دورة الكربون: من الانبعاثات الى التخزين

دورة الكربون: من الانبعاثات الى التخزين

توضح هذه الصورة دورة الكربون في بيئتنا ، وتسلط الضوء على المراحل الرئيسية لالتقاط الكربون وتخزينه أو الاستفادة منه في عمليات الانتاج. على يمين الصورة ، نرى المصادر التي تطلق ثاني أكسيد الكربون في الهواء وخاصة المصانع. وهذا يمثل المشكلة – الكثير من الكربون يدخل غلافنا الجوي. يوضح الجزء التالي من الصورة التقاط الكربون. هنا ، تُرى الآلات تمتص ثاني أكسيد الكربون من الهواء ، مما يساعد على تقليل المشكلة. يوضح منتصف الصورة مراحل ضغط الكربون والنقل. بمجرد التقاط الكربون ، يتم ضغطه في شكل أصغر وأكثر قابلية للإدارة ويتم نقله عبر خطوط الأنابيب أو في المركبات. بعد ذلك ، نرى استخدام الكربون. يوضح هذا الجزء من الصورة كيف يمكن إعادة استخدام الكربون الملتقط في مختلف الصناعات. أخيرًا ، يصور الجانب الايسر من الصورة تخزين الكربون. هنا ، يتم تخزين الكربون بأمان تحت الأرض ، مما يمنعه من المساهمة في ظاهرة الاحتباس الحراري. في الخلاصة ، هذه الصورة هي دليل بسيط لكيفية إدارة الكربون لمحاربة تغير المناخ.

نظرة عامة على تقنيات التقاط الكربون

تقنية التقاط الكربون هي طريقة نستخدمها لانتزاع ثاني أكسيد الكربون (CO2) من الهواء ، وضغطه في شكل أصغر ، ثم تخزينه في مكان آمن. المصانع ومحطات الطاقة تطلق الكثير من ثاني أكسيد الكربون ، وهو أمر غير جيد لكوكبنا. لذلك ، نحاول التقاطه وتخزينه في مكان ما لا يمكن أن يسبب أي ضرر. يمكن تخزين ثاني أكسيد الكربون الملتقط في أماكن مثل حقول النفط والغاز القديمة أو حتى في أعماق الأرض. توجد عدة تقنيات مختلفة للقيام بذلك ، وهي تنقسم عادةً إلى ثلاث تقنيات وهي:

التقاط ما بعد الاحتراق: تعمل هذه التقنية بعد حرق الوقود الأحفوري وتوليد الطاقة. في هذه العملية ، يتم فصل ثاني أكسيد الكربون عن الغازات الأخرى الناتجة أثناء الاحتراق. فكر في الأمر كنظام ترشيح ، مع مذيبات خاصة تعمل كمنخل يفصل ثاني أكسيد الكربون. هذه التقنية هي خيار شائع لمحطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم والغاز الطبيعي.

التقاط ما قبل الاحتراق: تدخل هذه العملية قبل أن يتم حرق الوقود الأحفوري بالكامل. بعبارات أبسط ، إنها مثل المعالجة المسبقة للوقود. يتفاعل الوقود مع البخار أو الهواء أو الأكسجين ويتحول إلى خليط من أول أكسيد الكربون والهيدروجين. يتم بعد ذلك تحويل أول أكسيد الكربون إلى ثاني أكسيد الكربون المنفصل عن الهيدروجين. يمكن استخدام الهيدروجين المفصول لتوليد الطاقة أو الحرارة. بينما تتطلب هذه الطريقة مزيدًا من الاستثمار مقدمًا ، فقد تكون أكثر كفاءة على المدى الطويل.

التقاط اثناء الاحتراق: تتضمن هذه العملية حرق الوقود في محيط من الأكسجين النقي أو خليط من الأكسجين والغازات المعاد تدويرها. ينتج عن هذه المحيط الفريد خليط غازي يتكون في الغالب من بخار الماء وتركيز عالٍ من ثاني أكسيد الكربون. تتضمن الخطوات التالية تبريد الغاز لتكثيف بخار الماء ، تاركًا وراءه تيارًا نقيًا تقريبًا من ثاني أكسيد الكربون. هذه الطريقة فعالة بشكل خاص للصناعات التي تهدف إلى احتجاز ثاني أكسيد الكربون عالي التركيز.

