פריצות דרך בלכידת CO₂: חומרים מתקדמים ומגה-פרויקטים לשאיבת פחמן מהאוויר ומהתעשייה

הצורך הדחוף בלכידת פחמן

רמות הפחמן הדו-חמצני (CO₂) באטמוספירה שלנו נמצאות בשיאים חדשים, ומובילות לשינויי אקלים מסוכנים. בשנת 2024, ריכוזי CO₂ הגיעו לכ-426 חלקים למיליון – בערך 50% יותר גבוה מאשר ברמות שלפני העידן התעשייתי news.berkeley.edu. הפחתת פליטות היא קריטית, אך מומחים מסכימים שזה לא יספיק בפני עצמו. הפאנל הבין-ממשלתי לשינויי אקלים (IPCC) אומר שעלינו גם להסיר מיליארדי טונות של CO₂ שכבר נמצאים באוויר כדי לעמוד ביעדי האקלים הגלובליים reuters.com, news.berkeley.edu. כאן נכנסות לתמונה טכנולוגיות לכידת פחמן: לכידת CO₂ במקור (למשל בתחנות כוח או מפעלים) ואפילו ישירות מהאוויר הסביבתי כדי להגיע ל"פליטות שליליות". כפי שאמר אחד ממדעני האקלים, להסתמך רק על הסרת פחמן הוא מסוכן – "רק באמצעות הפחתות פליטות שאפתניות בטווח הקצר נוכל להפחית ביעילות את הסיכונים… [אבל] הסרת CO₂ (CDR) עשויה לעזור להאט את ההתחממות" reuters.com reuters.com. בקיצור, אנחנו צריכים לכידת והסרת פחמן לצד הפחתת פליטות, ופריצות דרך אחרונות הופכות את הטכנולוגיות הללו ליותר ישימות.

למה ללכוד פחמן? תעשיות שקשה להפחית בהן פליטות (מלט, פלדה, אנרגיה) עדיין פולטות כמויות גדולות של CO₂. לכידת פחמן יכולה "לשפשף" את ה-CO₂ מהפליטה שלהן ולמנוע ממנו להגיע לאוויר. לדוגמה, ייצור מלט לבדו גורם לכ-7–8% מפליטות ה-CO₂ העולמיות, ולכידת אותן "פליטות תהליך" נחשבה זמן רב לקשה מאוד ccsnorway.com. במקביל, מערכות לכידה ישירה מהאוויר (DAC) מסוגלות לשאוב את ה-CO₂ המדולל מהאוויר הפתוח (כ-0.04% ריכוז) – אתגר עצום, אך חיוני אם אנו שואפים להפחית את ה-CO₂ שכבר הצטבר באטמוספירה news.berkeley.edu. "לכידה ישירה מהאוויר היא חלק מהותי בהיפוך מגמת העלייה ברמות ה-CO₂… בלעדיה, לא נגיע ליעד של הגבלת ההתחממות ל-1.5 °C," ציין מרכז שינוי האקלים של אוניברסיטת ברקלי, בסיכום ממצאי ה-IPCC news.berkeley.edu.

עד לאחרונה, לכידת פחמן הייתה יקרה, עתירת אנרגיה, ומוגבלת בעיקר לפרויקטי פיילוט. הלכידה המסורתית עושה שימוש באמינים נוזליים (כימיקלים שנקשרים ל-CO₂) במגדלי שטיפה גדולים, אשר יעילים עבור גזי פליטה מרוכזים אך צורכים הרבה אנרגיה – והם אינם יעילים עבור רמות CO₂ נמוכות כמו באוויר news.berkeley.edu. עם זאת, ב-2024–2025, מדענים ומהנדסים ברחבי העולם חשפו מבנים וטכנולוגיות חדשות שמבטיחים להפוך את לכידת ה-CO₂ ליעילה, משתלמת וברת-הרחבה בהרבה. מחומרים חדשניים דמויי ספוג שסופגים CO₂ ועד מתקנים עצומים שמאחסנים CO₂ באלפי טונות, החידושים הללו מאיצים את המירוץ לניקוי האטמוספירה שלנו.

להלן נסקור את הפריצות הדרך האחרונות בלכידת CO₂ – כולל חומרים מתקדמים (מסגרות אורגניות-מתכתיות, מסגרות אורגניות קוולנטיות, סורבנטים), תהליכים חדשניים (מלכידה בטמפרטורה גבוהה ועד DAC המופעלת סולארית), ופרויקטים ויוזמות מרכזיים ברחבי העולם. נכלול גם תובנות של מדענים מובילים ומומחי אקלים על משמעות ההתפתחויות הללו במאבק בשינוי האקלים.

חומרים מתקדמים ללכידת CO₂: MOFs, COFs וסורבנטים

מהפכה משמעותית בלכידת פחמן מגיעה ממדעי החומרים. חוקרים יצרו מוצקים נקבוביים חדשים עם יכולות מדהימות ללכוד מולקולות CO₂. שני כוכבים מרכזיים הם מסגרות מתכת-אורגניות (MOFs) ו-מסגרות אורגניות קוולנטיות (COFs) – חומרים גבישיים עם נקבוביות ננומטריות הפועלות כמו ספוגים בעלי שטח פנים גבוה לגזים. ניתן להתאים אותם במיוחד עם קבוצות כימיות שנאחזות ב-CO₂, ומציעות שיפורים עצומים לעומת מסנני אמינים נוזליים מסורתיים energiesmedia.com atoco.com.

