ماذا لو كان من الممكن مص كل الملوثات الضارة من الهواء حتى لا تكون مصدر إزعاج؟ ماذا لو كان من الممكن أيضًا تحويل هذه الملوثات الجوية مرة أخرى إلى وقود أحفوري ، أو ربما وقود حيوي صديق للبيئة؟ فلماذا ، يمكننا أن نقلق أقل بكثير بشأن الضباب الدخاني وأمراض الجهاز التنفسي والتأثيرات التي تركّزها هذه الغازات على الكوكب.
هذا هو أساس احتجاز الكربون ، وهو مفهوم جديد نسبيًا حيث يتم احتجاز ثاني أكسيد الكربون في المصادر الثابتة - مثل المصانع ، مصانع الغاز الطبيعي ، مصانع الوقود ، المدن الكبرى ، أو أي مكان آخر حيث من المعروف عن وجود تركيزات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون . يمكن بعد ذلك تخزين CO2 هذا للاستخدام في المستقبل ، أو تحويله إلى وقود حيوي ، أو ببساطة إعادته إلى الأرض حتى لا يدخل الغلاف الجوي.
وصف:
مثل العديد من التطورات الأخيرة الأخرى ، يعتبر احتجاز الكربون جزءًا من مجموعة جديدة من الإجراءات التي تُعرف مجتمعة بالهندسة الجيولوجية. الغرض من هذه الإجراءات هو تغيير المناخ لمواجهة آثار الاحترار العالمي ، بشكل عام من خلال استهداف أحد غازات الدفيئة الرئيسية. كانت التكنولوجيا موجودة لبعض الوقت ، ولكن تم اقتراحها فقط في السنوات الأخيرة كوسيلة لمكافحة تغير المناخ أيضًا.
في الوقت الحالي ، يُستخدم احتجاز الكربون في أغلب الأحيان في المصانع التي تعتمد على حرق الوقود الأحفوري لتوليد الكهرباء. تتم هذه العملية بإحدى الطرق الأساسية الثلاث - ما بعد الاحتراق ، وما قبل الاحتراق ، واحتراق وقود الأكسجين. يتضمن ما بعد الاحتراق إزالة ثاني أكسيد الكربون بعد حرق الوقود الأحفوري وتحويله إلى غاز مدخنة يتكون من ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء وثاني أكسيد الكبريت وأكسيد النيتروجين.
عندما تنتقل الغازات عبر مدخنة أو مدخنة ، يتم التقاط CO² بواسطة "مرشح" يتكون في الواقع من مذيبات تستخدم لامتصاص CO2 وبخار الماء. هذه التقنية فعالة في أنه يمكن تعديل هذه المرشحات إلى المصانع القديمة ، وتجنب الحاجة إلى إصلاح مكلف لمحطة طاقة.
الفوائد والتحديات:
كانت نتائج هذه العمليات مشجعة حتى الآن - والتي تفتخر بإمكانية إزالة ما يصل إلى 90٪ من ثاني أكسيد الكربون من الانبعاثات (اعتمادًا على نوع المصنع والطريقة المستخدمة). ومع ذلك ، هناك مخاوف من أن بعض هذه العمليات تضيف إلى التكلفة الإجمالية واستهلاك الطاقة لمحطات الطاقة.
وفقًا لتقرير عام 2005 الصادر عن الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC) ، تتراوح التكاليف الإضافية من 24 إلى 40٪ لمحطات توليد الطاقة بالفحم ، و 11 إلى 22٪ لمحطات الغاز الطبيعي ، و 14 إلى 25٪ لدورة التغويز المشترك التي تعتمد على الفحم أنظمة. كما أن استهلاك الطاقة الإضافي يخلق المزيد في طريق الانبعاثات.
بالإضافة إلى ذلك ، في حين أن عمليات CC قادرة على تقليل ثاني أكسيد الكربون بشكل كبير ، فإنها يمكن أن تضيف ملوثات أخرى إلى الهواء. تعتمد كميات أنواع الملوثات على التكنولوجيا وتتراوح من الأمونيا وأكاسيد النيتروجين (NO و NO²) إلى أكاسيد الكبريت وأكاسيد الكبريت (SO ، SO² ، SO³ ، S²O ، S²O³ ، إلخ.). ومع ذلك ، يقوم الباحثون بتطوير تقنيات جديدة يأملون أن تقلل من كل من التكاليف والاستهلاك ولا تولد ملوثات إضافية.
أمثلة:
مثال جيد على عملية احتجاز الكربون هو مشروع بترو نوفا ، وهو محطة طاقة تعمل بالفحم في تكساس. بدأ تطوير هذا المصنع من قبل وزارة الطاقة الأمريكية (DOE) في عام 2014 لاستيعاب أكبر عملية التقاط الكربون بعد الاحتراق في العالم.
