Клаус Лакнер

Клаус Лакнер (нем. Klaus Lackner; род. 2 мая 1956, Мюнхен, ФРГ) — немецкий и американский учёный, физик и инженер, профессор Школы устойчивого развития и инженерии имени Джулиуса и Этель Розенберг при Университете штата Аризона. Наиболее известен как пионер в области прямого улавливания углекислого газа из атмосферы (DAC — Direct Air Capture) и разработки искусственных деревьев («механических деревьев») для связывания CO₂. Лакнер является одним из основателей Центра исследований углерода (Center for Negative Carbon Emissions) и соавтором концепции «углеродного менеджмента» как подхода к решению проблемы изменения климата.

Биография

Клаус Лакнер родился 2 мая 1956 года в Мюнхене, ФРГ. В 1982 году окончил Мюнхенский технический университет, получив диплом по физике. В 1988 году защитил докторскую диссертацию по теоретической физике в Гейдельбергском университете. После защиты работал в Институте ядерной физики Общества Макса Планка в Гейдельберге, где занимался исследованиями в области физики элементарных частиц и нейтринной астрономии.

В 1990-х годах Лакнер переключил сферу научных интересов на проблемы энергетики и климата. В 1998 году он переехал в США, где начал работу в Национальной лаборатории Лос-Аламоса (Лос-Аламос, штат Нью-Мексико). В Лос-Аламосе он возглавил группу, которая занималась моделированием глобальных углеродных циклов и разработкой технологий улавливания CO₂. В 2000 году Лакнер совместно с коллегами опубликовал первую концептуальную работу, в которой предложил идею «искусственных деревьев» — устройств, способных извлекать углекислый газ непосредственно из воздуха.

С 2004 года Лакнер является профессором Университета штата Аризона (Темпе, Аризона). В 2007 году он основал Центр исследований углерода (Center for Negative Carbon Emissions), который стал одной из ведущих мировых площадок по разработке технологий отрицательных выбросов. В 2015 году Лакнер получил премию «Прорыв» (Breakthrough Prize) в области экологии за вклад в развитие методов улавливания углерода.

В 2020-х годах Лакнер активно участвовал в коммерциализации технологии: его разработки легли в основу стартапа Carbon Collect Limited, который в 2021 году запустил пилотный проект «Механическое дерево» в Темпе (Аризона). Учёный продолжает научную и преподавательскую деятельность, читает лекции по устойчивому развитию и климатической инженерии.

Научные достижения и концепции

Прямое улавливание CO₂ из атмосферы

Лакнер считается одним из основоположников направления прямого улавливания углекислого газа из воздуха (DAC). В отличие от традиционных методов улавливания на источниках выбросов (например, на электростанциях), DAC предполагает извлечение CO₂ из атмосферы, где его концентрация составляет около 420 ppm (0,042 %). Лакнер предложил использовать сорбенты на основе гидроксидов натрия или калия, которые химически связывают CO₂ с образованием карбонатов. Затем сорбент регенерируется нагреванием, высвобождая концентрированный CO₂, который может быть захоронен или использован в промышленности.

Механические деревья

Ключевое изобретение Лакнера — «механическое дерево» (Mechanical Tree). Это устройство высотой около 10 метров, состоящее из вертикальных пластин, покрытых сорбентом. Пластины пассивно поглощают CO₂ из воздуха за счёт естественного ветра (без принудительной вентиляции), что снижает энергозатраты. Когда сорбент насыщается, пластины опускаются в герметичную камеру, где нагреваются до 80–100 °C, высвобождая CO₂. Одно механическое дерево способно улавливать около 1 тонны CO₂ в сутки при оптимальных условиях. В 2021 году прототип был установлен в Аризоне; по данным разработчиков, устройство работает автономно на солнечной энергии.

Углеродный менеджмент

Лакнер является сторонником концепции «углеродного менеджмента» (carbon management), которая предполагает не только улавливание CO₂, но и его долгосрочное хранение (секвестрацию) или использование в качестве сырья. Он выступает за создание глобальной инфраструктуры для захоронения углерода, включая подземные геологические формации (например, истощённые нефтяные и газовые месторождения) и минерализацию. По мнению Лакнера, DAC должна стать частью «отрицательных выбросов» (negative emissions), необходимых для достижения целей Парижского соглашения по климату.

Критика и ограничения

Технологии Лакнера подвергаются критике по нескольким причинам:

• Энергоёмкость: регенерация сорбента требует значительного количества тепловой энергии, что может снижать экологическую эффективность, если энергия получается из ископаемых источников.
• Стоимость: по оценкам 2020-х годов, стоимость улавливания одной тонны CO₂ с помощью DAC составляет от 100 до 600 долларов США, что значительно выше, чем улавливание на источниках выбросов (20–50 долларов за тонну).
• Масштабируемость: для существенного влияния на климат потребуется установка миллионов механических деревьев, что требует огромных территорий и инвестиций.
• Отвлечение ресурсов: некоторые экологи считают, что развитие DAC может отвлекать внимание и средства от более эффективных мер сокращения выбросов (например, перехода на возобновляемую энергию).

Лакнер в ответ на критику отмечает, что DAC не является альтернативой сокращению выбросов, а дополняет его, и что технологии будут дешеветь по мере масштабирования.

Основные публикации

Лакнер является автором и соавтором более 100 научных статей и нескольких книг. Наиболее значимые работы:

• Lackner, K. S. (2003). «A Guide to CO₂ Sequestration». Science, 300(5626), 1677–1678.
• Lackner, K. S. (2009). «Capture of Carbon Dioxide from Ambient Air». European Physical Journal Special Topics, 176(1), 93–106.
• Lackner, K. S. (2010). «Washing Carbon Out of the Air». Scientific American, 302(6), 66–71.
• Lackner, K. S. (2013). «The Thermodynamics of Direct Air Capture of Carbon Dioxide». Energy, 50, 38–46.

Признание и награды

• Премия «Прорыв» в области экологии (2015) — за новаторские работы по улавливанию углерода.
• Член Американского геофизического союза (AGU) и Американского химического общества (ACS).
• Включён в список «100 самых влиятельных людей в области климата» по версии журнала Time (2021).

Влияние на отрасль

Идеи Лакнера стимулировали развитие коммерческих проектов DAC по всему миру. В 2021 году компания Carbon Engineering (Канада) запустила крупнейший завод DAC в Британской Колумбии, а швейцарская компания Climeworks открыла завод в Исландии (проект Orca). Хотя эти проекты не используют механические деревья Лакнера, они основаны на тех же принципах химической сорбции. В России технология DAC пока не получила широкого распространения, однако в 2022 году в Сколковском институте науки и технологий начались экспериментальные исследования по улавливанию CO₂ из воздуха с использованием мембранных и сорбционных методов.

Источники

• Lackner, K. S. (2009). «Capture of Carbon Dioxide from Ambient Air». European Physical Journal Special Topics, 176(1), 93–106.
• Lackner, K. S. (2010). «Washing Carbon Out of the Air». Scientific American, 302(6), 66–71.
• «Mechanical Tree: A New Approach to Direct Air Capture». Arizona State University, 2021.
• «Direct Air Capture: A Key Technology for Net Zero». International Energy Agency, 2022.
• «Klaus Lackner: The Man Who Would Build a Mechanical Forest». The Guardian, 2019.
• «Carbon Dioxide Removal: A Review of Technologies and Costs». National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine, 2019.