MOFs (מסגרות מתכת-אורגניות): MOFs מורכבות מאטומי מתכת שמחוברים על ידי מקשרים אורגניים, ויוצרים סריג פתוח עם שטח פנים פנימי כה גדול ש-"רק גרם אחד מכיל שטח פנים השווה למגרש כדורגל" energiesmedia.com. מדענים יכולים לקשט את הנקבוביות של ה-MOF בקבוצות פונקציונליות (כמו אמינים או אתרים תגובתיים אחרים) כדי ללכוד CO₂ באופן סלקטיבי. MOFs נחקרות ללכידת CO₂ כבר למעלה מעשור, אך נוסחאות חדשות דוחפות את הביצועים לשיאים חדשים. לדוגמה, בסוף 2024 צוות מאוניברסיטת ברקלי בראשות פרופ' ג'פרי לונג גילה MOF שיכול ללכוד CO₂ מ-גז פליטה חם – ב-300 °C, הרבה מעל המגבלות של חומרים קונבנציונליים news.berkeley.edu. MOF זה, הידוע בשם ZnH-MFU-4𝓁, משתמש ב-אתרי הידריד אבץ (ZnH) בנקבוביות שלו במקום אמינים, ואלו הוכחו כיציבים במיוחד בטמפרטורות גבוהות news.berkeley.edu. "התגלית שלנו צפויה לשנות את האופן שבו מדענים חושבים על לכידת פחמן. גילינו ש-MOF יכול ללכוד CO₂ בטמפרטורות גבוהות חסרות תקדים… מה שבעבר לא נחשב לאפשרי," אמר ד"ר קורטיס קארש, שותף למחקר news.berkeley.edu. החומר השיג מעל 90% לכידת CO₂ בגז פליטה מדומה (רמה המכונה "לכידה עמוקה"), אפילו בכ-300 °C, עם קיבולת דומה לטובות שבסופחי האמין news.berkeley.edu. זהו שינוי משחק לתעשיות כמו מלט ופלדה, שבהן גזי הפליטה מגיעים לעיתים קרובות ל-200–400 °C news.berkeley.edu. במקום להתקין מערכות קירור מורכבות לשימוש בלכידה קונבנציונלית, MOFs בטמפרטורה גבוהה כאלה עשויים בעתיד להשתלב ישירות בארובות. כפי שציין פרופ' לונג, "העבודה הזו מראה שעם הפונקציונליות הנכונה – כאן, אתרי הידריד אבץ – ניתן להשיג לכידה מהירה, הפיכה ובקיבולת גבוהה של CO₂ גם בטמפרטורות גבוהות כמו 300 °C" news.berkeley.edu. כעת חוקרים בוחנים גרסאות של MOF זה ומכוונים את אתרי המתכת שלו כדי למקד גזים אחרים או להגדיל עוד יותר את הקיבולת news.berkeley.edu.
COFs (מסגרות אורגניות קוולנטיות): COFs דומים ל-MOFs אך ללא מתכת – הם עשויים לחלוטין מיסודות קלים (C, H, N, O) המקושרים בקשרים קוולנטיים חזקים. זה יכול להפוך אותם לעמידים יותר בתנאים מסוימים. באוקטובר 2024, צוות בראשות פרופ' עומר יאגי (ממציא ה-MOFs/COFs) ופרופ' לורה גגליארדי חשף את COF-999, COF חדש ללכידת CO₂ שהדהים חוקרים בביצועיו pme.uchicago.edu. COF-999 הוא סריג נקבובי שערוציו המשושים "מעוטרים בפוליאמינים" – למעשה, שרשראות ארוכות של קבוצות אמין שגדלו בתוך הנקבוביות pme.uchicago.edu. אמינים אלה פועלים כמו ווים מולקולריים ל-CO₂. בניסויים באוניברסיטת ברקלי, דגימה קטנה בלבד של COF-999 הצליחה לסלק לחלוטין CO₂ מהאוויר הסביבתי. "העברנו אוויר ברקלי – פשוט אוויר חיצוני – דרך החומר כדי לראות איך הוא יתפקד, וזה היה יפהפה. הוא ניקה את האוויר לחלוטין מ-CO₂. הכל," דיווח פרופ' יאגי news.berkeley.edu. לפי החוקרים, 200 גרם של COF-999 (כחצי פאונד) יכולים ללכוד 20 ק"ג CO₂ בשנה, בערך הכמות שעץ בוגר סופג news.berkeley.edu. חשוב לציין, COF-999 יציב במיוחד: הוא הראה ללא התדרדרות במשך 100 מחזורים של לכידה ושחרור CO₂ pme.uchicago.edu. "הוא מאוד יציב כימית ותרמית, וניתן להשתמש בו לפחות 100 מחזורים," אמרה פרופ' גגליארדי pme.uchicago.edu. עמידות זו פותרת בעיה גדולה – חומרים קודמים רבים התפרקו לאחר שימוש חוזר, במיוחד בגלל מים או מזהמים באוויר. עמוד השדרה של COF-999 בנוי מקשרי אולפין (פחמן-פחמן) שהם מהחזקים בכימיה news.berkeley.edu. בניגוד ל-MOFs מסוימים שהתפרקו באוויר לח או בתנאים בסיסיים, COF זה עמיד למים, חמצן וגזים אחרים news.berkeley.edu. "לכידת CO₂ מהאוויר היא אתגר גדול – צריך קיבולת גבוהה, סלקטיביות גבוהה, עמידות למים, טמפרטורת התחדשות נמוכה, אפשרות להרחבה… זו דרישה גבוהה," הסביר יאגי, "ל-COF הזה יש עמוד שדרה חזק, הוא דורש פחות אנרגיה, והראינו שהוא יכול לעמוד ב-100 מחזורים wללא איבוד קיבולת. לא הוכח שחומר אחר מתפקד כך” news.berkeley.edu. למעשה, יאגי כינה את COF-999 “בעצם החומר הטוב ביותר שיש כיום ללכידת פחמן ישירה מהאוויר” עד כה news.berkeley.edu. קליטת ה-CO₂ מגיעה עד ל-2 מילימול לגרם של סופח, מה שמציב אותו בין המובילים בסופחים מוצקים news.berkeley.edu. ובגלל שהוא משחרר CO₂ כאשר מחממים אותו רק לכ-60 °C (140 °F), ייתכן שניתן יהיה להשתמש במקורות חום בדרגה נמוכה לשם רגנרציה news.berkeley.edu. הצוות כבר עושה שימוש ב-טכניקות בינה מלאכותית כדי לעצב מסגרות טובות אף יותר, במטרה להגיע לחומרים שיוכלו ללכוד “פי שניים יותר CO₂” לפני הצורך ברגנרציה pme.uchicago.edu. גילוי מונע בינה מלאכותית כזה הוא מגמה הולכת וגדלה: לדוגמה, חוקרים מאוניברסיטת אילינוי בשיקגו וממעבדת ארגון השתמשו לאחרונה במסגרת חישובית כדי לסרוק 120,000 מבני MOF היפותטיים ולזהות מבנים מבטיחים ללכידת CO₂ energiesmedia.com. המעבדה של יאגי גם הקימה סטארט-אפ בשם Atoco, כדי למסחר את החומרים הרטיקולריים הללו ללכידת פחמן.
סופחי מוצק וחומרים נוספים: מעבר ל-MOFs ו-COFs, מגוון של סופחי מוצק חדשים נבדקים כיום. אלה כוללים זאוליטים מותאמים, פולימרים נקבוביים, שרפים להחלפת יונים, ואפילו חומרים בהשראת ביולוגיה. רבים מהם עוברים פונקציונליזציה עם קבוצות אמין כדי לקשור כימית CO₂. המטרה היא להשיג קיבולת ובררנות גבוהות ל-CO₂, תוך דרישה לפחות אנרגיה לשיחזור מאשר תמיסות אמין נוזליות. סטארטאפים מסוימים בוחנים סופחים מבוססי אנזימים או לכידת CO₂ אלקטרוכימית (שימוש בחשמל לשחרור CO₂ במקום חום). אחרים, כמו Heirloom Carbon מארה"ב, נוקטים בגישה שונה: שימוש במינרלים טבעיים. Heirloom מפזרת תחמוצת סידן (שמופקת מאבן גיר) אשר סופגת CO₂ מהאוויר באופן פסיבי על ידי חזרה לסידן פחמתי, ואז מחממת אותה כדי לשחרר CO₂ טהור ולשחזר את התחמוצת. גישת לולאת מינרלים זו מנצלת חומרים זולים ונפוצים (בעצם האצת בליית אבן גיר). בשנים 2023–2024 Heirloom משכה השקעות משמעותיות להתרחבות – מעל 150 מיליון דולר – ובונה את מתקניה המסחריים הראשונים businesswire.com, heirloomcarbon.com. למרות שהשיטה איטית יותר ממערכות מונעות מאוורר, DAC מינרלי יכול להיות זול ופועל על חום; Heirloom טוענת שניתן להגיע לעלות הסרה של פחות מ-100 דולר לטון בקנה מידה גדול. במקביל, ממברנות ללכידת CO₂ השתפרו בהדרגה, אם כי הן פועלות בעיקר עבור גזים מרוכזים. חוקרים מפתחים גם סופחים היברידיים (למשל, קישור אנזימים או חומרים דמויי נוזל לתמיכות מוצקות) כדי לשלב את התכונות הטובות ביותר של כל אחד. תחום החומרים מתרחב במהירות, בסיוע עיצוב מבוסס בינה מלאכותית ובדיקות מהירות. כפי שציין אתר תקשורת אנרגיה, "מסגרות מתכת-אורגניות מתקדמות… פועלות כמו ספוגים מולקולריים", וכאשר משלבים אותן עם הנדסת תהליכים חכמה (כמו מחזורי ואקום), מערכות חדשות הדגימו עד 99% הסרת CO₂ בניסויי מעבדה – הרבה מעבר ל-50–90% האופייניים לטכנולוגיה ישנה energiesmedia.com. בקיצור, חומרים מתקדמים מאפשרים לכידת פחמן להיות יעילה יותר (לכידת שיעור גבוה יותר של CO₂, מעל 95–99% במקרים מסוימים) תוך שימוש בפחות אנרגיה. לדוגמה, מסנן MOF חדשני השיג את אותו קצב לכידת CO₂ בכ-17% פחות אנרגיה ו-19% עלות נמוכה יותר לעומת מערכות אמין קונבנציונליות energiesmedia.com. כל ההישגים הללו קריטיים, כי שימוש מופחת באנרגיה פירושו תפעול זול יותר וטביעת רגל אקלימית קטנה יותר לתהליך הלכידה עצמו.

