Климат изменяется, и главным виновником является углекислый газ, выбрасываемый в атмосферу все в больших объемах в результате деятельности человека. Сегодня многие люди, организации и правительства ведут работу по прекращению выбросов парниковых газов. Но параллельно существует еще один дополнительный путь борьбы с климатическими изменениями – удаление избыточных парниковых газов из воздуха.
Один из известных способов – посадка деревьев. Но есть и другой вариант. А что, если уловить СО2 из атмосферы и сделать из него что-нибудь полезное?
«Уловленному из воздуха углекислому газу можно найти разнообразное применение, – говорит Янне Кярки, руководитель исследовательской группы в Центре технических исследований Финляндии VTT. – Практически все, что можно произвести из нефти, можно сделать из СО2 и водорода».
Сделать СО2 полезным
Производство солеина и синтетического топлива Power-to-X может быть углеродно-нейтральным процессом за счет использования чистых источников энергии, таких как эти ветряные мельницы в Ватунки в северной Финляндии.Фото: Сеппо Хювёнен/ Lehtikuva
«У нас в Финляндии сегодня ведется много проектов, работающих над технологиями улавливания и дальнейшего использования углекислого газа, например, в производстве топлива и химикатов, – рассказывает Кярки. – К счастью, в Финляндии много чистой воды и ветровых ресурсов, что является хорошей основой для получения водорода. Здесь также есть отрасли промышленности, готовые работать с другими секторами».
Прежде чем рассмотреть кажущийся просто волшебством процесс создания пищи и энергии из воздуха, упомянем еще пару идей, которые разрабатываются также в Финляндии и которые могут декарбонизировать атмосферу на долгий срок.
«Одна из идей отсылает к свойству бетона впитывать углекислый газ и хранить его веками, – говорит Кярки. – Еще одним примером является финская компания Finnfoam. Она разработала изоляционные материалы из уловленного углекислого газа, срок их службы 70 лет».
Однако большинство идей носит углеродно-нейтральный характер, то есть они не добавляют, но и не вычитают СО2 из атмосферы. Углеродная нейтральность – главная цель в борьбе с климатическими изменениями.
Сегодня две инновационные углеродно-нейтральные идеи находятся в центре международного внимания, одна из них – создание синтетического топлива из СО2, другая – создание пищи из СО2.
Прогресс в двух направлениях
Power-to-X использует СО2 для производства топлива, которое может заменить ископаемые виды топлива. Слева: добыча ископаемого топлива увеличивает уровень СО2 в атмосфере. Справа: сценарий будущего, при котором ископаемое топливо остается в земле.Иллюстрация: Wärtsilä
Процесс, известный как Power-to-X (также иногда называемый Power2X или P2X), преобразует различные виды энергии, например, солнечную или ветровую электроэнергию в форму, которая может быть использована позднее – синтетическое топливо. Молекулы воды Н2О разбивают путем электролиза на водород и кислород, затем водород соединяется с углекислым газом, уловленным из воздуха или выделяемым в промышленных процессах. В результате получают топливо, на котором работают автомобили, самолеты, суда. Чтобы такое топливо было действительно экологичным, в процессе используются возобновляемые источники энергии.
Технологический университет Лаппеенранта-Лахти (LUT), финская энергетическая компания St1 и поставщик энерготехнологий концерн Wärtsilä в опубликованном совместном пресс-релизе о Power-to-X отметили, что созданные решения могут помочь Финляндии достичь поставленной ею цели – стать углеродно-нейтральной страной к 2035 году. Декан отделения энергетических систем Университета LUT Ярмо Партанен сказал так: «Рециркулируя находящийся в атмосфере углекислый газ, мы снизим количество загрязненных видов сырья, выкачиваемых из недр земли».
В этих решениях несмотря на то, что производимое топливо все еще сжигается, оно не является ископаемым топливом. Оно производится с нулевым выбросом углерода, и нефтяные запасы земли остались нетронутыми там, где они и были. Это шаг в правильном направлении.
