Klimatforskarna rustar: Frontalattack mot koldioxid

Den globala uppvärmningen kan bara bromsas genom ett fullskaligt krig mot koldioxid. Därför beväpnar sig klimatarmén med gröna sandstränder, vätskor mot koldioxid och enorma dammsugare.

claus lunau

Du brukade se havet från fönstret i familjens lilla lägenhet. Nu stirrar du direkt in i hamnvallen som arbetarna i gula dräkter återigen håller på att bygga högre.

Vallen är stadens försvar mot stormfloder och mot havet som varje år stiger med fem centimeter.

Du öppnar fönstret för att svalka dig. Somrarna är obehagligt varma och fuktiga, och även på natten går temperaturen sällan ned under 25 grader.

Luftkonditionering har förbjudits för att begränsa elförbrukningen och det finmaskiga myggnätet i fönstret förhindrar att den friska luften kommer in.

Välkommen till Skandinavien anno 2100 – och en sex grader varmare värld.

Risken för att den globala uppvärmningen på så sätt löper amok och får temperaturen att stiga sex grader redan innan nästa århundrade är liten – men den finns.

Därför kom världens statschefer 2015 överens om att begränsa temperaturhöjningen till cirka 1,5 grader i förhållande till tiden före industrialiseringen då utsläppen av växthusgaser på allvar tog fart.

Troligen kan temperaturhöjningen inte hållas under 1,5 grader Celsius bara genom begränsning av utsläpp av växthusgaser, som koldioxid.

Bytet från fossila bränslen som kol, olja och gas till gröna bränslen som vind, sol och vattenkraft går helt enkelt för långsamt.

I stället arbetar forskarna hårt på att utveckla nya vapen mot växthusgaserna för att vända krigslyckan för klimatkämparna. De vill attackera koldioxiden på alla fronter med mineraler, biokol och fotosyntes – och väntar bara på en order att anfalla.

Grön mineral suger upp koldioxid

I kriget mot koldioxid attackerar forskarna på två fronter. Första steget är att ta bort stora mängder av den växthusgas som redan har släppts ut i atmosfären.

Det ska ske med hjälp av avancerad kemi och enorma koldioxiddammsugare eller genom att accelerera naturliga processer som tar upp växthusgasen direkt ur atmosfären.

Hånd fyldt med olivin

Mineralen olivin sprids på stränder där fukten bidrar till att ta upp koldioxid från luften.

© Project Vesta

Här har det grönaktiga mineralet olivin visat sig vara en säker koldioxiddödare.

När mineralet kommer i kontakt med vatten suger det upp koldioxid och omvandlar gasen till oskadliga ämnen – exempelvis ortokiselsyra som bland annat hjälper havsalger att bygga upp sina skal.

Beräkningar visar att hela planetens nuvarande koldioxidutsläpp kan motverkas om 1 000 stora fraktfartyg sprider ut olivin på stränder över hela planeten.

Luftvapnet

Mineral och kol tar bort koldioxid

Många naturliga processer tar bort koldioxid direkt från atmosfären och binder växthusgasen så att den inte längre kan påverka klimatet. Nu kan vetenskapen imitera naturen – och som en biprodukt kanske till och med hjälpa till att föda världens växande befolkning.

  • Grønne Olivin krystaller

    Fuktigt mineral tar upp koldioxid

    Olivin är ett mineral som finns i magma- bergarter. Mineralet reagerar med luftens koldioxid och bildar ofarliga ämnen som naturligt ingår i kolcykeln och bland annat bygger upp algernas skal.

    Eftersom vatten är avgörande för de kemiska reaktionerna som tar bort koldioxid är det mest effektivt att sprida det pulvriserade olivinet på stranden där mineralet hålls fuktigt av havsvatten.

  • Håndfuld trækul

    Kol kan ta bort tolv procent av atmosfärens koldioxid

    Biokol innehåller bland annat kalk och uppstår när organiskt material värms upp utan syre. På ytan föregår en rad reaktioner som fångar upp koldioxid.

    Varje gram biokol kan binda 18–34 milligram som ligger kvar i jorden i tusentals år och ger bättre skördar. Totalt kan tolv procent av jordens koldioxid tas upp av biokol.

