לכידת אוויר ישירה כמאבק בפליטות הפחמן
טכנולוגיית לכידת אוויר ישירה היא שיטה להסרת פחמן דו־חמצני השואבת אותו ישירות מהאוויר הפתוח. לאחר ההפרדה, אפשר לאחסן את הגז באופן קבוע עמוק מתחת לאדמה או להמיר אותו למוצרים שימושיים. תהליך זה חשוב מתמיד, שכן פליטות הפחמן מחממות את כדור הארץ בקצב שלא נראה מיליוני שנים, וגורמות שריפות, שיטפונות וסערות.
פליטות אלו גם מאיימות על החיים בים בשל עלייה ברמת החומציות באוקיינוסים. לטכנולוגיה יש תפקיד מכריע בסיוע לארצות הברית להתמודד עם פליטות היסטוריות, והיא משמשת גישה מרכזית הדרושה להשגת עתיד של אפס פליטות נטו עד שנת 2050. מדענים משתמשים בשתי גישות רחבות ללכידת אוויר ישירה: ממסים נוזליים וסופחים מוצקים.
מערכות המבוססות על ממסים נוזליים מעבירות את האוויר דרך כימיקלים שמסירים את הפחמן הדו־חמצני. מערכות קיימות משתמשות בשילוב של חום ורִיק כדי להסיר את הגז שנלכד ולהחזיר את הכימיקלים לתהליך, ואילו האוויר שעובר את התהליך מוחזר לאטמוספירה.
לעומת זאת מערכות המבוססות על סופחים מוצקים משתמשות במסננים פיזיים הנקשרים כימית למולקולות הגז. כאשר המסננים האלו מחוממים או מוכנסים לתנאי ריק, הם משחררים את הפחמן הדו־חמצני כזרם מרוכז. הזרם הזה מאוחסן בתצורות גיאולוגיות או מנוצל לשימושים מגוונים. כך למשל חוקרים עובדים כיום על גישות המיועדות להמיר את הגז הנלכד לחומרי בניין, לכימיקלים תעשייתיים ולסוגים של דלקים חלופיים.
החיסרון המרכזי של הטכנולוגיה הוא העלות הנוכחית שלה. הוצאת הגז מהאוויר מצריכה אנרגיה רבה מכיוון שהוא רק אחוז זעיר מהאטמוספירה, וישנן גם עלויות אחסון או שימוש בגז. מחלקת האנרגיה של ארצות הברית וארגונים נוספים פועלים כדי להוזיל את העלויות האלו באמצעות מחקר מדעי ופיתוחים טכנולוגיים חדשניים.
לדוגמה, מחלקת האנרגיה השיקה יוזמה הקוראת לחדשנות בהסרת פחמן. המטרה היא ללכוד את הגז מהאטמוספירה ולאחסן אותו בכמות של מיליארד טונות, בעלות נמוכה מ־100 דולר לטונה. כמו כן משרד המדע של מחלקת האנרגיה תומך במחקר, פיתוח והדגמה דרך סוכנויות כגון משרד האנרגיה המאובנת והסוכנות לפרויקטים מתקדמים במחקר.
תמיכה נוספת במחקר מגיעה מהתוכניות למדעי אנרגיה בסיסיים ומחקר ביולוגי וסביבתי. תוכניות אלו עוסקות במדע הבסיסי שמאחורי חומרים, כימיקלים ותהליכים ביוכימיים וגיאולוגיים הקשורים ללכידה, המרה וקיבוע של פחמן. כל התחומים האלו מעורבים בטכנולוגיה זו. כמו כן נעשה מחקר מקיף שנועד להבין לעומק את הפחמן הדו־חמצני וגזי חממה אחרים באטמוספירה.
מעבר לפעילויות אלו, למחלקת האנרגיה של ארצות הברית יש חלק פעיל בתוכנית הלאומית למדעי מחזור הפחמן. מדובר במאמץ משותף של מספר סוכנויות ממשלתיות אשר נועד לתאם ולרכז את כל המחקרים המדעיים העוסקים במחזור הפחמן ברמה הלאומית, כדי לייעל את ההתמודדות עם אתגרי האקלים העולמיים ולמצוא פתרונות ארוכי טווח.
