ดาวเทียมพบภัยคุกคามด้านสภาพอากาศขนาดใหญ่
ก๊าซมีเทนมีพลังมากกว่าคาร์บอนไดออกไซด์ถึง 80 เท่า ในการดักจับแสงแดดและทำให้บรรยากาศอุ่นขึ้น และมีเธนจำนวนมากจะรั่วไหลสู่อากาศตลอดเวลา การรั่วไหลที่เลวร้ายที่สุดบางส่วนมาจากสถานที่ที่มีการขุดเจาะน้ำมันและก๊าซ การรั่วไหลขนาดใหญ่อื่น ๆ อาจเป็นท่อส่งเชื้อเพลิงฟอสซิลเหล่านี้ แต่เป็นการยากที่จะหาการรั่วไหลของก๊าซมีเทนที่เลวร้ายที่สุด ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์กำลังใช้ดวงตาของดาวเทียมในท้องฟ้าเพื่อค้นหา
เครื่องรั่วขนาดใหญ่มาก หรือ “ultra-emitter” สามารถพ่นก๊าซมีเทนได้อย่างน้อย 25 เมตริกตัน (27.5 สหรัฐฯ ตัน) ขึ้นไปในอากาศทุกชั่วโมง บางตัวปล่อย 500 เมตริกตัน (550 US ตัน) ต่อชั่วโมง
การหยุดการรั่วไหลครั้งใหญ่เหล่านี้จะดีต่อโลกพอๆ กับการดึงรถ 20 ล้านคันออกจากถนนในหนึ่งปี การเคลื่อนไหวดังกล่าวสามารถช่วยประหยัดเงินได้หลายพันล้านดอลลาร์ Thomas Lauvaux ซึ่งเป็นผู้นำการศึกษาใหม่กล่าว เขาเป็นนักวิทยาศาสตร์ด้านสภาพอากาศที่มหาวิทยาลัยปารีส-ซาเคลย์ ประเทศฝรั่งเศส ทีมงานของเขาได้แบ่งปันสิ่งที่ค้นพบในวันที่ 4 กุมภาพันธ์
การค้นหาการรั่วไหลของก๊าซมีเทนขนาดใหญ่เป็นสิ่งที่ท้าทายเนื่องจากก๊าซมาจากหลายที่ น้ำซึมตามธรรมชาติจะหลั่งออกมาบางส่วน เรอวัวก็ทำเช่นกัน แต่ดูเหมือนว่าจะมาจากแหล่งที่มนุษย์สร้างขึ้น เช่น ท่อส่งน้ำมันและก๊าซ มีเทนจำนวนมากที่ระเบิดระหว่างการผลิตน้ำมันและก๊าซอาจเกิดจากอุบัติเหตุหรือการรั่วไหล Lauvaux กล่าว แม้ว่าบางครั้งพวกเขาก็ตั้งใจ การล้างก๊าซจากท่อเพื่อการบำรุงรักษาอาจต้องปิดระบบเป็นเวลาหลายวัน ดังนั้น ผู้จัดการมักจะใช้วิธีที่ง่ายกว่าแต่สิ้นเปลืองมากกว่า พวกเขาเปิดปลายท่อทั้งสองข้างและพยายามเผาผลาญก๊าซโดย “วูบวาบ” แต่ก๊าซจำนวนมากยังคงสามารถหลบหนีได้
เครื่องบินช่วยระบุแหล่งที่มาขนาดใหญ่บางแห่ง แต่สามารถสำรวจได้เฉพาะพื้นที่เล็กๆ และในช่วงเวลาสั้นๆ Lauvaux และทีมของเขาตระหนักว่าดาวเทียมสามารถสแกนพื้นที่ขนาดใหญ่กว่าได้หลายเดือนหรือหลายปี ดังนั้นกลุ่มนี้จึงหันไปใช้ภาพถ่ายดาวเทียมตั้งแต่ปี 2019 และ 2020 แหล่งก๊าซมีเทนที่ใหญ่ที่สุด 1,800 แหล่งในภาพเหล่านี้ส่วนใหญ่อยู่ในหกประเทศเท่านั้น เติร์กเมนิสถานติดอันดับรายการ รัสเซียอยู่ในอันดับที่สอง รองลงมาคือสหรัฐอเมริกา อิหร่าน คาซัคสถาน และแอลจีเรีย
Euan Nisbet กล่าวว่าการทำความสะอาดผู้รั่วที่ใหญ่ที่สุดจะช่วยลดการปล่อยก๊าซมีเทนทั่วโลกได้อย่างมาก เขาเป็นนักธรณีวิทยาในอังกฤษที่ Royal Holloway มหาวิทยาลัยลอนดอน มันเหมือนกับว่า “ถ้าคุณเห็นคนบาดเจ็บสาหัส คุณต้องพันแผลที่มีเลือดออกมากที่สุด” เขาอธิบาย