תהליכי לכידת CO₂ חדשניים וסינרגיות

במקביל לחומרים חדשים, מהנדסים ממציאים מחדש את האופן שבו לוכדים ומשחררים CO₂, מה שהופך את התהליך לפרקטי יותר. לכידת פחמן מסורתית לרוב עושה שימוש בספיחה בתנודות טמפרטורה או לחץ – חושפים סופח לגז כדי שיספח CO₂, ואז משנים את התנאים (מחממים או מורידים את הלחץ) כדי לגרום לו לשחרר את ה-CO₂ לאחסון. טכניקות חדשות משפרות את המחזור הזה:

סינרגיה של תנודת לחות וקציר מים: רעיון פורץ דרך ב-2024 היה להשתמש באדי מים כדי לסייע בשחרור CO₂. במאמר שפורסם ב-Nature Communications (נובמבר 2024), חוקרים הראו כי הוספת פרץ של לחות יכולה להפחית באופן דרמטי את האנרגיה הנדרשת לרגנרציה של סופחי DAC nature.com. השיטה שלהם לוכדת גם מים וגם CO₂ מהאוויר באמצעות סופח אמין מוצק; לאחר מכן, בטמפרטורה של כ-100 °C, הם מחדירים אדי מים מרוכזים אשר למעשה דוחפים את ה-CO₂ מהסופח. התהליך הניב CO₂ טהור ברמה של 97.7% (מוכן לאחסון או שימוש) ובו-זמנית הפיק מים טריים, והכול ללא צורך במשאבות ואקום או דודי קיטור בלחץ גבוה nature.com. למעשה, טיהור פשוט של אדים במקום הספיק כדי לשחזר 98% מה-CO₂ שנלכד עם כ-20% פחות אנרגיה מושקעת nature.com. אפילו יותר מרשים, הם הדגימו אבטיפוס שפעל כולו באמצעות חום סולארי, והראו את הפוטנציאל ליחידות DAC שפועלות על אנרגיה מתחדשת באזורים מרוחקים nature.com. הקונספט הזה של "DAC מבוזר" – שימוש באור שמש ולחות מהסביבה – עשוי לאפשר הסרת פחמן משתלמת באזורים דלי מים תוך ייצור מים במקביל. זהו טוויסט חכם לבעיה: מים נתפסים בדרך כלל כמזהם בלכידת CO₂ (אוויר לח פוגע ביעילות של סופחים רבים), אך כאן המים הופכים לתכונה שמסייעת לשחרור ה-CO₂.
התחדשות חסכונית באנרגיה: מוקד נוסף הוא להפיק יותר יעילות משלב שחרור ה-CO₂. דוגמה אחת היא אינטגרציית חום. בפרויקט לכידת הפחמן הראשון בעולם במפעל מלט בנורווגיה (יידון בהמשך), מהנדסים יישמו מערכת שחזור חום מלכידת פחמן: חום מבוזבז מהמדחס של ה-CO₂ ממוחזר ליצירת קיטור שמסייע להפעיל את מסנן האמין, ומספק כ-שליש מהחום הנדרש להתחדשות man-es.com. על ידי שימוש חוזר בחום שהיה מתבזבז, המערכת מפחיתה משמעותית את עונש האנרגיה של הלכידה man-es.com. אופטימיזציה דיגיטלית של התהליך גם קיצרה את זמני ההפעלה והסירה רכיבים מיותרים, מה שהפך את המערכת לגמישה יותר בתפעול man-es.com man-es.com. בדומה לכך, מערכות לכידה חדשות רבות משתמשות בספיחה בוואקום או בלחץ משתנה עם סופחים מתקדמים כדי להימנע מחימום לחלוטין: הן יוצרות ואקום כדי לשחרר CO₂ מהסופח בטמפרטורת החדר, ובכך חוסכות אנרגיה. חלק מהעיצובים מחליפים בין שתי מיטות סופחים או יותר, כך שאחת לוכדת בזמן שהשנייה מתחדשת, מה שמבטיח פעולה רציפה (כך פועלות המודולים של Climeworks, באמצעות קיטור בלחץ נמוך או ואקום להתחדשות המסננים שלהם).
גישות אלקטרוכימיות וקטליטיות: מעבר להחלפת חום/לחץ, חברות מחדשות בלכידת CO₂ המונעת על ידי חשמל. לדוגמה, חברת בת של MIT בשם Verdox מפתחת ספיחה אלקטרו-סווינג, שבה החלת מתח משנה את הזיקה של חומר ל-CO₂ – למעשה, "טוענים" את הסופח כדי לאסוף CO₂ ואז "פורקים" אותו כדי לשחרר את ה-CO₂, ללא חימום משמעותי. ניתן להפעיל זאת באמצעות חשמל מתחדש ולבצע סקיילינג מודולרי. חוקרים אחרים מוסיפים זרזים למערכות מבוססות ממסים כדי להוריד את האנרגיה הנדרשת לשחרור CO₂ (למשל, אנזימי קרבוניק אנהידרז או זרזי מתכת שמסייעים לפרק את הקשר CO₂-אמין בטמפרטורות נמוכות יותר). למרות שגישות אלו נמצאות בעיקר בשלבי מו"פ, הן מייצגות חזית מבטיחה להפחתת עלות האנרגיה של הלכידה באמצעות כימיה חכמה יותר במקום חום גס.
מערכות היברידיות (CCUS): כמה התקנות חדשות משלבות לכידת CO₂ עם ניצול מיידי כדי לשפר את הכלכליות. לדוגמה, קיימים עיצובים ללכידת אוויר ישירה לדלקים, שבהם CO₂ שנשאב מהאוויר מוזן לתוך ריאקטור (עם מימן ירוק) ליצירת דלקים סינתטיים. ישנם פרויקטי פיילוט שמחברים יחידות DAC לסינתזת דלקים או לייצור בטון (מינרליזציה של CO₂ לחומרי בניין). בפרויקט בולט אחד, טכנולוגיית ה-DAC של Carbon Engineering תחובר לסינתזת הדלקים של Air Company במפעל מוצע לייצור דלק סילוני מ-CO₂ אטמוספרי. קונספט היברידי נוסף הוא BECCS (ביואנרגיה עם CCS), שבו תחנות כוח מבוססות ביומסה לוכדות את פליטות ה-CO₂ שלהן – ומשיגות פליטות שליליות נטו, שכן ה-CO₂ הגיע מפחמן אטמוספרי שנקלט על ידי הצמחים. חידושים כאלה עדיין בראשית דרכם אך עשויים ליצור מקורות הכנסה (דלקים, מוצרים) שיקזזו את עלויות הלכידה, ויסייעו להרחבת הטכנולוגיה.

בסך הכול, הנושא המרכזי הוא יעילות ואינטגרציה: הפיכת יחידות לכידת CO₂ למכונות חכמות שקוצרות CO₂ תוך שימוש מינימלי באנרגיה, לעיתים תוך ניצול תהליכים טבעיים (כמו מחזור מים, חום פסולת או אנרגיה מתחדשת). פריצות דרך תהליכיות אלו, בשילוב עם חומרים מתקדמים, מניבות ביצועים שוברי שיאים במעבדות ובהדגמות ראשוניות. לדוגמה, באמצעות מסנן MOF ייעודי ומחזור ואקום, קבוצה אחת השיגה לאחרונה 99% הסרת CO₂ בניסויי מעבדה תוך שימוש בכ-17% פחות אנרגיה משיטות ישנות יותר energiesmedia.com, energiesmedia.com. כל השיפורים הללו מקרבים אותנו לחלום של לכידת פחמן משתלמת בקנה מידה רחב.

