متنوع

التقاط ثاني أكسيد الكربون للتخفيف من آثار تغير المناخ

التقاط ثاني أكسيد الكربون للتخفيف من آثار تغير المناخ

إن التقاط وتخزين ثاني أكسيد الكربون (CO2) ، الذي يُطلق عليه أيضًا العزل ، هو عملية تتكون من فصل المركب عن المصادر الصناعية ومصادر الطاقة ، ونقله إلى مكان سيتم تخزينه فيه ، وعزله على المدى الطويل. يمكن التقاط الكربون إما قبل الاحتراق أو بعد الاحتراق.

لا يزال احتجاز الكربون كوسيلة للتخفيف من آثار الاحترار العالمي تقنية بها العديد من الأسئلة التي لم تتم الإجابة عليها ، من أجل أن تكون قابلة للتطبيق ، من وجهة النظر الاقتصادية باعتبارها البيئة.

نمت المعرفة بآثار تغير المناخ الناتج عن الأنشطة البشرية بسرعة خلال السنوات الماضية. عززت هذه المعرفة البحث في خيارات لتخفيف الآثار المحتملة لانبعاثات الكربون على البيئة.

ذات صلة: يعتقد العلماء أننا سنحتاج إلى تقنية التقاط الكربون بحلول عام 2030

يتم تقديم التقاط وتخزين ثاني أكسيد الكربون كخيار واحد في قائمة الإجراءات لتقليل أو تثبيت الزيادة في تركيزات غازات الدفيئة في الغلاف الجوي. تشمل الخيارات الأخرى تخفيضات النمو ، وتحسين كفاءة الطاقة ، والتحول إلى أنواع الوقود الأقل كثافة في الكربون ، واستخدام مصادر الطاقة المتجددة ، وتقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري الأخرى ، من بين أمور أخرى.

ومن الأمثلة على هذا البحث ونشاط جمع المعلومات الدورة الثامنة للفريق العامل الثالث التابع للهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC) ، التي انعقدت في مونتريال في سبتمبر 2005. هذا الفريق العامل ، كجزء من الفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ ، مسؤول لتقييم المعلومات المتاحة عن تغير المناخ.

وتتركز أنشطتها على الجوانب العلمية والتقنية والبيئية والاقتصادية والاجتماعية للتخفيف من آثار تغير المناخ.

يأتي احتجاز الكربون مع نصيبه العادل من المشاكل

تحاول هذه المقالة استكشاف بعض المشكلات المرتبطة باحتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه. على عكس ما تتوقعه الصناعة ، وخاصة صناعة الفحم ، لا يمكن استخدام توافر تكنولوجيا احتجاز الكربون كذريعة لمواصلة حرق الوقود الأحفوري.

تشمل عيوب التكنولوجيا عدم القدرة على تعديل النباتات القديمة للسماح بالتقاط ما قبل الاحتراق ، وهو أكثر كفاءة بكثير من الالتقاط بعد الاحتراق ؛ إمكانية التسرب من مرافق التخزين ؛ ارتفاع تكاليف الطاقة للعملية ؛ والتكاليف المرتفعة لاستخدام عمليات احتجاز الكربون الحالية.

ومع ذلك ، على الرغم من هذه العيوب ، لا يزال يتم تقديم احتجاز وتخزين ثاني أكسيد الكربون كخيار مع إمكانية المساعدة في تقليل الكمية الإجمالية لانبعاثات غازات الاحتباس الحراري. ومن المتوقع أن تعتمد جدوى استخدامه على النضج التقني ، والتكاليف ، والإمكانيات الكلية ، وانتشار التكنولوجيا ونقلها إلى البلدان النامية ، والجوانب القانونية وكذلك الظروف البيئية.

يمكن أن يعتمد استخدامه أيضًا بشكل كبير على الرأي العام ، واستعداد الناس لدفع المزيد مقابل طاقتهم.

ومع ذلك ، فإنه لا يزال بعيدًا عن كونه الحل النهائي لمشاكل المناخ. تتمثل إحدى مشكلات عزل الكربون في خطط تخزين ثاني أكسيد الكربون تحت المحيط. يعتقد بعض الخبراء أن ثاني أكسيد الكربون المستعاد يمكن إلقاؤه مباشرة في المحيط ، على أعماق أكبر من 11482 قدم (3500 متر). النظرية هي أن ثاني أكسيد الكربون سوف ينضغط ويسقط في قاع المحيط. ومع ذلك ، فإن تخزين الكربون في المحيطات لم يتم اختباره إلى حد كبير ، ومن الصعب اختباره دون المخاطرة بسلامة الحياة البحرية.