การศึกษาครั้งใหม่นี้อาศัยภาพจากเครื่องมือที่เรียกว่า TROPOMI (ย่อมาจาก Tropospheric Monitoring Instrument) มันถูกขนส่งโดยดาวเทียมขององค์การอวกาศยุโรป (ESA) ภาพเหล่านั้นบางภาพแสดงแสงวูบวาบไปตามรางท่อส่งขณะที่มีขนนกยักษ์สองตัว Lauvaux กล่าว
ฮอตสปอต
แผนที่นี้แสดงการปล่อยก๊าซมีเทนพิเศษของโลก (วงกลมสีส้ม) ที่ใหญ่ที่สุด (วงกลมสีส้มขนาดใหญ่) ปล่อยก๊าซได้ถึง 500 เมตริกตันต่อชั่วโมง เส้นสีน้ำเงินแสดงท่อส่งก๊าซ ไซต์ ultra-emitter บางแห่งใช้เส้นทางของไปป์ไลน์เหล่านั้น เช่นในรัสเซีย
TROPOMI มองเห็นได้ไม่ดีผ่านเมฆ ดังนั้นบางภูมิภาค เช่น แคนาดาและเขตร้อน จึงไม่รวมอยู่ในการวิเคราะห์ใหม่ นั่นไม่ได้หมายความว่าภูมิภาคเหล่านั้นไม่ได้ปล่อยก๊าซมีเทนออกมา Lauvaux กล่าว เขาและนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ กำลังพยายามอุดช่องว่างข้อมูลโดยใช้ดาวเทียมดวงอื่นที่สามารถมองทะลุผ่านก้อนเมฆได้ดีขึ้น
กว่า 100 ประเทศได้ลงนามใน Global Methane Pledge ในการประชุมสุดยอดขององค์การสหประชาชาติในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2564 ประเทศเหล่านี้ให้คำมั่นสัญญาภายในปี 2573 ว่าจะลดการปล่อยก๊าซมีเทนลง 30 เปอร์เซ็นต์ แผนที่โลกที่ดีกว่าของตัวปล่อยก๊าซมีเทนพิเศษสามารถช่วยประเทศต่างๆ กำหนดเป้าหมายพื้นที่ปัญหาที่ใหญ่ที่สุดก่อน
ที่สำคัญ การศึกษาใหม่ “กระตุ้นการกระทำมากกว่าสิ้นหวัง” แดเนียล เจคอบกล่าว เขาเป็นนักเคมีบรรยากาศที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดในเคมบริดจ์แมสซาชูเซตส์
กระบวนการใหม่สามารถเปลี่ยนมลพิษ CO2 ในเมือง
สภาพภูมิอากาศที่ร้อนขึ้นของโลกอยู่เบื้องหลังสภาพอากาศที่รุนแรงหลายครั้งเมื่อเร็วๆ นี้ ตั้งแต่ไฟป่า น้ำท่วม ไปจนถึงภัยแล้งและพายุ ปัจจัยหนึ่งที่ทำให้เกิดภาวะโลกร้อนคือการสะสมที่เพิ่มขึ้นในบรรยากาศของโลกที่มีคาร์บอนไดออกไซด์หรือ CO2 เทคโนโลยีมีอยู่เพื่อดึงก๊าซนี้ออกจากอากาศหรือเพื่อดักจับก่อนที่มันจะปล่อยออกมา การจัดเก็บที่จับ CO2 ได้พิสูจน์ให้เห็นถึงความท้าทาย ตอนนี้ทีมวิจัยของออสเตรเลียเสนอให้แก้ปัญหานี้ด้วยการ “ขุด” คาร์บอนไดออกไซด์นั้นเพื่อผลิตคาร์บอนที่เป็นของแข็ง
ข้อดีอย่างหนึ่ง: ไม่มีความเสี่ยงที่คาร์บอนจะหลบหนีไปในอากาศในภายหลัง ยิ่งไปกว่านั้น คาร์บอนที่สกัดจากก๊าซนั้นยังสามารถนำไปใช้ทำผลิตภัณฑ์ได้ทุกประเภท ตั้งแต่วัสดุก่อสร้างไปจนถึงแบตเตอรี่
Ian Power กล่าวเสริม “สิ่งที่น่าตื่นเต้นเกี่ยวกับงานนี้ก็คือ [นักวิจัย] ทำปฏิกิริยานี้สำเร็จที่อุณหภูมิห้อง” Power เป็นนักธรณีวิทยาสิ่งแวดล้อมในแคนาดาที่มหาวิทยาลัย Trent อยู่ในเมืองปีเตอร์โบโร รัฐออนแทรีโอ เขาจินตนาการถึงความสามารถในการ “เปลี่ยน CO2 ที่ทำให้โลกร้อนเป็นผลิตภัณฑ์จากคาร์บอนที่มีคุณค่า” งานวิจัยชิ้นใหม่นี้กล่าวว่า “เป็นก้าวไปสู่อนาคตนั้น”