לכידת פחמן במקור: ניקוי תעשיות

לכידת CO₂ ממקורות נקודתיים – כמו תחנות כוח, מפעלים ובתי זיקוק – היא מרכיב קריטי בהתמודדות עם שינויי האקלים. מקורות אלו מייצרים CO₂ בריכוז ונפח גבוהים, ולכן לכידה כאן יכולה למנוע פליטות גדולות מלהגיע לאוויר מלכתחילה. מספר התפתחויות משמעותיות בשנים 2024–2025 האיצו את לכידת הפחמן ממקורות נקודתיים:

מלט ופלדה – פרויקטים ראשונים בקנה מידה מלא: בתחילת 2025, פרויקט לכידת ואחסון הפחמן Longship של נורבגיה סימן אבן דרך היסטורית: מתקן Brevik CCS הפך למפעל הראשון בעולם ללכידת CO₂ בקנה מידה מלא במפעל מלט ccsnorway.com. לאחר סיום הבנייה בסוף 2024, Brevik CCS החל ללכוד CO₂ ממפעל המלט של Heidelberg Materials בברוויק, נורבגיה. עד מאי 2025 הוא כבר לכד בבטחה את 1,000+ טון CO₂ הראשונים שלו במהלך בדיקות ההפעלה ccsnorway.com. כאשר יפעל במלואו, הוא ילכוד 400,000 טון CO₂ בשנה, ובכך יפחית כ-50% מפליטות המפעל man-es.com. ה-CO₂ הזה מונזל באתר ונשלח למאגר אחסון קבוע מתחת לים הצפוני כחלק מפרויקט Northern Lights ccsnorway.com. זהו פריצת דרך לתעשייה הכבדה – כפי שציינה Gassnova (הסוכנות הנורבגית ל-CCS), "סקטור המלט אחראי ל-7–8% מפליטות ה-CO₂ העולמיות… לכידת פליטות התהליך מהתעשייה הזו נחשבה זמן רב לאתגר משמעותי. העובדה ש-Brevik CCS לוכד כעת CO₂ בפועל היא פריצת דרך… טכנולוגית ותעשייתית" ccsnorway.com. זה מוכיח שגם פליטות תעשייתיות "קשות להפחתה" ניתנות ללכידה בקנה מידה גדול. הבא בתור, מתקן פסולת לאנרגיה באוסלו, נורבגיה, צפוי להתחיל לפעול עם לכידת CO₂ (~400 אלף טון/שנה) ב-2026, ובכך להדגים עוד את ה-CCS במגזרים מגוונים.
לכידת פחמן בטמפרטורה גבוהה לתעשייה: מחסום גדול עבור תעשיות כמו פלדה ומלט היה שהפליטות שלהן חמות מדי עבור מסנני CO₂ קונבנציונליים (שדורשים קירור הגזים לכ-40–60 °C). קירור הגזים הללו דורש אנרגיה ומים, מה שמקשה על האימוץ news.berkeley.edu. הMOF הידריד אבץ החדש מאוניברסיטת ברקלי (שהוזכר קודם) מתמודד ישירות עם זה: הוא לוכד CO₂ ב-300 °C, טמפרטורה אופיינית לזרמי פליטה של מלט/פלדה news.berkeley.edu. בניסויים המדמים פליטה אמיתית (20–30% CO₂, עם גזים נוספים), MOF זה לכד מעל 90% מה-CO₂ גם בטמפרטורות דמויות תנור news.berkeley.edu. חומרים כאלה עשויים לאפשר שדרוג של מערכות לכידה על תנורים תעשייתיים ללא צורך במקררים גדולים. כפי שציין ד"ר קארש, זה פותח "כיוונים חדשים במדע ההפרדה" – תכנון סופחים שפועלים בתנאים קיצוניים news.berkeley.edu. נכון לעכשיו, רוב פרויקטי לכידת פליטות ממוקדות עדיין משתמשים בממסי אמין משופרים או בלכידה מבוססת אמוניה, אך גם אלו מתקדמים. סין, למשל, הודיעה ב-2024 כי היא תבצע פיילוט ללכידת פחמן במספר תחנות כוח פחמיות עד 2027, לצד ניסויים בשריפת ביומסה ואמוניה להפחתת פליטות spglobal.com. מהנדסים סינים פיתחו מערכות לכידה מבוססות ממס משלהם ואפילו ממברנות למגע עם גזי פליטה מתחנות כוח. ככל שהתמיכה המדינית גוברת (הנחיות סין ל-2024 הוסיפו את CCUS למפת הדרכים הרשמיות להפחתת פליטות climateinsider.com), אנו צפויים לראות יחידות הדגמה ללכידה בקנה מידה גדול בתחנות פחם וגז באסיה בקרוב.
תחנות כוח גז טבעי עם CCS: בארה"ב ובבריטניה מתקדמות תוכניות לבניית תחנות כוח גז ראשונות עם לכידת פחמן מלאה. באזור טיסייד בבריטניה, פרויקט Net Zero Teesside שואף לצייד תחנת כוח גז חדשה ב-CCS עד סוף העשור, ולשלוח את ה-CO₂ לאחסון ימי בים הצפוני. בארה"ב, NET Power (סטארט-אפ אמריקאי) פיתחה תחנת כוח Allam-cycle שמפיקה באופן מובנה זרם CO₂ טהור על ידי שריפת גז טבעי עם חמצן טהור בסביבה של CO₂ – למעשה מחזור ייצור חשמל שמוציא CO₂ נוזלי מוכן להטמנה. תחנת NET Power בהספק 300 מגה-ואט צפויה לפעול בטקסס עד 2026, ועשויה להיות תחנת הכוח הגזית הראשונה מסוגה ללא פליטות. עיצובים משולבים כאלה עשויים לאפשר ייצור חשמל נקי תוך לכידת כמעט 100% מה-CO₂ שנפלט.
ממסים זולים יותר ומערכות מודולריות: מספר חברות עובדות על טכנולוגיות לכידת פחמן משופרות בנקודת הפליטה – לדוגמה, Mitsubishi Heavy Industries ו-Aker Carbon Capture שתיהן פרסו מערכות ממסים אמיניים משופרות שמפחיתות את צריכת האנרגיה בכ-30% לעומת אמינים ישנים, בזכות כימיה קניינית שקושרת CO₂ באותה עוצמה אך משחררת אותו בקלות רבה יותר. יחידות לכידה מודולריות (על גבי מסגרות ניידות) משווקות כיום ויכולות ללכוד, למשל, 30–100 טון CO₂ ליום מפולטים תעשייתיים קטנים (כמו מפעלי אתנול או משרפות מלט) ללא צורך בתשתית מסיבית. ניתן לשכפל יחידות קטנות אלו כדי להגדיל קיבולת. ביפן, הממשלה קבעה יעד לשנת 2030 ללכוד 6–12 מיליון טון CO₂ בשנה (כולל מהתעשייה) ומממנת מו"פ בממסים ושיטות ספיחה מהדור הבא iea.org. המטרה היא להפוך את לכידת הפחמן ל-plug-and-play עבור מתקנים רבים, במקום פרויקטי ענק מותאמים אישית בכל פעם.