  • Skogen tar upp koldioxid

    Träd är effektiva på att avlägsna koldioxid från atmosfären eftersom fotosyntesen binder växthusgasen.

    Ett första steg skulle vara att stoppa dagens avskogning. Tillsammans med torrläggning av våtmarker, som frigör koldioxid, står skogsavverkning för hela 13 procent av världens totala utsläpp av koldioxid i atmosfären. Här finns således en jättestor potential.

När koldioxiden tagits upp av till exempel ett skorstensfilter är nästa steg att förvara den så att växthusgasen inte längre bidrar till den globala uppvärmningen.

En av möjligheterna är att binda koldioxiden i varma berg. På Island har man lyckats omvandla luftens koldioxid till mineraler lagrade i vulkanisk basalt.

Utsläppen ökar fortfarande

Ju förr vapnen mot koldioxid är redo för slagfältet, desto bättre.

Trots internationella avtal om att begränsa påverkan på klimatet så väller koldioxid fortfarande ut från skorstenar, avgasrör och markområden som har gjorts om till jordbruksmarker.

De senaste siffrorna från Internationella energirådet, en mellanstatlig organisation som bland annat arbetar för en ren energiförsörjning, visar att jordens totala energikonsumtion 2018 ökade med 2,3 procent jämfört med 2017.

Siffrorna visar också att förbränning av kol, olja och gas stod för merparten av ökningen. Därför ökade det totala utsläppet av växthusgaser 2018 med 1,7 procent jämfört med året dessförinnan.

Det går alltså fortfarande åt fel håll precis som det har gjort i över 150 år.

Sedan den industriella revolutionen tog fart i mitten av 1800-talet har mänskligheten totalt bidragit med 2 000 miljarder ton koldioxid till atmosfären.

På den tiden var koncentrationen 280 koldioxidmolekyler per miljon luftmolekyler. Koncentrationen är nu över 410 koldioxidmolekyler per miljon luftmolekyler.

Det låter kanske inte så mycket, men innehållet av koldioxid i luften har ökat med 45 procent de senaste 150 åren och eftersom koldioxid är en växthusgas har de högre koncentrationerna fått den globala temperaturen att stiga med cirka en grad.

Skaldyr i forfald

Koldioxid sänker pH-värdet av världshaven. Den så kallade försurningen gör det svårare för koraller och skaldjur att utkristallisera kalcium ur vattnet och bilda kalkskal.

© DAVID LIITTSCHWAGER/National Geographic image Coll.

Det är med andra ord bara en halv grads temperaturhöjning kvar till det tak på 1,5 grader som världens ledare fastställde 2015.

Temperatureffekten är fördröjd i förhållande till mängden växthusgas som släpps ut och forskarna menar att vi bara kan släppa ut ytterligare 770 miljarder ton koldioxid i atmosfären om temperaturen ska ha bara 50 procents chans att hålla sig under 1,5 grader.

Om vi vill öka chansen till 67 procent kan vi bara tillåta oss att släppa ut ytterligare 570 miljarder ton koldioxid. Varje år pumpar dock världens länder ut mellan 40 och 50 miljarder ton koldioxid i atmosfären.

Med de mängderna är det bara tio-tolv år kvar innan klimatmålet inte längre kan nås bara genom att förhindra att mer växthusgas släpps ut.

Flottan

Havet är klimatkrigets nya front

Oceanerna är effektiva på att ta upp koldioxid men växthusgasen gör vattnet surt, vilket bland annat hämmar korallers tillväxt. Forskarna sätter nu in kemiska vapen mot försurningen. De har använt en australisk ö som övningsområde och nått framgång.

One Tree Island är en korallö med tre laguner, avgränsade med lågvatten­trösklar där koraller växer. Vid en av trösklarna rinner vattnet från den största lagunen över i en mindre lagun.

I den ena änden av den 35 meter breda tröskeln neutraliserade forskarna den extra koldioxiden i havsvattnet genom att långsamt släppa ut 15 000 liter basisk natrium­hydroxid, NaOH.

Natriumhydroxiden återskapade havets ursprungliga surhetsgrad och forskarna observerade att de koraller som levde i det neutrala havsvattnet ökade sin tillväxttakt med sex till åtta procent.