ทีมงานชาวออสเตรเลียอธิบายกระบวนการใหม่ในวันที่ 17 มกราคมในหัวข้อ วิทยาศาสตร์พลังงานและสิ่งแวดล้อม
นวัตกรรมเมทัลลิก
ในอดีต นักวิจัยได้พยายามสูบคาร์บอนไดออกไซด์ของเสียลงสู่พื้นโลก แต่มีความกังวลว่าบางสิ่งบางอย่าง — บางทีอาจเป็นแผ่นดินไหวหรือแค่ผนึกที่ไม่ดี — วันหนึ่งอาจปล่อยก๊าซที่ถูกกักไว้ทั้งหมดนั้นออกมา
นักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยี Royal Melbourne ของออสเตรเลียตัดสินใจตรวจสอบแนวคิดอื่น Torben Daeneke และ Ken Chiang เป็นวิศวกรเคมี ห้องปฏิบัติการของ Daeneke ทำงานกับโลหะหลอมเหลว ซึ่งหมายถึงของเหลว เชียงทำงานร่วมกับตัวเร่งปฏิกิริยา เหล่านี้เป็นวัสดุที่เร่งปฏิกิริยาเคมี Daeneke และ Chiang เริ่มสงสัยว่าโลหะเหลวอาจเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการสลาย CO2 หรือไม่ ทั้งสองร่วมมือกับนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา Karma Zuraiqi เพื่อค้นหา
ทีมงานมองหาปฏิกิริยาเคมีที่จะเปลี่ยน CO2 เพื่อให้สารเคมีทำปฏิกิริยา โมเลกุลของพวกมันต้องสลับอะตอมบางอะตอม อะตอมที่ถูกพันธะภายในโมเลกุลหนึ่งจะต้องแยกจากกันเพื่อให้สามารถเกาะติดกับอะตอมอื่นๆ ทำให้เกิดโมเลกุลใหม่ได้ อะตอมจะเกาะติดกันได้ง่ายเพียงใดนั้นขึ้นอยู่กับว่าพวกมันจับอิเล็กตรอนไว้แน่นแค่ไหน
โลหะหลายชนิดพร้อมที่จะปล่อยอิเลคตรอนให้กับอะตอมของอโลหะ เช่น ออกซิเจน เนื่องจากโลหะทำปฏิกิริยาได้ง่าย จึงสามารถใช้เพื่อเร่งปฏิกิริยาได้ ขั้นตอนแรกของทีมคือการหาตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะดังกล่าว
โลหะที่เราพบบ่อยที่สุดคือของแข็งที่อุณหภูมิห้อง สิ่งเหล่านี้จะไม่ทำงานได้ดีในการขับเคลื่อนปฏิกิริยาเคมีที่สร้างของแข็ง หลังจากที่ทุกรูปแบบของแข็งใหม่ มันก็จะนั่งบนโลหะ Daeneke กล่าวว่ามันเหมือนกับ “หมากฝรั่งเกาะติดกับพื้นผิว” มันจะช้าลงและหยุดปฏิกิริยาในที่สุด นั่นเป็นสาเหตุที่ทีมของเขาหันมาใช้โลหะเหลว เขาอธิบายว่า: “เป็นไปไม่ได้ที่จะติดหมากฝรั่งกับพื้นผิวของเหลว”
ห้องทดลองของเขาใช้แกลเลียมในโครงการก่อนหน้านี้และพบว่ามันทำปฏิกิริยากับ CO2 นอกจากนี้ยังเป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้อง ไม่จำเป็นต้องให้ความร้อนกับโลหะ “มีประโยชน์เมื่อทำการทดลองในห้องปฏิบัติการ” Daeneke กล่าว
กลุ่มของเขาผสมแกลเลียมกับโลหะเหลวที่สอง – อินเดียม – เพื่อสร้างส่วนผสมที่เรียกว่าโลหะผสม อินเดียมมีจุดหลอมเหลวที่ต่ำกว่า ทีมรู้ว่าไม่มีโอกาสที่โลหะผสมจะแข็งตัวในระหว่างการทดสอบ