בסך הכול, לכידת פחמן בנקודת פליטה בשנים 2024–2025 עוברת משלב הפיילוט לפרויקטים אמיתיים שמיירטים CO₂ מפעילות תעשייתית. עם מתקנים פורצי דרך כמו Brevik שמוכיחים שזה אפשרי, המיקוד עובר כעת להורדת עלויות וצריכת אנרגיה – שם לחומרים ולתהליכים החדשים יהיה תפקיד מרכזי. ה-חזון הסופי הוא שבעתיד הקרוב, תחנת כוח פחמית או מפעל מלט יוכלו להוסיף מערכת לכידה מודולרית מלאה בסופחים מתקדמים (אולי כדורי MOF או דומים), שיכולה להפריד >90% מה-CO₂ אפילו מפליטות חמות ומזוהמות, ואז למחזר את ה-CO₂ למוצרים או לשלוח אותו בבטחה מתחת לאדמה. ככל שהפתרונות הללו יתפסו, הם יוכלו להקטין משמעותית את טביעת הרגל הפחמנית של תעשיות חיוניות במהלך המעבר לאלטרנטיבות נקיות יותר.

לכידה ישירה מהאוויר: הוצאת CO₂ מהאוויר הדליל

בעוד שלכידה בנקודת פליטה מונעת פליטות חדשות, Direct Air Capture (DAC) שואפת למעשה להפחית את ה-CO₂ שכבר נמצא באטמוספירה. DAC מושווית לעיתים ל"שואב אבק אטמוספרי" – משימה מאתגרת בהתחשב בכך ש-CO₂ מהווה רק כ-0.04% מהאוויר. אך בשנים 2024–2025 נרשם קידום ממשי ב-DAC, עם מתקנים חדשים שנכנסים לפעולה וסופחים משופרים שהופכים את התהליך לישים יותר.

הגדלת מתקני DAC: במאי 2024, החברה השווייצרית Climeworks הפעילה את מתקן ה-DAC הגדול בעולם עד כה, בשם Mammoth, באיסלנד climeworks.com. Mammoth גדול פי 10 ממתקן Orca הקודם של Climeworks. כאשר יפעל במלואו, 72 אוספי CO₂ מודולריים שלו ילכדו עד 36,000 טון CO₂ בשנה מהאוויר climeworks.com. המתקן פועל על אנרגיה גיאותרמית מתחדשת של איסלנד; לאחר הלכידה, ה-CO₂ מועבר ל-Carbfix, שותפה איסלנדית, שמזריקה אותו עמוק מתחת לאדמה שם הוא מתמינרל לאבן climeworks.com. Mammoth התחיל בהתקנת 12 יחידות איסוף ב-2024 והחל "בלכידת ה-CO₂ הראשונה שלו", וההשלמה צפויה עד סוף 2024 climeworks.com. מנכ"ל-משותף של Climeworks, יאן וורצבאכר, כינה זאת "הוכחה נוספת במסע ההגדלה שלנו לקיבולת מגה-טון עד 2030 וגיגה-טון עד 2050", והדגיש כי החברה צוברת ניסיון יקר ערך מהעולם האמיתי כיצד לאופטם DAC בקנה מידה גדול יותר climeworks.com. למעשה, ל-Climeworks כבר יש שבע שנות פעילות שטח והיא מעבדת 200 מיליון נקודות נתונים ביום מהמתקנים שלה כדי לחדד ביצועים climeworks.com. הלקחים מ-Mammoth יוזנו לפרויקטים גדולים אף יותר: Climeworks היא חלק מ-שלושה מרכזי DAC "מגה-טון" מוצעים בארצות הברית, שכולם נבחרו ב-2023 על ידי משרד האנרגיה האמריקאי למימון ראשוני climeworks.com. הגדול שבהם, Project Cypress בלואיזיאנה, קיבל 50 מיליון דולר בתחילת 2023 כדי להניע את ההנדסה; הוא מתוכנן ללכוד מיליון טון CO₂ בשנה לאחר שייבנה climeworks.com. מרכזי DAC אלה בארה"ב שואפים לנצל אנרגיה מתחדשת בשפע ואחסון גיאולוגי כדי להגדיל את DAC באופן דרמטי.

ארה"ב במיוחד מהמרת בגדול על DAC. בשנת 2022, הממשלה הקצתה 3.5 מיליארד דולר להקמת מרכזי DAC אזוריים. בסוף 2024, משרד האנרגיה השיק סבב מימון חדש בהיקף של 1.8 מיליארד דולר לתמיכה בעד 9 מתקני DAC חדשים, הנעים בין בינוניים (לכידת 2,000–25,000 טון בשנה) לגדולים (25,000 טון בשנה ומעלה), וכן תשתיות "מרכז" שיחברו אותם לאתרי אחסון או שימוש energy.gov. התוכנית הזו מחפשת במפורש טכנולוגיות DAC "טרנספורמטיביות" ותסייע לעיצובים מבטיחים לעבור מהשלב הניסיוני לשלב המסחרי energy.gov. מזכירת האנרגיה ג'ניפר גרנהולם ציינה שפריסה רחבה של DAC תהיה מפתח להשגת יעדי האקלים של ארה"ב ולתעשייה נקייה חדשה. מספר פרויקטים בולטים כבר מתקדמים: חברת הבת 1PointFive של אוקסידנטל פטרוליום (בשיתוף עם Carbon Engineering) קיבלה מענק של עד 500 מיליון דולר ממשרד האנרגיה ב-2024 להקמת מתקן DAC בדרום טקסס 1pointfive.com. 50 מיליון הדולר הראשונים יממנו תכנון וציוד למתקן שמיועד ללכוד 500,000 טון CO₂ בשנה מהאוויר, עם תוכניות להתרחב ל-מיליון טון בשנה ולבסוף עד 30 מיליון בשנה באתר זה 1pointfive.com. "DAC בקנה מידה גדול היא אחת הטכנולוגיות החשובות ביותר לסייע לארגונים ולחברה להגיע לאפס פליטות נטו," אמרה מנכ"לית אוקסידנטל, ויקי הולאב, ששיבחה את התמיכה של משרד האנרגיה והביעה ביטחון ביכולת לספק "הסרת CO₂ בקנה מידה רלוונטי לאקלים" 1pointfive.com. מרכז ה-DAC בדרום טקסס ישתמש בתהליך DAC בטמפרטורה גבוהה של Carbon Engineering (המשתמש בתמיסות אשלגן הידרוקסיד ובקולטי ענק לספיגת CO₂, ואז מייצר זרם CO₂ טהור באמצעות קלצינציה). ראוי לציין כי האתר ב-King Ranch, טקסס, כולל תצורות מלוחות תת-קרקעיות שיכולות לאחסן עד 3 מיליארד טון של CO₂, מה שמאפשר עשרות שנות פעילות 1pointfive.com. על ידי שילוב לכידה ואחסון במקום אחד, הדבר יפשט את הלוגיסטיקה ויכול לשמש כמודל לחוות DAC עתידיות.

השתתפות גלובלית: DAC אינה יוזמה אמריקאית/אירופית בלבד. ביולי 2024, סין הודיעה כי "CarbonBox", מודול ה-DAC הראשון מתוצרת מקומית, עבר ניסויי אמינות news.cgtn.com. פותח על ידי אוניברסיטת ג'יאו טונג בשנגחאי וחברת CEEC בבעלות המדינה, CarbonBox הוא יחידה בגודל מכולה שיכולה ללכוד מעל 100 טון CO₂ בשנה מהאוויר, עם יעילות לכידה מוצהרת של 99% news.cgtn.com. לפי הדיווחים, זהו מודול ה-DAC הגדול ביותר באסיה עד כה, וניתן לפרוס מספר יחידות באופן מודולרי כדי להגיע להיקפים של מיליוני טון בשנה news.cgtn.com. כל יחידת CarbonBox, בגודל של מכולה סטנדרטית, יכולה להיבנות ולהיבדק במפעל ואז להישלח לאתר – גישה דומה מאוד לזו של Climeworks או Carbon Engineering לגבי פריסת DAC מודולרית. העניין של סין ב-DAC משתלב עם קיבולת האנרגיה המתחדשת האדירה שלה, שיכולה להפעיל מערכות אלו. במקומות אחרים, סטארטאפים בקנדה, אוסטרליה והמזרח התיכון נכנסים גם הם לתחום. לדוגמה, CarbonCapture Inc. בארה"ב מפתחת יחידות DAC מודולריות המשתמשות בסופחי MOF ויש לה פרויקט בוויומינג לשימוש באנרגיה מתחדשת ואחסון מינרלי. בקניה, חברה בשם Octavia Carbon שואפת להקים את מתקן ה-DAC הראשון באפריקה (ונבחרה לגמר XPRIZE) תוך ניצול אנרגיה גיאותרמית מהשבר הסורי-אפריקאי. התחום הופך לגלובלי באמת, עם שיתוף ידע דרך יוזמות כמו Mission Innovation "Carbon Dioxide Removal" ותחרות XPRIZE.

