5 Möglichkeiten, wie Chemikalien die Welt vor dem Klimawandel retten können

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Wenn es um die Umwelt geht, hat die chemische Industrie nicht den besten Ruf. Es spielt jedoch eine wichtige Rolle bei der Entwicklung technologischer Lösungen, um uns vor einer Klimakatastrophe zu bewahren, und könnte gleichzeitig bedeutende Chancen für die globale wirtschaftliche Entwicklung schaffen.

1. Energiespeicherung und Transport

5 Möglichkeiten, wie Chemikalien die Welt vor dem Klimawandel retten können Chemischer Energietransport. Shutterstock

Der zunehmende Einsatz intermittierender erneuerbarer Energien wie Solarenergie wird die Nachfrage nach erhöhen Energie speichern und transportieren. Wir könnten genug Energie für den gesamten Planeten erzeugen, indem wir bedecken 3% der Landmasse der Erde mit hochmodernen Photovoltaik (PV) -Solarmodulen. Aber der beste Ort für sie ist eher mitten in der Wüste als in der Nähe der Verbraucher, was bedeutet, dass wir die Energie über große Entfernungen transportieren müssten. Und die Sonne scheint nachts nicht. Wenn wir also PVs verwenden, müssten wir auch mindestens 12 Stunden Energie als Puffer speichern.

Das Ausmaß dieser Herausforderung bedeutet, dass wir nicht einfach einen Stapel Batterien verwenden können, die aus vorhandener Technologie hergestellt wurden. In unserem globalen Netzwerk aus Pipelines, Frachtfahrzeugen und Containern können wir jedoch bereits große Mengen an Energie in Form von Gasen oder Flüssigkeiten transportieren und speichern. Anstatt fossile Brennstoffe aus der Wüste zu entfernen, werden wahrscheinlich Chemikalien mit einem hohen Energiegehalt produziert wie Wasserstoff, Methan oder Ammoniak, wo immer saubere Energie verfügbar ist. Ihre Handhabung, Verarbeitung und ihr Transport sind in der chemischen Industrie Routine - Fachwissen, das der zukünftige Sektor für grüne Energie nutzen wird.

2. Düngemittelproduktion

5 Möglichkeiten, wie Chemikalien die Welt vor dem Klimawandel retten können Energieverbraucher. Shutterstock

Ammoniak wird auch zur Herstellung von Düngemitteln verwendet, und die großtechnische Produktion der Chemikalie war a großer Durchbruch in den Bemühungen, eine wachsende Weltbevölkerung zu ernähren. Die Düngemittelindustrie ist nach wie vor ein großer Energieverbraucher, und die Erzeugung von Ammoniak in der Nähe erneuerbarer Energiequellen und landwirtschaftlicher Produktionsstätten anstelle zentraler Anlagen wird ein wichtiger Weg sein, um den COXNUMX-Fußabdruck zu verringern.

Jeder nachhaltige Brennstoff- oder Düngemittelkreislauf muss auch die Wasserversorgung berücksichtigen. Bei der Herstellung von Ammoniak (NH₃) wird Wasserstoff verwendet, der in allen hochenergetischen Chemikalien (Kraftstoffen) enthalten ist und letztendlich Wasser für die Produktion benötigt. Die Tatsache, dass der meiste Solarstrom an Orten mit Wasserknappheit erzeugt werden kann, ist eines der größten Hindernisse für die großflächige Einführung von Kraftstoff auf Basis erneuerbarer Energien - und muss angegangen werden.

3. Elektrische Fahrzeuge

5 Möglichkeiten, wie Chemikalien die Welt vor dem Klimawandel retten können Batteriedurchbruch. Shutterstock

Elektrizitätsbetriebener Transport ist der einzige Ausweg aus verschmutzten Städten, dies erfordert jedoch verbesserte Energiespeichertechnologien. Inkrementelle Verbesserungen bei Batteriematerialien und Herstellung haben die Preise für Elektrofahrzeuge gesenkt und ihre Leistung erhöht. Weitere Fortschritte sind möglich, aber es gibt Grenzen, wie weit eine Technologie reicht abgeleitet aus der Herstellung von Magnetbändern kann geschoben werden.