ทีมงานเติมโลหะผสมลงในหลอดทดลอง แล้วสูบ CO2 ผ่านเข้าไป เมื่อฟองอากาศของแก๊สลอยผ่านโลหะผสม เศษคาร์บอนสีดำก็เริ่มลอยขึ้นไปบนโลหะ นี่แสดงให้เห็นว่าแกลเลียมได้ทำลายพันธะระหว่างอะตอมของคาร์บอนและออกซิเจนของ CO2 อะตอมของคาร์บอนเหล่านั้นกลายเป็นคาร์บอนที่เป็นของแข็งซึ่งสามารถตัดผ่านได้ง่ายจากด้านบนของของเหลว
อะตอมออกซิเจนของ CO2 ถูกผูกมัดกับแกลเลียม สิ่งนี้ทำให้เกิดของแข็งที่แตกต่างกัน จากนั้นทีมงานก็แยกปฏิกิริยาแยกกันเพื่อเพิ่มออกซิเจน – และแกลเลียมเพื่อให้สามารถใช้งานได้อีกครั้ง
ทำให้โรงงาน “เขียว”
ไม่มีการเปลี่ยนแปลง CO2 ทั้งหมด Daeneke กล่าว ในช่วงเวลาสั้นๆ ที่ฟอง CO2 เดินทางผ่านท่อสั้น กระบวนการนี้มีประสิทธิภาพมาก เขากล่าวว่าการใช้ท่อที่ยาวกว่านั้น “น่าจะช่วยให้เรา [ทำปฏิกิริยา] คาร์บอนไดออกไซด์ส่วนใหญ่ได้”
ทีมทดสอบกระบวนการใหม่ที่อุณหภูมิต่างกัน แม้ว่าปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิห้อง แต่ก็เร่งความเร็วที่อุณหภูมิ 200º หรือ 400º เซลเซียส (392º หรือ 752º Fahrenheit) แม้ว่าสิ่งเหล่านี้จะดูเหมือนอุณหภูมิสูง แต่ก็ค่อนข้างต่ำสำหรับปฏิกิริยาเช่นนี้ Daeneke กล่าว ทีมของเขาคิดว่าอุตสาหกรรมต่างๆ สามารถใช้ความร้อนเหลือทิ้งจากส่วนอื่นๆ ของโรงงานเพื่อให้ได้อุณหภูมิที่ต้องการ ซึ่งจะทำให้พวกเขาสามารถดึง CO2 ออกจากปล่องควันได้ ไอเสียที่ปล่อยออกมาจะปราศจากคาร์บอน และโรงงานก็ไม่จำเป็นต้องเพิ่มความร้อนเพื่อใช้งานระบบ
ทีมงาน RMIT คาดการณ์ว่าเมื่อกระบวนการขยายใหญ่ขึ้น จะทำให้โรงงานที่ผลิตปูนซีเมนต์และเหล็กกล้า “เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น” ขณะนี้ทั้งสองประเภทปล่อย CO2 จำนวนมาก ทีมงานกำลังดำเนินการสร้างแบบจำลองระบบที่ใหญ่ขึ้นเพื่อทดสอบในโรงงานดังกล่าว
แต่บางทีผลลัพธ์ที่น่าตื่นเต้นที่สุดก็คือ กระบวนการนี้จบลงด้วยคาร์บอนที่เป็นของแข็ง
“โดยปกติแล้ว ต้องใช้พลังงานจำนวนมากในการทำลายพันธะคาร์บอน-ออกซิเจนของ CO2” Nick Burke ในออสเตรเลียกล่าว เขาไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษา แต่คุ้นเคยกับหัวข้อดังกล่าว เขาเป็นหัวหน้าแผนกนวัตกรรมคาร์บอนของสำนักงานนโยบายและโครงการทรัพยากรโลกของรัฐวิกตอเรีย “คาร์บอนที่เป็นของแข็งลอยอยู่บนโลหะเหลว” ที่เพิ่งปล่อยใหม่ “ทำให้การแยก [ของ] เป็นเรื่องง่าย” เขาบอกว่านั่นทำให้โลหะผสมใหม่นี้ “แตกต่างจากเทคโนโลยีการจับ CO2 ที่มีอยู่มากมาย”
ต้องการจัดการปัญหาระดับโลกด้วยตัวเองหรือไม่? Daeneke แนะนำให้คิดเกี่ยวกับการเป็นวิศวกรเคมี “วิศวกรเคมีจะมีส่วนเกี่ยวข้องกับผลิตภัณฑ์ใด ๆ ที่คุณพบในชีวิตประจำวันของคุณ” เขากล่าว ยิ่งไปกว่านั้น เขายังเสริมอีกว่า “มันสนุกมาก”
สามารถอัพเดตข่าวสารเรื่องราวต่างๆได้ที่ mydesignerfabric.com