Fler vapen ska vinna kriget

Det är tyvärr både dyrt och tidskrävande att lägga om världens transport och produktion av mat och konsumentprodukter till klimat-riktiga alternativ som elbilar, solceller och vindkraftverk.

Kraftverk baserade på fossila bränslen som kol, olja och gas byggs fort-farande i en omfattning så att hälften av svångremsbudgeten på 570 miljarder ton koldioxid redan är förbrukad – oavsett om verken stängs i förtid eller byggs om så att utsläppen begränsas.

Det är här arsenalen mot koldioxiden kommer in i bilden.

To personer foran CO2-støvsuger

Climeworks enorma koldioxiddammsugare testas utanför Zürich i Schweiz.

© GAETAN BALLY/Climeworks

Ett forskarteam från England, USA, Skottland och Österrike har gått igenom tillgängliga kunskaper om att bekämpa koldioxid och har kommit fram till flera centrala slutsatser.

Den viktigaste, att rena koldioxid och andra växthusgaser från atmosfären, är ”biofysiskt nödvändigt” för att nå det internationella målet på max 1,5 grader global temperaturhöjning.

Är målet däremot två grader höjning av den globala temperaturen kan vi fortfarande klara det genom att lägga om energisektorn till hållbara energikällor och välja gröna lösningar där det är möjligt.

1,7 procent steg planetens utsläpp av växthusgaser med från 2017 till 2018.

Tiden börjar bli knapp

Forskarteamet kom också fram till att inget enskilt vapen mot koldioxiden kan klara jobbet och leda till en snabb seger.

Tvärtom ser forskarna positivt på möjligheten att ett noga utvalt spektrum av tekniker i samspel kan klara uppgiften, men de påpekar samtidigt att det krävs ett betydligt högre tempo när det gäller finansiering, forskning och utveckling för att dessa viktiga vapnen ska vara redo att sättas in i striden om tio år, då behovet att bekämpa koldioxid förväntas bli akut.

Lyckligtvis känner forskarna till några metoder som redan är enormt effektiva och samtidigt så extremt enkla att vi kan använda dem vid fronten redan i dag.

Träd och kemi utgör första våg

Alla undersökningar visar att nya skogsområden är en av de billigaste metoderna för att bekämpa koldioxid i atmosfären med ett pris på under 480 kronor per infångat ton. Kostnaderna täcker utgifter för markområden, plantering av små träd samt löpande kontroll och skötsel.

En av utmaningarna är att metoden kräver stora markområden innan den ger någon effekt. Tillgänglig mark blir allt svårare att hitta eftersom jordbruksproduktionen ökar i takt med världens växande befolkning.

Det finns redan 7,7 miljarder människor på jorden 2019 och den siffran har sannolikt stigit till 9,8 miljarder år 2050.

Därför sätter forskarna en övre gräns för den potentiella effektiviteten för ny och återställd skog till 3,5 miljarder ton koldioxid per år – eller med lite god vilja tio procent av det nuvarande utsläppet varje år.

Innan ny skog effektivt tar bort koldioxid från klimatsystemet ska träden behandlas korrekt när de blir gamla och dör så att växthusgasen inte släpps ut igen.

Det händer om stammarna får ligga i skogen och förmultna. Därför ska träden fällas när de har gjort sin värnplikt och timret helst användas till möbler och hus som kan stå i flera årtionden.

Virket kan också brännas i kraftvärmeverk under kontrollerade förhållanden där skorstensfilter tar upp koldioxiden som sedan deponeras.

Potentialen för teknik som kemiskt renar skorstensrök från koldioxid är oändlig. För tillfället är metoden mycket energikrävande och därmed dyr.

Filter renar atmosfären

Forskare utvecklar konstant nya material som tar upp koldioxid. Filtren kan både användas på skorstensrök och på vanlig luft, vilket företaget Climeworks experimenterar med. Gemensamt för dem alla är att de kan avge den uppsamlade koldioxiden och sedan återanvändas.

  • Katalysator

    Rök eller luft från atmosfären pressas genom en katalysator som innehåller ett poröst material som kan binda koldioxid – till exempel zeolitmineraler.