Durchbrüche vollständig neue Technologien das kombinieren Lithium mit Sauerstoff oder Schwefel wird den Weg für die nächste Generation von Elektrofahrzeugen ebnen. Wir haben auch gesehen Brennstoffzellenfahrzeuge die Strom aus Wasserstoff erzeugen, wie die Toyota Mirai und Hyundai ix35 betreten den Markt. Brennstoffzellen sind aber immer noch auf teures und umweltfreundliches Platin angewiesen chemische Grundlagenforschung könnte Alternativen bieten.

4. Versteckter Energiespeicher

5 Möglichkeiten, wie Chemikalien die Welt vor dem Klimawandel retten können Fabriken als Batterien. Shutterstock

Die chemische Industrie selbst ist tatsächlich ein massiver Akteur auf dem Energiemarkt. Anlagen können auf Wunsch der Netzbetreiber ihren Energieverbrauch erhöhen oder senken, wenn zu viel oder zu wenig Strom erzeugt wird Gleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage. Sie könnten aber auch eine Form der Energiespeicherung darstellen.

Viele Chemikalien werden in mehreren Stufen hergestellt, von denen einige viel mehr Energie benötigen als andere. Das Ausführen der energieintensiveren Prozesse, wenn viel Strom verfügbar ist (z. B. wenn die Sonne scheint) und das Speichern der zur späteren Behandlung erzeugten Chemikalien ist effektiv wie das Speichern der Energie. Dies bedeutet, dass die Fabrik in Spitzenzeiten weniger Energie verbraucht und Strom für den Rest des Netzes freisetzt. Der Bau von mehr Tanks zur Aufnahme dieser Zwischenchemikalien ist kostengünstiger als der Bau eines komplizierten Energiespeichersystems.

Diese Praxis wird jedoch nur dann stattfinden, wenn sie rentabel wird, was konzertierte Anstrengungen sowohl der Energie- als auch der chemischen Industrie in Indien erfordert Reform des Strommarktes. Politiker können durch Steuererleichterungen oder Subventionen für energieintensive Prozesse helfen, die Unternehmen zu mehr Flexibilität ermutigen sollen.

5. Seltene Materialien

5 Möglichkeiten, wie Chemikalien die Welt vor dem Klimawandel retten können LEDs leuchten den Weg. Shutterstock

Moderne LED-Glühbirnen verbrauchen dank der auf dem chemischen Galliumnitrid basierenden Halbleitertechnologie rund ein Zehntel der Elektrizitätsmenge ihrer herkömmlichen Gegenstücke. Aber es hat einen Preis und eine weitere Herausforderung für die Chemie: Gallium kommt auf der Erde selten vor. Es wird nur in winzigen Mengen in LEDs verwendet, was auf den ersten Blick gut erscheint, es aber auch sehr gut macht schwer zu recyceln und so könnten wir in Zukunft Engpässe in der Produktion sehen, wenn die Nachfrage steigt. Ähnliche Probleme bestehen bei Edelmetallen wie Platin, die in Katalysatorfiltern von Benzin- und Dieselfahrzeugen sowie in Elektroden von Brennstoffzellen verwendet werden.

Durch die Optimierung der Technologie zur Reduzierung des Bedarfs an diesen knappen Metallen werden sie billiger und erfordern weniger Bergbau. Auch wenn das gut klingt, kann es das Recycling unmöglich machen. Chemie ist keine Alchemie: Die Umwandlung eines Elements in ein anderes findet nur in Kernreaktoren und Teilchenbeschleunigern statt und wird in naher Zukunft nicht in größerem Maßstab funktionieren. Auf diese Weise brauchen wir Chemiker, Geologen und Logistikexperten, die sich zusammenschließen, um uns am Laufen zu halten.Das Gespräch

Über den Autor

Harry Hoster, Direktor von Energy Lancaster und Professor für Physikalische Chemie, Lancaster University

Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.

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