هناك خيار تخزين آخر ، يسمى العزل الجيولوجي ، ويحقن ثاني أكسيد الكربون في التكوينات الصخرية تحت سطح الأرض. تحتوي هذه الخزانات الطبيعية على صخور علوية تشكل مانع تسرب ، مما يحافظ على احتواء الغاز. وجد الباحثون أيضًا أنه عندما يتم حقن ثاني أكسيد الكربون في البازلت ، فإنه يتحول في النهاية إلى حجر جيري ، مما يؤدي أساسًا إلى تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى صخور.

يتم استخدام مكامن النفط والغاز بالفعل لتخزين ثاني أكسيد الكربون ، حيث تتكون من طبقات من التكوينات الصخرية المسامية التي احتجزت بالفعل النفط والغاز. ومع ذلك ، فإن الكربون المحتجز في الخزانات ، خاصة في مناجم الفحم المهجورة ، يمكن إطلاقه من خلال الشقوق ثم إعادة دخوله إلى الغلاف الجوي.

تم بالفعل استخدام تقنيات التقاط الكربون لفترة طويلة كمنتج ثانوي للعمليات الصناعية ولتعزيز استخراج النفط والغاز.

في احتجاز الكربون بعد الاحتراق ، يتم التقاط ثاني أكسيد الكربون بعد حرق الوقود الأحفوري. ينتج عن حرق الوقود الغازات ، بما في ذلك ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء وثاني أكسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين. يتم فصل ثاني أكسيد الكربون واحتجازه من هذه الغازات. تُستخدم هذه العملية بالفعل لإزالة ثاني أكسيد الكربون من الغاز الطبيعي ويمكن إجراؤها عن طريق تعديل محطات توليد الطاقة القديمة ، باستخدام مرشح لاحتجاز الغازات.

تُستخدم هذه العملية بالفعل لإزالة ثاني أكسيد الكربون من الغاز الطبيعي ويمكن إجراؤها عن طريق تعديل محطات توليد الطاقة القديمة ، باستخدام المرشحات الغشائية لاحتجاز الغازات. تعمل هذه المرشحات كمذيب يمتص ثاني أكسيد الكربون من الغازات.

ثم يتم تسخين المرشح لإطلاق بخار الماء من الخليط ، تاركًا وراءه ثاني أكسيد الكربون. يمكن أن يمنع التقاط ما بعد الاحتراق ما يصل إلى 80 إلى 90 بالمائة من انبعاثات الكربون لمحطة توليد الكهرباء ولكنها عملية كثيفة الاستخدام للطاقة للغاية ، وتتطلب ما يصل إلى 40 بالمائة من إجمالي الطاقة في محطات توليد الكهرباء.

في عملية التقاط الكربون قبل الاحتراق ، يتم احتجاز ثاني أكسيد الكربون قبل حرق الوقود الأحفوري. يتم تسخين الوقود أولاً في وجود الأكسجين النقي لتكوين غاز تخليقي ، يُعرف أيضًا باسم غاز التخليق ، وهو خليط من الهيدروجين وأول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون وكميات أصغر من الميثان.

يخضع هذا المزيج بعد ذلك لعملية تحويل تحفيزي باستخدام تفاعل الماء والغاز لإنتاج غاز يتكون من الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون.

عادة ما يتم استخدام مذيب كيميائي يسمى أمين لإزالة ثاني أكسيد الكربون من الغاز. يتحد محلول الأمين مع ثاني أكسيد الكربون ، مما يجعل الخليط أثقل بينما يتسبب في ارتفاع الهيدروجين في الحاوية.

تترك عملية الفصل خليط أمين وثاني أكسيد الكربون في القاع بينما يتم جمع غاز الهيدروجين من أعلى الحاوية ، ويستخدم كوقود للاحتراق.

يتم تسخين خليط المذيب وثاني أكسيد الكربون بشكل أكبر ، مما يؤدي إلى ارتفاع ثاني أكسيد الكربون ويتم تجميعه للضغط والعزل. يتم جمع المحلول الأميني ، كونه أثقل ، في الجزء السفلي لإعادة استخدامه.