פורצי דרך בסופחים ל-DAC: כבר דיברנו על COF-999, הסופח החדש והמוביל ל-DAC, אשר "ניקה את האוויר לחלוטין מ-CO₂" בניסויים news.berkeley.edu. חומרים כאלה יהיו מרכזיים בשיפור DAC. כאשר Climeworks החלה לפני עשור, היא השתמשה במסנני סופחים מסחריים (אמינים מוצקים נתמכים) שתפסו עשרות מיליגרמים של CO₂ לכל גרם מסנן. MOFs ו-COFs חדשים יכולים ללכוד מאות מיליגרמים לגרם, קפיצה פוטנציאלית של סדר גודל ביכולת. המשמעות היא יחידות DAC קטנות ויעילות יותר. היציבות של COF-999 באוויר לח פותרת גם כאב ראש גדול – סופחי DAC קודמים התדרדרו לעיתים קרובות בשל לחות או דרשו ייבוש מוקדם של האוויר (שמבזבז אנרגיה) nature.com. עם סופחים עמידים למים כמו COF-999, יחידות DAC יכולות לפעול באוויר חיצוני אמיתי ללא טיפול מקדים נרחב. כיוון מבטיח נוסף הוא שאיפה לרגנרציה בטמפרטורה נמוכה יותר. ישנם סופחים חדשים שניתן לרענן ב-80–100 °C, כלומר חום פסולת או חום סולארי יכולים להניע את מחזור ה-DAC (כפי שהודגם במחקר ב-Nature עם טיהור באדי מים בכ-100 °C nature.com). זה מונע את הצורך בשריפת דלק נוסף ליצירת חום, מה שהופך את מאזן הפחמן הסופי למועדף יותר. מספר קבוצות מחקר בוחנות גם לכידת פחמן ישירה מהאוויר עם תחמוצות מתכת שמשחררות CO₂ כאשר הן עוברות חיזור אלקטרוכימי, ומציעות חלופה למחזור תרמי.

מגמות עלות ואנרגיה: היסטורית, DAC היה עתיר אנרגיה – יחידות Climeworks הראשונות דרשו כ-2,000 קוט"ש חום ועוד 500 קוט"ש חשמל לכל טון CO₂, והעלויות היו בסדר גודל של $600–$1000 לטון. הטכנולוגיות החדשות שואפות להוריד זאת משמעותית. Climeworks לא חשפה את המספרים המדויקים של Mammoth, אך טוענת שכל דור של מפעל משתפר. הגישה של Carbon Engineering (כימיה בטמפ' גבוהה) מעריכה שימוש באנרגיה של כ-8 GJ (2,200 קוט"ש) גז טבעי לטון ועלות של כ-$250 לטון במפעל הגדול הראשון שלהם, עם פוטנציאל לרדת מתחת ל-$150 עם התרחבות. עם חומרים כמו COF-999 ותהליכים משופרים, חוקרים מסוימים צופים ש-DAC יוכל לרדת מתחת ל-$100 לטון בתוך עשור – רף מפתח לפריסה רחבה, שכן זו בערך העלות שבה הוצאת פחמן מהאוויר הופכת לפתרון אקלים ישים לצד אמצעים אחרים. תמיכת ממשלה עוזרת להוריד עלויות: זיכוי המס האמריקאי 45Q מציע כעת $180 לטון עבור CO₂ שהוסר מהאוויר ואוחסן, מה שמספק תמריץ לפרויקטים ראשונים. בשוק הפחמן הוולונטרי, חברות כמו מיקרוסופט, Stripe ו-Shopify השקיעו מימון ב-DAC דרך הסכמי רכישה מוקדמת (דרך יוזמות כמו Frontier Climate), ומשלמות מחירים גבוהים כעת כדי לעזור לחברות להתרחב ולהוריד עלויות בעתיד.

ראוי לציון, שמיקרוסופט ב-2023 הסכימה לרכוש 315,000 טון של סילוק CO₂ במשך 10 שנים מ-Heirloom ו-CarbonCapture Inc., מה שמבטא אמון חזק בטכנולוגיית DAC. וב-2024, מגזר התעופה העולמי, דרך יוזמת Jet Zero, החל להשקיע ב-DAC כמקור לאשראי פחמן לקיזוז פליטות מטיסות (למשל, קרן הקיימות של יונייטד איירליינס השקיעה במפעל DAC עתידי). כל זה מסמן שלכידת אוויר ישירה, שבעבר הייתה מושג מדע בדיוני, הופכת במהירות לתעשייה. "DAC בפרט היא לא רק קונספט, אלא תעשייה מוחשית," צוין בדו"ח על פסגת DAC 2023 של Climeworks climeworks.com. ועדיין, הסקייל הנדרש הוא עצום – מחקרים מסוימים מציעים שיש צורך במיליארדי טון בשנה של סילוק עד אמצע המאה כדי להגביל משמעותית את שינוי האקלים reuters.com. כרגע אנחנו בשלב של קילוטון לשנה, כך שהאתגר הגדול הוא להגדיל פי 1,000 או פי מיליון. פרס XPRIZE 2025 לסילוק פחמן צפוי להעניק 50 מיליון דולר לצוותים שיוכלו להדגים דרכים ישימות להיקף של 1,000+ טון ליום, מה שמדגיש עד כמה הצורך דחוף וגדול.

יוזמות ממשלתיות ופרטיות שמניעות התקדמות

בהכירם בחשיבות לכידת CO₂, ממשלות ותעשיות ברחבי העולם השיקו יוזמות גדולות בשנתיים האחרונות:

