Mesin gergasi tangkap karbon dioksida, harapan baharu tangani pemanasan global

BERTINDAK sebagai penapis udara, sebuah mesin gergasi mampu menarik karbon dioksida (CO2) dan ‘menguncinya’ jauh di bawah permukaan bumi untuk tempoh jutaan tahun.

Gambaran itu bukan sekadar imaginasi kerana teknologi yang dibangunkan syarikat Switzerland, Climeworks telah menjadi antara langkah besar dalam usaha menangani perubahan iklim melalui penyingkiran karbon secara langsung dari atmosfera.

Mesin yang diberi nama Mammoth itu menggabungkan teknologi Penangkapan Udara Terus atau Direct Air Capture (DAC) dengan kaedah penyimpanan karbon secara geologi.

Berbeza daripada sistem penangkapan karbon konvensional yang memerangkap pelepasan terus daripada sumber seperti cerobong kilang, sebaliknya teknologi DAC berfungsi dengan menarik karbon dioksida yang telah tersebar di atmosfera.

Menurut laman rasmi Climeworks, Mammoth yang terletak di Hellisheidi, Iceland menggunakan kipas industri gergasi untuk menarik udara masuk ke dalam kontena. Dalam kontena tersebut terdapat penapis kimia khas yang hanya menangkap molekul karbon dioksida, manakala udara bersih akan dilepaskan semula.

FOTO menunjukkan gambaran penuh loji Mammoth di Hellisheidi, Iceland.

Selepas gas karbon dioksida dikumpul, ia akan diasingkan sebelum dicampur dengan air (seperti menghasilkan air berkarbonat gergasi).

Untuk merealisasikan itu, Climeworks berkerjasama dengan syarikat Iceland, Carbfix sekali gus memastikan ‘air berkarbonat’ itu kemudian dipam jauh ke dalam tanah sekitar 1,000 meter ke hampir lapisan batu basalt (batu lava gunung berapi).

Campuran air dan karbon dioksida itu akan bertindak balas dengan batu basalt dan berlakunya proses kimia apabila dalam tempoh kurang daripada dua tahun, cecair tersebut akan bertukar menjadi batu kapur pepejal.

Disebabkan sudah menjadi batu, gas karbon dioksida yang terproses telah ‘terkunci’ dengan selamat dan tidak akan bocor semula ke udara dalam tempoh jutaan tahun.

Menurut Pengasas bersama Climeworks, Jan Wurzbacher mesin tersebut yang memiliki 72 unit kontena pengumpul (CC) adalah satu langkah rintangan rantaian bekalan (supply chain) yang belum pernah dilakukan mana-mana syarikat sebelum ini.

“Kadang-kadang saya ditanya mengapa kami tidak bina sahaja 10,000 loji Mammoth? Jawapannya tiada pemain pasaran yang mampu mengeluarkan 10,000 x 72 unit kontena pengumpul buat masa ini,” katanya dalam satu kenyataan.

DARI aspek alam sekitar, pendekatan yang dilakukan Climeworks penting kerana karbon yang terkumpul di udara merupakan antara faktor utama menyumbang kepada pemanasan global.

Ia menggambarkan hebatnya usaha yang dilakukan pihak-pihak yang prihatin untuk menyelamatkan bumi daripada isu perubahan iklim yang membimbangkan.

Mammoth direka khusus untuk melaksanakan tugas pada skala industri dengan kemampuan 72 unit kontena pengumpul yang mampu menyedut dan mengunci sehingga 36,000 tan metrik karbon dioksida dari udara setiap tahun.

Menyorot sejarah, perancangan membangunkan Mammoth bermula lebih sedekad lalu apabila Climeworks ditubuhkan pada tahun 2009 hasil penyelidikan di Institut Teknologi Zurich (ETH Zurich).