بناء على المرشحات التي من شأنها التقاط الانبعاثات ، والبنية التحتية التي ستعيدها إلى الأرض ، تقدر وزارة الطاقة أن هذه العملية ستكون قادرة على التقاط 1.4 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون2 التي كان يمكن إطلاقها في الهواء.
في حالة الاحتراق المسبق ، يتم احتجاز ثاني أكسيد الكربون قبل حرق الوقود الأحفوري. هنا ، يتم تسخين الفحم أو الزيت أو الغاز الطبيعي في أكسجين نقي ، مما يؤدي إلى مزيج من أول أكسيد الكربون والهيدروجين. ثم يتم معالجة هذا المزيج في محول حفاز بالبخار ، والذي ينتج بعد ذلك المزيد من الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون.
ثم يتم تغذية هذه الغازات في قوارير حيث يتم معالجتها بالأمين (الذي يرتبط ب CO2 وليس الهيدروجين) ؛ ثم يتم تسخين الخليط ، مما يتسبب في ارتفاع ثاني أكسيد الكربون حيث يمكن جمعه. في العملية النهائية (احتراق وقود الأكسجين) ، يتم حرق الوقود الأحفوري في الأكسجين ، مما يؤدي إلى خليط غاز من البخار و CO². يتم فصل البخار وثاني أكسيد الكربون عن طريق تبريد وضغط تيار الغاز ، وبمجرد فصله ، تتم إزالة CO².
وتشمل الجهود الأخرى في احتجاز الكربون بناء هياكل حضرية مع مرافق خاصة لاستخراج ثاني أكسيد الكربون من الهواء. تشمل الأمثلة على ذلك Torre de Especialidades في مكسيكو سيتي - وهو مستشفى محاط بواجهة 2500 متر مربع تتكون من Prosolve370e. تم تصميم هذه الواجهة ذات الشكل الخاص من قبل شركة Elegant Embellishments ومقرها برلين ، وهي قادرة على توجيه الهواء عبر شبكاتها وتعتمد على العمليات الكيميائية لتصفية الضباب الدخاني.
من المتوقع أيضًا أن يتم تجهيز مشروع Phoenix Towers - وهو مشروع مخطط لسلسلة من الأبراج في ووهان ، الصين (والتي ستكون أيضًا أطول برج في العالم) - بعملية التقاط الكربون. كجزء من رؤية المصممين لإنشاء مبنى طويل القامة ومستدام بشكل مثير للإعجاب ، تشمل هذه طلاء خاص على خارج الهياكل التي ستسحب CO² من هواء المدينة المحلية.
ثم هناك فكرة "الأشجار الاصطناعية" التي طرحها البروفيسور كلاوس لاكنر من قسم الأرض والهندسة البيئية في جامعة كولومبيا. تتكون هذه "الأشجار" من سعف بلاستيكية مغلفة براتنج يحتوي على كربونات الصوديوم - والتي عند دمجها مع ثاني أكسيد الكربون تخلق بيكربونات الصوديوم (المعروفة أيضًا باسم صودا الخبز) - تستهلك هذه "الأشجار" ثاني أكسيد الكربون بنفس الطريقة التي تستهلكها الأشجار الحقيقية.
نسخة فعالة من نفس التقنية تستخدم لفرك CO² من الهواء في الغواصات والمكوكات الفضائية ، ثم يتم تنظيف السعف باستخدام الماء الذي ، عند دمجه مع بيكربونات الصوديوم ، ينتج عنه حل يمكن تحويله بسهولة إلى وقود حيوي.
في جميع الحالات ، تأتي عملية التقاط الكربون لإيجاد طرق لإزالة الملوثات الضارة من الهواء لتقليل البصمة البشرية. يدخل التخزين وإعادة الاستخدام أيضًا في المعادلة على أمل منح الباحثين مزيدًا من الوقت لتطوير مصادر طاقة بديلة.
لقد كتبنا العديد من المقالات المثيرة للاهتمام حول احتجاز الكربون هنا في مجلة الفضاء. إليك ما هو ثاني أكسيد الكربون ؟، ما الذي يسبب تلوث الهواء ؟، وماذا لو أحرقنا كل شيء؟
لمزيد من المعلومات حول كيفية عمل Carbon Capture ، تأكد من التحقق من هذا الفيديو من منظمة Carbon Capture and Storage:
إذا كنت ترغب في الحصول على مزيد من المعلومات حول Earth ، فراجع دليل استكشاف النظام الشمسي على الأرض التابع لناسا. وإليك رابط إلى مرصد الأرض التابع لناسا.
لدينا أيضًا حلقات مسبقة لعلم الفلك تدور حول كوكب الأرض وتغير المناخ. استمع هنا ، الحلقة 51: الأرض ، الحلقة 308: تغير المناخ.
مصادر:
- ويكيبيديا - احتجاز الكربون وتخزينه
- جمعية تخزين التقاط الكربون - ما هو احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه؟
- حقائق خضراء - التقاط وتخزين ثاني أكسيد الكربون
- معهد CCS العالمي - ما هو CCS؟