تلتقط هذه العملية تركيزًا أعلى بكثير من ثاني أكسيد الكربون مقارنة بما بعد الاحتراق وهي أقل تكلفة ، ولكن لا يمكن استخدامها مع محطات توليد الطاقة القديمة.

مصادرة مكلفة

باستخدام التكنولوجيا الحالية ، تقدر تكاليف الحبس في أي مكان 100 دولار و 300 دولار لكل طن من انبعاثات الكربون التي يتم تجنبها. بالإضافة إلى ذلك ، وفقًا للتقديرات ، يمثل احتجاز ثاني أكسيد الكربون ثلاثة أرباع التكلفة الإجمالية للعزل.

يجب إضافة تكاليف التخزين والنقل والمراقبة إلى التكلفة الإجمالية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن إضافة التقنيات الحالية لالتقاط ثاني أكسيد الكربون إلى عملية إنتاج الكهرباء قد يعني زيادة في تكلفة الكهرباء بين 2.5 و 4 سنتات لكل كيلوواط ساعةحسب نوع العملية.

يجب أن نضع في اعتبارنا أن التكلفة الحالية لإنتاج الكهرباء لمحطة الغاز الجديدة ذات الدورة المركبة تكون بشكل عام بين 3 و 5 سنتات لكل كيلوواط ساعة، في حين أنها تتراوح بين 4 و 5 سنتات لمصنع فحم أكثر حداثة وفوق الحرج.

التطورات في تقنيات احتجاز الكربون

كما يتم اختبار أنواع أخرى من تقنيات احتجاز الكربون. على سبيل المثال ، تستخدم شركة ناشئة في هانتسفيل ، ألاباما مراوح عملاقة تطفو على حاويات الشحن لسحب الهواء فوق المرشحات التي تحبس ثاني أكسيد الكربون من الهواء الخارجي.

في التجارب الأولية ، التقط المشجعون تقريبًا 4000 طن من ثاني أكسيد الكربون كل عام ، تقريبًا نفس الكمية المنبعثة من 870 مركبة. يدير المشروع شركة Global Thermostat ، وهي شركة ناشئة متخصصة في التقاط الهواء المباشر.

إذا تم توسيع نطاقه ودمجه مع التخزين الفعال للكربون ، يمكن أن يساعد التقاط الهواء المباشر في الحد من أسوأ آثار تغير المناخ. كما يتم تطوير التقاط الهواء المباشر من قبل شركات أخرى ، مثل Carbon Engineering ومقرها كولومبيا البريطانية.

ومع ذلك ، انتقد بعض الباحثين في مجال المناخ الاستيلاء المباشر على الهواء ، بحجة أنه لم يتم إثبات فعاليته بعد على نطاق واسع وأنه يعد إلهاءًا عن الحل الحقيقي للحد من النمو - مما يمنح الشركات والبلدان ذريعة لتجنب خفض الانبعاثات بشكل مباشر. يشير آخرون إلى أن هناك حاجة إلى بعض أنواع تقنيات احتجاز الكربون ، حتى لو فعلنا كل شيء ممكن لخفض الانبعاثات والتقاطها.

اتخذت شركة Climeworks السويسرية نهجًا مختلفًا من خلال تطوير طرق لاستخدام ثاني أكسيد الكربون المحتجز والمضغوط كسماد لزراعة المحاصيل في البيوت الزجاجية.

تود الشركة التقاط 1 بالمائة من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون السنوية العالمية بحلول عام 2025.

تشير الإحصاءات إلى أنه في عام 2019 ، تم تسجيل تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي 415 جزء في المليون. هذا هو أعلى مستوى له على الإطلاق ، وهو دليل على إلحاح مثل هذه التطورات.

الكلمات الأخيرة

تغير المناخ مشكلة تزداد يوما بعد يوم. ومع ذلك ، قد يكون احتجاز الكربون وتخزينه طريقة واعدة للمساعدة في التخفيف من بعض هذه المشكلات على المدى الطويل ، إلى جانب التغييرات المنهجية الأخرى.


شاهد الفيديو: A new way to remove CO2 from the atmosphere. Jennifer Wilcox (شهر نوفمبر 2021).