ארצות הברית – "משימת ירח לכידת פחמן": ארה"ב הפכה למובילה במימון לכידת פחמן וסילוקו. מעבר לתוכנית מרכזי DAC ($3.5 מיליארד) שהוזכרה, משרד האנרגיה האמריקאי לאנרגיה פוסילית וניהול פחמן משקיע גם בלכידת פחמן ממקור נקודתי – לדוגמה, מו"פ ללכידה מהדור הבא בתחנות כוח גז ומתקנים תעשייתיים, ופיילוטים כמו Project Cypress שיתפסו גם ממפעל אתנול בנוסף ל-DAC. ב-2024 הודיע משרד האנרגיה גם על $2.6 מיליארד להרחבת תשתיות הובלה ואחסון CO₂ (למשל, צינורות ובארות אחסון) efifoundation.org, שכן לכידת CO₂ מועילה רק אם ניתן לאחסן או לנצל אותו בבטחה. חוק האקלים הרחב של ממשל ביידן (Inflation Reduction Act) חיזק משמעותית את זיכוי המס 45Q (כעת עד $85/טון לאחסון CO₂ ממקור נקודתי, ו-$180/טון ל-CO₂ מ-DAC), מה שהוביל לגל של פרויקטים מתוכננים ללכידת פחמן במגזרי חשמל, אתנול ותעשייה, כשחברות שואפות להרוויח זיכויים. לדוגמה, מספר תחנות כוח גז בלואיזיאנה וקליפורניה שוקלות כעת להוסיף יחידות לכידה כדי לקבל 45Q. הממשלה ממשיכה גם לתמוך בהגברת הפקת נפט (EOR) עם CO₂ – למרות המחלוקת, CO₂-EOR (הזרקת CO₂ שנלכד לשדות נפט להגדלת התפוקה) אכן מאחסן חלק מה-CO₂ ויכול לספק הכנסה לקיזוז עלויות הלכידה. חלק מה-CO₂ של מרכז DAC בטקסס עשוי בתחילה ללכת ל-EOR. בנוסף, ארה"ב מממנת מרכזי אחסון (כמו תצורות מלוחות בחוף המפרץ ובמערב התיכון) שיכולים לקלוט CO₂ מאתרים רבים. כל המהלכים הללו יוצרים אקוסיסטם לניהול פחמן.
אירופה – מדיניות ופרויקטים: האיחוד האירופי ובריטניה משקיעים רבות בלכידת פחמן, עם דגש על דה-פחמוניזציה תעשייתית. ממשלת בריטניה ב-2023 בחרה שני אשכולות תעשייתיים (האמבר וליברפול ביי) כאשכולות CCUS מסלול-1 שיקבלו מימון ותמיכה. אשכולות אלו מתכננים לצייד מספר מפעלים ותחנות כוח בלכידת CO₂ עד 2030 בקירוב, עם חיבור לצנרת CO₂ משותפת המובילה לאחסון ימי בים הצפוני. הפרויקטים כוללים את תחנת ביואנרגיה עם CCS (BECCS) של Drax – שמטרתה ללכוד 8 מיליון טון בשנה מתחנת כוח ביומסה – ואת תחנת הכוח Net Zero Teesside עם CCS. קרן החדשנות של האיחוד האירופי העניקה מימון למספר פרויקטי CCS, כמו יחידת לכידת פחמן במפעל Dyneema בהולנד ופרויקטי DAC הכוללים את Climeworks ו-Carbfix באיסלנד (שסייעו להקמת Orca ו-Mammoth) climate.ec.europa.eu. ב-2024, האיחוד האירופי גם הציע יעד מחייב ל-הסרת 5–10% מהפליטות באמצעות CDR עד 2040, מה שמחייב למעשה את המדינות החברות ליישם טכנולוגיות כמו DAC או ייעור מחדש כדי להוציא CO₂ מהאטמוספירה climeworks.com. נורבגיה, מעבר ל-Longship, מתכננת את “Longship 2” להרחבת תשתיות ה-CO₂ ואולי להוספת אתרי לכידה נוספים (כמו ייצור מימן עם CCS). ברחבי אירופה מוקמים מתקני פיילוט רבים – ממפעל שווייצרי הלוכד CO₂ מגזי פליטה של מתקן שריפת פסולת, ועד פרויקט ספרדי הבודק ממברנות חדשות ללכידת CO₂ ממפעלי מלט. חשוב לציין שאירופה מפתחת מסגרת רגולטורית ל-הסמכת הסרת פחמן, כך שחברות יוכלו להשקיע בהסרות איכותיות (כמו DAC) ולחשב אותן ליעדי אקלים בצורה מאומתת.
אסיה והמזרח התיכון: ראינו את כניסתה של סין ל-DAC עם CarbonBox. סין גם מפעילה כמה מהפיילוטים הגדולים בעולם ללכידת פחמן ממקור נקודתי – למשל, מתקן בג'יאנגסו הלוכד 500,000 טון בשנה ממפעל פחם-לכימיקלים לשימוש בייצור סודה לשתייה. תאגידים בבעלות המדינה כמו Sinopec בונים יחידות לכידת CO₂ בבתי זיקוק ומפעלי פטרוכימיה (ומשתמשים ב-CO₂ ל-EOR או לכימיקלים). במזרח התיכון, ערב הסעודית ואיחוד האמירויות הכריזו על תוכניות לפריסות ענק של לכידת פחמן כחלק מהתחייבויות הנט-זירו שלהן (למשל, פרויקט NEOM של סעודיה כולל שאיפות DAC, ו-ADNOC של האמירויות מרחיבה את לכידת ה-CO₂ מעיבוד גז). ראוי לציין כי לכידת אוויר ישירה הודגשה ב-COP28 בסוף 2023/תחילת 2024, שאירחה איחוד האמירויות – ואפילו הייתה יחידת DAC בהדגמה חיה במקום. לשתי מדינות המפרץ העשירות יש תנאים אידיאליים ל-DAC: קרקע זולה, הרבה אנרגיה סולארית וגיאולוגיה מתאימה לאחסון CO₂. ייתכן שנראה את "חוות" ה-DAC הראשונות בקנה מידה של ג'יגטון נבנות באזורים אלו אם העלויות יירדו.
המגזר הפרטי וסטארטאפים: עשרות סטארטאפים מתחרים לחדש בתחום לכידת הפחמן. מעבר לאלה שכבר צוינו (Climeworks, Carbon Engineering/1PointFive, Heirloom, CarbonCapture Inc., Octavia, Verdox), אחרים כוללים את Global Thermostat (שפיתחה תהליך DAC המשתמש בסופגים נקבוביים מצופים אמינים על לוחות מחורצים), Svante (המשתמשת במסנני סופג מוצק במיטה מסתובבת ללכידה ממקור נקודתי; הם טוענים שמסננים מבוססי MOF שלהם יכולים ללכוד CO₂ בפחות מ-50 דולר לטון בסביבות תעשייתיות), ו-Mission Zero (חברה בריטית, עובדת על DAC אלקטרוכימי). חברות נפט וגז משקיעות ברבות מהן – אוקסידנטל ב-Carbon Engineering, שברון ב-Svante, יונייטד איירליינס בחברות הסרת פחמן, ועוד. בינתיים, Atoco, הסטארטאפ שהוקם על ידי חלוץ ה-MOF עומר יאגי, מפתח "חומרים רטיקולריים חדשניים" לאספקת פתרונות גם ללכידת פחמן וגם לקצירת מים מהאטמוספירה atoco.com. "הטכנולוגיה שלנו משתמשת ב-50% פחות אנרגיה ללכידה והפרדה של CO₂ מהאוויר הישיר או מגזי פליטה," אומר מנכ"ל Atoco סאמר טהא atoco.com. החברה פיתחה חומרים עם זיקה גבוהה במיוחד ל-CO₂, אשר "מפחיתים באופן דרמטי את דרישות האנרגיה והעלויות" ללכידה atoco.com. שיפור כזה עשוי לאפשר יחידות לכידה קטנות ומודולריות להיות כלכליות ביישומים רבים.

בצד המימון, הון פרטי זורם ללכידת והסרת פחמן. ההשקעות הון סיכון בסטארטאפים בתחום הסרת פחמן זינקו (למאות מיליוני דולרים ברחבי התחום). וחברות יוצרות מועדוני קונים כדי להבטיח ביקוש עתידי: קונסורציום Frontier (במימון Stripe, Alphabet, Meta ועוד) התחייב לרכוש הסרת פחמן קבועה בשווי מיליארד דולר בעשור הקרוב, ובכך מבטיח שוק לחברות שיכולות לספק הסרת CO₂ מאומתת. זה נתן לסטארטאפים ביטחון להרחיב מו"פ. אפילו שווקים לאשראי הסרת פחמן מתחילים להופיע, אם כי היקפם עדיין קטן והמחירים גבוהים (מעל 500 דולר לטון עבור אשראי DAC כיום).

כל היוזמות הללו – ציבוריות ופרטיות – מצביעות על תנופה חזקה מאחורי לכידת הפחמן. כפי שציין מכון ה-Global CCS, הפריסה של לכידת פחמן עדיין מפגרת אחרי מה שנדרש ליעדי האקלים, אך הפער מתחיל להצטמצם עם המדיניות והפרויקטים החדשים הללו catf.us. יש תחושה שזמנה של לכידת הפחמן הגיע, לא כחלופה לצמצום פליטות, אלא כאסטרטגיה מקבילה חיונית.

