Snižování emisí je jen jednou z cest, jak bojovat proti klimatickým změnám, které způsobují oteplování oceánů a extrémní výkyvy počasí. Pomůže omezit unikání oxidu uhličitého do ovzduší, ale nic nenadělá s tím, který už ve vzduchu je. Některé firmy proto spolu s výzkumnými středisky hledají způsob, jak atmosféru od škodlivého plynu čistit. A založit na tom úspěšný byznys.

Snaží se o to například švýcarská společnost Climeworks, která už od roku 2021 filtruje ovzduší pomocí obřího lapače vzduchu Orca. Ten velkými ventilátory nasává vzduch do kolektorů, kde se oxid uhličitý koncentruje, mísí s vodou a následně vstřikuje hluboko pod zem. Orca se nachází asi 30 kilometrů od Reykjavíku a je zatím největším zařízením na pohlcování oxidu uhličitého na světě. Ročně ho dokáže zachytit čtyři tisíce tun. Příští rok chce společnost Climeworks spustit další, ještě výkonnější čističku. Za 650 milionů dolarů buduje na stejném místě podobné zařízení nazvané Mammoth, které pojme až devětkrát víc oxidu uhličitého než Orca.

Nový lapač vzduchu by mohl zahájit provoz v polovině příštího roku. A ve stejné době už možná vyjedou na koleje jiné čističky vzduchu. Vlaky.

Texaský start‑up CO2Rail totiž přišel s nápadem, jak využít pohyb vlaku k nasávání vzduchu bez jakýchkoli ventilátorů. A vynalezl speciální železniční vozy, které by po připojení ke klasickému vlaku mohly fungovat jako efektivní odsávače oxidu uhličitého z ovzduší. Princip je jednoduchý: Velkým otvorem na střeše vagonu se vzduch během jízdy nažene do komory, která se po naplnění uzavře, oxid uhličitý se uvnitř stlačí, ochladí a zkapalní. Vzduch zbavený oxidu uhličitého se pak vrátí do atmosféry a zkapalněný plyn najde využití v průmyslu jako surovina s přidanou hodnotou, nebo se uloží do země.

Využití pro brzdnou energii

Na vynálezu firma pracuje od roku 2021 ve spolupráci s týmem výzkumníků z britského Centra pro využití oxidu uhličitého na Sheffieldské univerzitě. Oproti stacionárním čističkám vzduchu je dekarbonizační vagon především výrazně úspornější, protože těží z výhod jedoucího vlaku. Tou první je přirozené proudění vzduchu, díky kterému systém nepotřebuje energii na jeho vhánění dovnitř sběrné komory pomocí ventilátorů. Během jízdy projde systémem každou minutu 15 tisíc metrů krychlových vzduchu, aniž by bylo nutné ho nasávat z okolí.

Druhou výhodou je, že systém umí pracovat s brzdnou energií vlakové soupravy, kterou akumuluje do baterií a využívá pro pohon technologie zpracovávající oxid uhličitý. „Obrovské množství udržitelné energie, které vzniká při brzdění nebo zpomalování vlaku, se v současné době jednoduše ztrácí,“ vysvětluje Peter Styring, ředitel Centra pro využití oxidu uhličitého a spoluautor výzkumu. Technologie přímého zachycování vzduchu (Direct Air Capture – DAC) tuto energii chytře využívá a dokáže díky tomu dostat celkové náklady čisticího systému pod 50 dolarů za tunu oxidu uhličitého, což je méně než polovina nákladů čističky vzduchu Orca. Projekt by tedy měl mít nejen ekonomickou udržitelnost, ale také značný komerční potenciál.

Regenerativní brzdná energie vlaku je poměrně variabilní. Podle odhadů společnosti CO2Rail vyrobí průměrný nákladní vlak denně asi 28 000 kilowatthodin. Pokud by systém na čištění vzduchu využíval všechnu tuto energii, mohl by teoreticky každý den odstranit z atmosféry až 60 tun oxidu uhličitého.

V praxi firma počítá s tím, že každý vagon vybavený touto technologií dostane ze vzduchu denně devět tun oxidu uhličitého. „Pouhý jeden takový vagon by v plném provozu dokázal zachytit ročně stejné množství oxidu uhličitého jako islandská Orca,“ srovnává produktivitu statické a pojízdné čističky vzduchu zakladatel a šéf společnosti CO2Rail Eric Bachman.

Dalším plusem vynálezu je to, že využívá existující železniční infrastrukturu. Zapojit vagony čistící vzduch do běžného provozu by podle společnosti CO2Rail vyžadovalo jen drobné úpravy systému a provozu lokomotivy. Síť železnic a provoz vlaků umožňuje připojovat a odpojovat různé množství dekarbonizačních vozů a také využívat železniční stanice k transportu zkapalněného plynu.

Uhlíkově negativní vlak

Projekt má ale také slabá místa, dopravci by se například museli vypořádat s dodatečnou zátěží. „Říkáme tomu parazitní zatížení,“ upřesňuje Bachman. Zahrnuje aerodynamický odpor, valivý odpor a celkovou akceleraci vlaku. „Toto dodatečné zatížení nám však umožňuje zachytit ohromné množství regenerativní brzdné energie, která v současnosti přichází nazmar ve všech motorových vlacích a ve většině elektrických,“ dodává.

Další nevýhodou je, že vozy zabírají v soupravě místo nákladním nebo osobním vagonům, které by jinak generovaly zisk. Firma ale věří, že úspory a výnosy dekarbonizačních vozů tyto přidané ztráty převáží. A že zájem o udržitelnou dopravu bude v budoucnu dál růst. „Spočítali jsme, že čtyři vozy CO2Rail zajistí dieselelektrickému vlaku uhlíkovou neutralitu a deset takových vozů ho promění v uhlíkově negativní dopravní prostředek. U plně elektrických vlaků se můžeme k uhlíkové negativitě dostat hned s prvním vagonem,“ pokračuje Bachman.

Budoucnost železnice

Stáhněte si přílohu v PDF

K uvedení nápadu do praxe už v této fázi chybí jen finance. Až firma získá dostatečné prostředky, plánuje přípravu prvního konstrukčního návrhu. „Věříme, že prototyp první etapy dostaneme na koleje během jednoho roku, jakmile zajistíme financování,“ odhaduje Bachman.

Zachycování oxidu uhličitého z prostředí bude podle vědců stále naléhavější nutností pro zmírnění nejhorších dopadů klimatických změn. Omezovat jeho vypouštění, jak se k tomu zavazuje většina firem, totiž k účinnému zbrzdění globálního oteplování nebude stačit.

Vedle čištění vzduchu speciálním železničním vagonem vznikají další nápady, jak skleníkový plyn z prostředí odstraňovat. Kalifornský start‑up Heirloom chce například k jeho zachycování využívat vápenec, který na sebe umí oxid uhličitý navazovat. Havajský start‑up Heimdal zase usiluje o jeho filtrování z mořské vody. Dalších projektů zaměřených na odstranění oxidu uhličitého z prostředí bude pravděpodobně dál přibývat.

Článek byl publikován ve speciální příloze HN Budoucnost železnice.