-Emissionen entgegenzuwirken, aber im Moment ist dies keine brauchbare Gasquelle für die Industrie.

Stattdessen stammt die Hauptquelle von CO₂ für industrielle Zwecke aus der Produktion von stickstoffbasierten Düngemitteln, bei denen CO₂ als Nebenprodukt entsteht. Und bei der Düngemittelproduktion in der Warteschleife in Großbritannien aufgrund der explosiver Gaspreis, das in Düngemittelpflanzen stark verwendet wird, ist der Folgeeffekt ein Mangel an CO₂. Um den aktuellen CO₂-Mangel zu erklären, müssen wir uns wirklich ansehen, wie stickstoffbasierte Düngemittel hergestellt werden.

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Stickstoff einfangen

Stickstoff spielt eine entscheidende Rolle in der Biochemie jedes Lebewesens. Es ist auch das am häufigsten vorkommende Gas in unserer Atmosphäre. Stickstoffgas ist jedoch weitgehend inert, was bedeutet, dass Pflanzen und Tiere es nicht aus der Luft gewinnen könnengrößter limitierender Faktor in der Landwirtschaft war schon immer die Verfügbarkeit von Stickstoff.

1910 die deutschen ChemikerFritz Haber und Carl Bosch änderte all dies, als sie Stickstoff und Wasserstoff zu Ammoniak kombinierten. Dies kann wiederum verwendet werden als Pflanzendünger, schließlich die Nahrungskette zu uns filtern.

Heute stammen etwa 80% des Stickstoffs in unserem Körper aus dem Haber-Bosch-Verfahren, was diese einzelne chemische Reaktion wahrscheinlich zum wichtigsten Faktor bei der Bevölkerungsexplosion der letzten 100 Jahre macht.

Ungefähr 78% unserer Atmosphäre besteht aus Stickstoff, daher ist es einfach, diesen Inhaltsstoff für den Haber-Bosch-Prozess zu finden. Aber die andere Komponente, Wasserstoffgas, ist nicht so leicht verfügbar. Es gibt viel Wasserstoff, am offensichtlichsten als H inH₂O und CH₄ Methan, aber das Aufbrechen der Bindungen zwischen Wasserstoff und Sauerstoff in Wasser oder Kohlenstoff in Methan erfordert eine enorme Energiemenge.

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Derzeit wird es hauptsächlich durch ein Verfahren hergestellt, das als bekannt istMethandampfreformierung. Dies funktioniert, indem man mit Erdgas beginnt – das in Großbritannien deutlich teurer wird – und dann in Gegenwart von Wasser auf etwa 1.000℃ erhitzt wird. Die Endprodukte sind Wasserstoffgas H₂ und CO₂.

Diese werden für ihre jeweilige Verwendung getrennt. Leider übersteigt die Menge an CO₂, die von der Düngemittelindustrie produziert wird, bei weitem die Menge, die von anderen Industrien benötigt wird. Daher machen sich die meisten Düngemittelfabriken nicht die Mühe, es einzufangen.

Die fossilen Brennstoffe, die bei der Düngemittelproduktion verwendet werden, und das CO₂, das als Nebenprodukt entsteht, machen es ausbesonders unfreundlich für die Umwelt. Daher besteht ein großer Teil der Dekarbonisierungsagenda darin, Wasserstoff sauber für die Verwendung in Düngemitteln und Kraftstoffen herzustellen. Eine der einfachsten Möglichkeiten, dies zu erreichen, ist über die Elektrolyse von Wasser, mit sauberen Stromquellen.

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Mit der Entwicklung von Technologien zur Kohlenstoffabscheidung wird möglicherweise Kohlendioxid direkt aus der Luft zur Verwendung in industriellen Prozessen extrahiert. Aber das ist eine langfristige Lösung und wird daher in absehbarer Zeit nicht helfen.

Aber es gibt Alternativen zu CO₂, die im Notfall helfen könnten. Am offensichtlichsten ist Stickstoffgas, das wie CO₂ verwendet werden kann, um Lebensmittel zu konservieren oder Tiere zu betäuben. Da in Stickstoff nichts verbrennt, kann es seinzur Brandbekämpfung eingesetzt – genau wie CO₂-Feuerlöscher.

Die britische Regierung hat gehaltenKrisengespräche mit dem US-Eigentümer von zwei der größten Stickstoffdüngemittelfabriken Großbritanniens, die beide derzeit inaktiv sind. Vielleicht werden sie durch Überzeugung wieder zum Leben erweckt. Aber die CO₂-Knappheit hat dennoch die komplexen chemischen Lieferketten offengelegt, auf die wir für unsere kohlensäurehaltigen Getränke angewiesen sindund abgepackte Salate.

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Mark Lorch, Professor für Wissenschaftskommunikation und Chemie, Universität Hull

Dieser Artikel wurde neu veröffentlicht von Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lesen Sie die Originalartikel.

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