Selepas melalui pelbagai projek perintis, syarikat itu melancarkan loji komersial pertamanya, Orca pada September 2021 dengan kemampuan kapasiti menangkap kira-kira 4,000 tan metrik kardon dioksida dalam tempoh setahun dan ketika itu dianggap sebagai kemudahan terbesar di dunia.

Jurutera atau pekerja teknikal operasi meninjau keadaan kipas mesin gergasi Mammoth.

Kurang setahun selepas Orca beroperasi, pembinaan Mammoth dimulakan pada Jun 2022 di lokasi berhampiran Stesen Janakuasa Geoterma Hellisheidi.

Pemilihan Iceland sebagai lokasi memainkan peranan penting kerana negara itu mempunyai sumber tenaga geoterma yang banyak sekali gus membolehkan proses penangkapan karbon dijalankan menggunakan tenaga boleh baharu.

Struktur geologi Iceland yang kaya dengan batuan basalt menyediakan medium semula jadi untuk menyimpan karbon secara kekal.

Kontena pengumpul yang disusun dalam bentuk V membantu mengoptimumkan aliran udara apabila kipas besar di setiap kontena akan menarik udara persekitaran masuk ke dalam sistem.

Udara kemudiannya melalui penapis khas yang bertindak seperti span molekul. Penapis mempunyai permukaan dalaman yang luas dan direka untuk menangkap molekul karbon dioksida, manakala nitrogen, oksigen serta gas lain dilepaskan kembali ke atmosfera.

Setelah penapis sudah tepu dengan karbon dioksida, proses penangkapan dihentikan sementara untuk memasuki fasa pemulihan.

Kontena ditutup dan penapis dipanaskan pada suhu sekitar 80 hingga 100 darjah Celsius dalam keadaan vakum dengan menggunakan haba yang datang daripada wap air geoterma yang dihasilkan oleh stesen janakuasa berhampiran.

Karbon dioksida yang ditarik akan melalui proses untuk dijadikan batu di bawah bumi.

Proses tersebut membebaskan karbon dioksida daripada penapis dalam bentuk gas yang mempunyai tahap ketulenan melebihi 95 peratus.

Penapis kemudiannya disejukkan dan boleh digunakan semula untuk kitaran berikutnya.

Sistem ini dikenali sebagai Penyerapan Ayunan Suhu-Vakum (TVSA).

Teknologi penapis menjadi antara komponen paling penting dalam operasi Mammoth apabila Climeworks menggunakan bahan penyerap pepejal berasaskan sebatian amina yang mempunyai keupayaan tinggi untuk menarik molekul karbon dioksida.

Amina tersebut dilekatkan pada bahan penyokong pepejal berliang menghasilkan permukaan yang mampu menangkap karbon walaupun pada kepekatan rendah di udara.

Berbanding pelarut amina cecair, pendekatan ini menggunakan air yang lebih sedikit sekali gus mengurangkan masalah kakisan serta membolehkan karbon dioksida dipulihkan pada suhu yang lebih rendah.

Gas tersebut kemudiannya dilarutkan dengan air sebelum disuntik ke dalam formasi batuan ratusan meter di bawah tanah kemudian berlaku proses mineralisasi bertindak balas dengan mineral semula jadi seperti kalsium, magnesium dan besi yang terdapat dalam batuan basalt.

Menerusi kajian diterbitkan dalam jurnal Science pada tahun 2016 mendapati lebih 95 peratus karbon dioksida yang disuntik berjaya bertukar menjadi batu dalam tempoh kurang dua tahun.

Walaupun bagaimanapun, Mammoth masih berdepan cabaran besar apabila kos penyingkiran karbon kekal tinggi dan kapasiti semasa masih kecil berbanding jumlah pelepasan karbon global yang mencecah berpuluh bilion tan setiap tahun.

Namun, usaha Climeworks membangunkan Mammoth mencerminkan teknologi moden mampu bergabung dengan sumber tenaga semula jadi untuk menangani cabaran perubahan iklim.