Опасный СО2: почему коров и пиво обвиняют в экологической катастрофе

Восемь тонн – такой углеродный след оставляет за год всего один автомобиль. А прибавьте сюда выхлопы производств – это уже миллиарды тонн. За последние полвека выбросы углекислого газа в атмосферу Земли выросли в два с половиной раза. Такое огромное количество парникового газа может привести к глобальным изменениям климата.

Подтопления, ураганный ветры, лесные пожары – остановить этот апокалипсис помогут… чипсы. А еще тюльпанные деревья и гигантские пылесосы. Как человечество планирует снизить вредное влияние углекислого газа, рассказывает программа "Наука и техника" с Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.

Катастрофа из-за загазованности воздуха

Шокирующие кадры сняли на озере Ореховом в Брянской области. Сотни лещей, окуней и карпов покрыли поверхность воды плотным ковром. И на другом краю света – в Мексиканском заливе в Техасе – рыбаки остались без улова.

Подобную картину можно увидеть в разных уголках планеты. Рыба гибнет в водоемах, а люди теряют источник пропитания и дохода. Но что объединяет эти, такие далекие друг от друга, места?

И треть этого объема, как губка, впитывает в себя Мировой океан.

• От повышенной концентрации СО2 рыба получает сильнейшую интоксикацию и массово гибнет.
• Страдают и другие подводные обитатели.

"Из-за высокой кислотности воды ухудшается состояние раковин и панцирей морских обитателей: зоопланктона, кораллов и моллюсков. Из-за этого снижается количество корма, что впоследствии приводит к сокращению рыбы", – рассказал рыбак Сием Хуат.

Если не остановить выбросы углекислоты сейчас, сотни тысяч рыбаков окажутся без средств к существованию. А мир останется без морепродуктов, свежего воздуха и погрузится в климатический хаос.

Как ученые планируют снизить вредное влияние углекислого газа

Японская система фильтров для двигателя внутреннего сгорания

Но не можем же мы полностью отказаться от транспорта? И не надо. Достаточно пересесть на авто с двигателем, который будет вредные выбросы поглощать.

Прототип разработали японские инженеры. Они взяли водородный двигатель внутреннего сгорания и установили в него специальную систему фильтров.

"Водородный двигатель сжигает водород, выделяя только воду и небольшое количество оксидов азота. Мы добавили к нему систему фильтров, которая улавливает углекислый газ из воздуха во время движения авто, пропуская его через специальные сорбенты. Затем с помощью тепла двигателя этот газ превращается в жидкость. Таким образом, он не только не загрязняет атмосферу, но и очищает ее", – пояснил президент автомобильной компании Акио Тоёда.

Почему коров обвиняют в экологической катастрофе и как решить проблему

Однако к выбросам углекислого газа приводит не только бешеный автомобильный трафик. В десятки раз сильнее на загрязнение воздуха влияют… коровы.

Куча навоза, показанная в программе, – не просто отходы животноводства, но и источник выбросов миллионов тонн парниковых газов.

Российские ученые из Москвы знают, как избавить от опасных газов сельское хозяйство. Для этого понадобятся вода, электричество и специальная установка.

"Непосредственно исходная смесь поступает в эту часть комплекса, проходит. Здесь мы воздействуем нашими разрядниками на смесь помет-вода. Именно здесь, внутри трубы, происходит воздействие ударной волной", – показала заместитель генерального директора компании – разработчика ударно-волновых технологий Анна Данилушкина.

• Другими словами, в трубе создают искусственную молнию, которая бьет по смеси навоза и воды.
• Давление в установке достигает 1700 атмосфер – это как погрузиться в океане на глубину семнадцати километров.
• А температура в 1700°С горячее, чем лава вулкана.

"Скорость гидропотока в районе 200 метров в секунду, и во время всей этой процедуры возникает плазменная область. Это область высочайшего давления и температуры. В результате ударной волны микросекундного воздействия уничтожается большинство патогенных бактерий, большая часть вредных микроорганизмов, и, как следствие, уходит запах", – рассказала заместитель генерального директора компании – разработчика ударно-волновых технологий Анна Данилушкина.

На выходе получают очищенные и безопасные отходы, которые можно использовать как удобрение. Но чтобы спасти Землю от губительного углеродного следа, придется переработать не только коровий навоз. Что еще портит воздух на планете?

Картофельные очистки в борьбе с углекислым газом

Стартаперы из Великобритании предлагают на этапе брожения дрожжей улавливать СО2 и смешивать его с картофельными очистками. Пожалуйста, пиво с чипсами, но только во благо здоровья всей планеты.