  • Mineraler indfanger CO2

    Mineralerna fångar upp koldioxid som binds i det porösa materialet medan resten av gaserna i luften eller röken förs ut i toppen av katalysatorn under högt tryck.

  • Tryk sænkes i katalysator

    Trycket i katalysatorn sänks och den koncentrerade koldioxiden kan nu samlas upp i botten. Katalysatorn kan sedan rena en ny omgång rök eller luft.

Om ett elverk som drivs med kol eller naturgas ska vara koldioxidneutralt måste mellan tio och 25 procent av verkets elproduktion användas för att ta upp den utsläppta koldioxiden.

Det mest positiva med tekniken är att den också kan användas på atmosfärens luft.

I stället för att bara förhindra utsläpp av växthusgas kan den alltså också direkt bidra till att sänka koldioxidkoncentrationen i atmosfären.

Ökad press på sol, vind och vatten

Flera experiment pågår redan och ett av de företag som har nått längst är schweiziska Climeworks.

Företaget har experimentanläggningar med enorma koldioxiddammsugare som har visat att tekniken är redo när finansieringen och behovet dyker upp.

Climeworks teknik är dock dyr. Priset per ton upptagen koldioxid i dag ligger på 6 000–7 000 kronor, men enligt företaget kommer priset snabbt att falla till under 950 kronor per ton när efterfrågan ökar.

Ingenjörstrupperna

Koldioxid elimineras i underjorden

Enorma dammsugare med kemiska filter är redo att rena luften. Den infångade koldioxiden ska sedan lagras på en säker plats och ingenjörerna har flera förslag på lämpliga fångläger djupt ned i jorden.

Claus Lunau

Tryck vrider ut de sista dropparna olja

Halvtomma oljekällor kan användas för att lagra koldioxid. När växthusgasen pumpas ned under högt tryck har det den bonuseffekten att gasen kan klämma ut 30 till 60 procent mer olja ur underjorden.

Claus Lunau

Grundvatten löser upp infångad växthusgas

Djupt grundvatten kan lösa upp koldioxid och lagra den i årtusenden. Beräkningar visar att USA:s djupa vattenreservoarer har plats för den samlade mängden koldioxid från energiproduktionen i USA i minst 100 år.

Claus Lunau

Koldioxid omvandlas till sten

När koldioxid pumpas ned till ett varmt berg av basalt bildas en kolhaltig karbonat­bergart. Försök på Island har visat att processen sker på några veckor och att ingen koldioxid slipper ut.

Claus Lunau

Problemet med att ta bort koldioxid från atmosfären är att det krävs ännu mer energi än att rena skorstensrök eftersom koncentrationerna i atmosfären är lägre.

Och om elen för att driva koldioxiddammsugaren kommer från ett koldrivet kraftverk så produceras mer koldioxid än vad som fångas in.

I dag är koldioxiddammsugarna kopplade till gröna energikällor, men om vi ska skala upp koldioxidbekämpningen till tiotusentals installationer kan det öka pressen på energiproduktionen från sol-, vind- och vattenkraft.

Se koldioxid inbäddad i sten:

Isländska forskare pumpar ned koldioxid i marken där växthusgasen omvandlas till mineraler.

Trots många utmaningar kommer klimatkrigarna inom några år att ha en bred arsenal och en detaljerad plan för att vinna kampen mot koldioxid.

Det betyder dock inte att det nödvändigtvis är den bästa lösningen på klimatkrisen.

Många forskare påpekar att vi inte får låta möjligheten att rena utsläppt koldioxid från atmosfären bli något som kommer i vägen för den gröna omställningen eftersom det liksom i alla andra konflikter ändå alltid är bäst att finna en lösning vid förhandlingsbordet än i krig.

Läs också:

Solpaneler ses nedefra.
Klimatförändringar

Koncentrerad solenergi ska säkerställa koldioxidvänlig cement

3 minuter
Topp 5 koldioxidutsläpp
Klimatförändringar

Här är de största CO2-bovarna

1 minut
Klimatförändringar

Drömscenario: Så undviker vi klimatkatastrofen

11 minuter

Logga in

Fel: Ogiltig e-postadress
Lösenord behövs
VisaDölj

Redan prenumerant? Prenumererar du redan på tidningen? Klicka här

Ny användare? Få åtkomst nu!