תחזית ופרספקטיבות מומחים

בעודנו עומדים ב-2025, טכנולוגיות לכידת והסרת פחמן עוברות ממדע בדיוני למציאות, אך אתגרים משמעותיים עדיין קיימים. מדענים מובילים מדגישים הן את הפוטנציאל והן את המגבלות של טכנולוגיות אלו:

מצד אחד, יש אופטימיות. “זה בעצם החומר הטוב ביותר שקיים ללכידת פחמן ישירה מהאוויר,” אמר עומר יאגי על COF-999, והביע התרגשות מכך שפריצות דרך כאלה “סוללות דרך חדשה במאמצינו להתמודד עם בעיית האקלים” news.berkeley.edu. רבים בתחום חולקים תקווה אמיתית שעם המשך החדשנות, ניתן יהיה להפוך את לכידת הפחמן ליעילה וזולה מספיק כדי לפרוס אותה ברחבי העולם. החזון הוא שבעוד כמה עשורים, תהיה לנו תעשייה חדשה בהיקף של תעשיית הנפט והגז המודרנית – אבל הפוך, פועלת ברחבי העולם כדי להוציא פחמן מהמערכת. זה עשוי לכלול “מטהרי אוויר ענקיים” במיקומים אסטרטגיים, כפי שמדמיינת פרופ' גאליארדי, כאשר מתקני DAC “תורמים תרומה משמעותית למאמצים הגלובליים להשגת ניטרליות פחמנית” pme.uchicago.edu. מודלי אקלים מאשרים כי פליטות שליליות מטכנולוגיות כאלה כנראה יידרשו כדי לקזז את מקורות הפליטה הקשים ביותר לצמצום (כמו תעופה, חקלאות ופליטות היסטוריות) אם ברצוננו להישאר קרובים ל-1.5 °C התחממות.

מצד שני, מומחים מזהירים שלא לראות בלכידת פחמן פתרון קסם או תירוץ לדחות את צמצום השימוש בדלקים מאובנים. ד"ר פאתיח בירול, ראש סוכנות האנרגיה הבינלאומית, הזהיר כי “המשך עסקים כרגיל בנפט וגז תוך תקווה שפריסה רחבת היקף של לכידת פחמן תצמצם פליטות היא פנטזיה”. במילים אחרות, לכידת פחמן יכולה להשלים אך לא להחליף את המעבר המהיר לאנרגיה נקייה x.com. מדענים גם מציינים שלכידת פחמן מטפלת בדו-תחמוצת הפחמן אך לא בגזי חממה אחרים או בהשפעות אקלים נוספות. “גם אם החזרת את הטמפרטורות למטה [באמצעות CDR], העולם שנראה לא יהיה אותו דבר,” אמר ד"ר קארל-פרידריך שלויסנר, והדגיש שנושאים כמו עליית מפלס הים לא יתהפכו פשוט כך reuters.com. וחייבים לזכור את קנה המידה: כיום, כל מתקני ה-DAC יחד מסירים רק כמה אלפי טון CO₂ בשנה; הטבע (יערות, קרקעות) מסיר בסדר גודל של 2 מיליארד טון; אך כדי לסייע באמת ליעדי האקלים, ייתכן שיידרשו 7–10 מיליארד טון בשנה של הסרה עד אמצע המאה reuters.com. זהו אתגר עצום – בערך פי עשרה מההסרה הנוכחית של הטבע, או אלפי מתקני DAC בגודל ממות'. כדי להשיג זאת יידרשו המשך חדשנות, השקעות ומדיניות תומכת לאורך עשרות שנים.

הלקח מההתפתחויות של 2024–2025 הוא ש עקומת הלמידה של לכידת פחמן באמת החלה. העלויות יורדות בהדרגה, ופרויקטים ראשוניים מוכיחים עקרונות מפתח. אנו רואים את מפעל המלט הראשון עם CCS, את פרויקטי ה-DAC הראשונים בקנה מידה של מגה-טון שממומנים, חומרים חדשים שמנפצים מגבלות קודמות (לכידת CO₂ ב-300 °C; עמידות ל-100+ מחזורים; עבודה באוויר לח; לכידת 99% מה-CO₂, ועוד), וממשלות שמכניסות כסף אמיתי לשולחן. כל הצלחה בונה ידע שמקלה ומוזילה את הפרויקט הבא. כפי שנכתב בדו"ח אחד, המרתון לבניית תעשיית הסרת פחמן רק התחיל, אבל הרצים סוף סוף יצאו לדרך youtube.com.

בשנים הקרובות, כדאי לעקוב אחרי אותם "מגה-פרויקטים" – אם פרויקטים כמו Project Cypress (ארה"ב) או אשכול Humber בבריטניה יצליחו, הם ילכדו CO₂ בקנה מידה חסר תקדים ויראו האם העלויות יכולות לרדת כמצופה. כדאי גם לעקוב אחרי תחרות XPRIZE Carbon Removal, שב-2024 צמצמה ל-20 קבוצות גמר העוסקות ב-DAC, לכידה מבוססת אוקיינוס, מינרליזציה ועוד xprize.org. הזוכה (יוכרז ב-2025) חייב להדגים הסרה של 1,000 טון CO₂ ונתיב ישים להתרחבות למיליון טון בשנה. התחרות הזו עוררה יצירתיות והביאה לכך שקבוצות כמו Heirloom, Carbfix ואחרות זכו להבלטה ולמימון cen.acs.org.

לסיכום, מבנים וטכנולוגיות חדשות ללכידת CO₂ צצים במהירות – מקריסטלי COF מתקדמים שמתפקדים כסופר-ספוגים ל-CO₂ news.berkeley.edu, ועד פרויקטי הנדסה ענקיים שמטרתם לשאוב פחמן מהשמיים בקנה מידה של מגה-טון climeworks.com. כל אחד מהם תורם חלק לפתרון פאזל ייצוב האקלים. הטון בקרב מומחים הוא של "אופטימיות זהירה." נכון, לכידת פחמן היא מורכבת טכנית ויקרה כיום, אך ההתקדמות של 2024–2025 מראה שהיצירתיות האנושית מכרסמת באתגרים הללו. כפי שפרופ' יאגי אמר על שילוב AI עם כימיה לעיצוב סופחים טובים יותר, "אנחנו מאוד, מאוד נרגשים" news.berkeley.edu – וההתרגשות הזו מתחילה להיות משותפת למדעני אקלים, מהנדסים, משקיעים ומקבלי החלטות שרואים בלכידת פחמן כלי חיוני להעברת כוכב בר-חיים לדורות הבאים.

לכידת פחמן לבדה לא תציל את העולם, אך היא יכולה לקנות לנו זמן ולהפחית זיהום ישן בזמן שאנו עושים את העבודה הקשה של הפחתת פליטות הפחמן. עם טכנולוגיות פורצות דרך שכבר בידינו ועוד באופק, הרעיון התיאורטי של ניקוי האטמוספירה שלנו הופך למציאות. השנים הקרובות יהיו קריטיות לפריסת הפתרונות הללו בקנה מידה רחב – ואם נצליח, ייתכן שדורות העתיד יביטו לאחור ויזהו תקופה זו כזריחה של עידן חדש של סילוק פחמן, כאשר האנושות החלה ממש לשפשף את השמים כדי לסייע בשיקום איזון אקלימי בטוח.

מקורות: מחקר וחדשות על לכידת פחמן (2024–2025) news.berkeley.edu, pme.uchicago.edu, ccsnorway.com, climeworks.com, 1pointfive.com, atoco.com, reuters.com, הודעות ממשלתיות ופרשנות מומחים energy.gov, news.berkeley.edu, energiesmedia.com, man-es.com, והערכות אקלים של ה-IPCC news.berkeley.edu, reuters.com.