"Специальная установка улавливает СО2, а затем использует его для получения электричества. Картофельные отходы перерабатывают в анаэробном котле, где пивные бактерии превращают их в биогаз. А сам СО2 питает печи, где обжаривают чипсы. Картофельный жмых, оставшийся после взаимодействия с пивными бактериями и обогащенный углеродом, становится полноценным удобрением, которое помогает вернуть углерод в почву", – подчеркнул технический директор компании по улавливанию и утилизации углерода Питер Хаммонд.

Если внедрить такие установки на всех пивоварнях мира, это позволит сократить выбросы углекислого газа на миллионы тонн в год.

Тюльпановые деревья в три раза эффективнее любой другой древесины

А если рядом с пивоварнями высадить тюльпановые деревья, то можно сократить углеродный след еще в несколько раз.

Выставить природный щит предлагают ученые Кембриджского университета. Как и все растения, тюльпановые деревья используют фотосинтез. Что же делает их особенными? А то, что каждое способно поглощать до 25 килограммов углекислого газа в год, а это в три раза эффективнее любой другой древесины.

"Изучив макрофибриллы – волокна, которые придают древесине прочность, удалось выяснить, что у твердых пород, таких как дуб, их диаметр составляет около 16 нанометров, у мягких, как сосна, – 28 нанометров. А у тюльпанового дерева – 22 нанометра. И это единственный вид такой структуры древесины. Предполагается, что благодаря этому свойству тюльпановые деревья растут быстрее и впитывают больше углекислого газа", – уточнил профессор в области биологии и генетики Кембриджского университета Крис Уайтвудс.

Как гранулы из древесных отходов уменьшат количество СО2

Но ученые Томского политеха знают, как уменьшить это количество еще на 20%. С помощью пеллетов – гранул из древесных отходов.

• Российские ученые добавили в состав топливных пеллет древесные опилки, солому, рисовую шелуху, угольный шлам и даже картон.
• Например, солома и картон улучшили процесс горения, а сами гранулы стали выделять почти на 80% меньше оксида азота. Это сделало их безопасными для окружающей среды.

"Как известно, биомасса способна снижать выбросы загрязняющих веществ при ее сжигании, потому что она углеродонейтральна, а также содержит в себе низкое количество серы и азотосодержащих веществ", – пояснила доцент Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Галина Няшина.

Искусственный интеллект в борьбе за чистоту воздуха

Инженеры по всему миру придумывают различные средства для поглощения углекислого газа. Но делают это практически вслепую. На подбор эффективных методов уходит много времени.

Химики Российской академии наук придумали, как ускорить процесс. Они подключили к борьбе с углекислым газом искусственный интеллект.

Программа, то есть нейросеть, помогает быстро и точно найти идеальные варианты поглотителей углекислого газа. В качестве таких нейтрализаторов российские химики используют особый класс растворителей – эвтектические. Они дешевые, простые в производстве и, главное, задерживают СО2 до трети от своего веса.

"Это в основном смеси двух солей, которые при смешении образуют жидкую фазу. Они оказались эффективны в части возможности поглощать углекислый газ. Однако число этих глубоких эвтоктических растворителей может быть очень большое, поскольку они смешиваются между собой в различных соотношениях и возможность управлять их свойствами – это одно из уникальных свойств этих растворителей", – сообщил главный научный сотрудник Института химии растворов им. Г.А. Крестова РАН Аркадий Колкер.

Если смешать растворители в определенных пропорциях, при комнатной температуре образуется жидкость. Молекулы углекислоты соприкасаются с ней и тут же застревают, как в ловушке.

Причем свойства смеси можно легко менять, но для этого нужно комбинировать компоненты. Вручную этот процесс практически бесконечный. Для нейросети – вопрос пары минут.

"Из 100 тысяч возможных вариантов модель отобрала больше тысячи смесей, которые обладают повышенной поглощающей способностью и, что немаловажно, низкой вязкостью. Данные модели позволяют достаточно быстро, порядка двух минут, обработать сотни тысяч, а то и миллионов различных смесей и выбрать из этого наиболее перспективные варианты", – отметил научный сотрудник Института химии растворов им. Г.А. Крестова РАН Василий Голубев.

Теперь химикам предстоит изучить отобранные растворители и улучшить алгоритм искусственного интеллекта.

Если ученые подберут идеальный поглотитель опасного СО2, его внедрят на заводах и электростанциях. А в перспективе он поможет очистить воздух не только на Земле, но и в космосе – на МКС.