Еда из воздуха
Компания Solar Foods возникла на базе совместного исследовательского проекта VTT и LUT, получившего название Neo-Carbon. Прототип установки был помещен в транспортный контейнер, демонстрирующий, как мало места требуется для производства.Фото: Теему Лейнонен/ LUT
Финская компания Solar Foods возникла в результате исследований, проведенных Центром технических исследований Финляндии VTT и Университетом LUT. В начале исследований, пытаясь создать синтетическое масло, участники исследований заметили, что остатки, образованные микроорганизмами в процессе создания масла, являются съедобными и содержат много белка.
Бактерий «подкармливают» углекислым газом и питательными веществами:азотом, кальцием, фосфором и калием. Они размножаются и бродят наподобие дрожжей при выпечке хлеба или пивоварении. Далее микроорганизмы высыхают и превращаются в порошок.
«Порошок не имеет никакого вкуса, и это хорошо, – говорит Паси Вайникка, генеральный директор компании Solar Foods. – К примеру, у горохового протеина – ужасный вкус, а он используется в некоторых продуктах – заменителях мяса. Компании, использующие гороховый протеин в своей продукции, вынуждены маскировать этот вкус в затратных производственных процессах. Нам это не требуется».
По оценкам компании Solar Foods, 25 процентов мировых выбросов парниковых газов связаны с производством продуктов питания, включая сельское хозяйство и пищевую промышленность. По словам Вайникка, это означает, что даже если мир полностью перейдет на возобновляемые источники энергии, человечеству все равно придется принимать меры по сокращению выбросов, связанных с производством продуктов питания.
Скоро на вашей тарелке
«Мне, пожалуйста, смузи CO2 со свежей малиной». Протеиновый порошок солеин, произведенный с использованием диоксида углерода, может быть включен в продукты питания, которые уже знакомы потребителю.Фото: Solar Foods
Белковый порошок, созданный Solar Foods, назвали солеином (solein). Солеин можно добавлять в качестве ингредиента в уже существующие на рынке продукты питания, такие как напитки, крупы или макаронные изделия. Его также можно использовать в набирающих все большую популярность продуктах-заменителях натурального мяса и молока. И он может быть применен в рационе космонавтов во время длительных полетов.
«Чтобы произвести один килограмм солеина требуется от 25 до 30 киловатт-часов возобновляемой электроэнергии и два килограмма СО2, – говорит Вайникка. – Это натуральное вещество состоит примерно на 65 процентов из белка, на 25 процентов из углеводов и пищевых волокон и на 10 процентов из жиров. Солеин может заменить людям те питательные вещества, которые они получают, употребляя в пищу животное мясо. По мере расширения нашей деятельности цена на солеин будет снижаться, и должна стать ниже, чем на белки животного происхождения».
Производство солеина требует лишь крошечной доли той площади, которая используется теплицами и фермами в производстве их продукции. Прототип предшествующей системы по производству солеина помещался в транспортный контейнер и мог производить один килограмм белкового продукта в день.
Для производства солеина не нужны удобрения, и он требует лишь небольшое количество воды, которая затем повторно используется в производственном цикле. Если учесть соотношение произведенного белка к потребляемым производством ресурсам, то солеин с успехом одерживает верх над такими вариантами, как, например, соевый порошок. А если при этом солеин еще снизит потребность в сельскохозяйственных угодьях, то он может стать даже углеродно-отрицательным продуктом. Принимая во внимание затраты на ресурсы, компания Solar Foods утверждает, что показатели выбросов при производстве солеина в десять раз лучше, чем при выращивании растений и в 100 раз лучше, чем при производстве мяса.
На момент написания данной статьи Solar Foods получила государственное финансирование в размере около 35 миллионов евро. Компания наращивает производство и планирует запустить солеин в продуктовые магазины некоторых ведущих рынков в начале 2022 года. На полках магазинов Европейского Союза, в котором регулированию и аккредитации пищевой продукции отводится больше времени, чем в некоторых других странах, солеин возможно будет увидеть в 2023 году.
«У нас сейчас нет ожиданий в отношении того, что потребители изменятся, – говорит Вайникка. – Новые продукты будут почти такими же, какими вы видите их сегодня. Но вкусы потребителей будут меняться с каждым новым поколением. Возможно, наши внуки будут есть мясо, выращенное в лаборатории. И, может быть, они будут шокированы, когда узнают, что нашему поколению, чтобы добыть мясо, приходилось убивать животных».
Текст: Дэвид Дж. Корд, июнь 2021 г.