الرأي العام والمخاوف البيئية المحيطة بتكنولوجيا التقاط الكربون

كل تكنولوجيا جديدة تثير بعض القلق العام، والشكوك التنظيمية في مراحلها الأولى، وتكنولوجيا الالتقاط على الكربون ليست استثناءً. القلق الرئيسي يتعلق بتخزين ثاني أكسيد الكربون والتأثير البيئي المحتمل الذي قد يسببه. بينما تم تعديل القوانين الدولية مؤخرًا للسماح بتخزين ثاني أكسيد الكربون في البحر، لا تزال هناك مخاوف تتعلق بمسؤولية التخزين، ومراقبة ونقل ثاني أكسيد الكربون. حتى الآن، لا تزال المناقشات جارية في بعض الدول، مثل الولايات المتحدة، بسبب الرأي العام المختلط حول تكنولوجيا التقاط الكربون، والذي يعتقد أنه مرتبط بنقص الوعي العام.

في بعض المجتمعات حيث تم اقتراح مشاريع تخزين ثاني أكسيد الكربون ، و أعرب أصحاب المصلحة المحليون عن مخاوفهم بشأن المخاطر المحتملة.

وعلى الرغم من قدرة تقنية احتجاز الكربون وتخزينه على تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بشكل ملحوظ من الصناعات ، إلا أنها تمثل مخاطر بيئية ، لا سيما من التسربات المحتملة أثناء نقل ثاني أكسيد الكربون أو من مواقع التخزين. يمكن أن يشكل تسرب ثاني أكسيد الكربون مخاطر مماثلة لتسرب الغاز الطبيعي. على الرغم من أن ثاني أكسيد الكربون غير قابل للاشتعال ، إلا أن التركيزات العالية يمكن أن تؤدي إلى الاختناق.

علاوة على ذلك ، هناك اعتبارات بيئية إضافية تتعلق بالية التقاط ثاني أكسيد الكربون وتخزينه. وتشمل هذه الاعتبارات استخدام المذيبات لالتقاط ثاني أكسيد الكربون  و الطاقة اللازمة لتشغيل نظام الالتقاط. لذلك وضعت العديد من البلدان معايير لنقل وتخزين ثاني أكسيد الكربون للتخفيف من هذه المخاطر.

يتطلب إدخال أي تقنية جديدة توازنًا دقيقًا بين التقدم التقني والسلامة. وسيعتمد انتشار  تكنولوجيا التقاط الكربون على تعزيز الفهم العام ووضع أطر تنظيمية شاملة.

و في إنجاز مهم ، طور فريق من المهندسين في جامعة سينسيناتي طريقة جديدة لتحويل ثاني أكسيد الكربون تعد بأن تكون أكثر قابلية للتطبيق اقتصاديًا لمختلف الصناعات. يستخدم هذا الإجراء الرائد نظامًا كهروكيميائيًا يحول الانبعاثات الضارة من محطات الطاقة والمواد الكيميائية إلى منتجات ثانوية قيمة ، مما يمهد الطريق لإنشاء مواد جديدة.

في هذا النهج المبتكر يوجد تفاعل متتالي من خطوتين. يتم تحويل ثاني أكسيد الكربون مبدئيًا إلى أول أكسيد الكربون ، والذي يتحول لاحقًا إلى إيثيلين. يعتبر الإيثيلين مركبًا عضويًا صناعيًا حيويًا ، وغالبًا ما يطلق عليه اسم المادة الكيميائية الأكثر أهمية في العالم. إنها تلعب دورًا لا غنى عنه في إنتاج مجموعة واسعة من المنتجات ، بما في ذلك مختلف أنواع البلاستيك وأكسيد الإيثيلين والبولي إيثيلين والكحول والمطاط. توجد هذه في العناصر اليومية مثل زجاجات المياه وأنابيب PVC والمنسوجات والإطارات والعزل.

تتمثل إحدى الفوائد المهمة لهذه العملية ذات المرحلتين في أنها تعزز كلاً من انتقائية الإيثيلين والإنتاجية الإجمالية لإجراء التحويل. توفر هذه الطريقة القابلة للتكيف مع التفاعلات المختلفة بفضل هيكلها الكهربائي البسيط. إنه يقدم مستقبلًا واعدًا حيث يمكن للصناعات أن تقلل من انبعاثات الكربون مع تحقيق الربح ، وبالتالي معالجة أحد العوائق الرئيسية لتقنيات احتجاز الكربون الحالية.

ومع ذلك ، من المهم ملاحظة أن الطريقة لا تخلو من التحديات. تتطلب العملية الحالية طاقة أكثر مما تنتجه في الإيثيلين. في حين قطع الفريق خطوات كبيرة في تحسين الإجراء ، هناك حاجة إلى مزيد من العمل لتحسين كفاءته. قد يكون إدخال محفز أكثر فعالية من النحاس هو المفتاح لحل هذه المشكلة الاقتصادية.

ترقبوا المزيد من التحديثات حول هذه التطورات العلمية الرائدة ونحن نواصل تغطية أحدث الابتكارات الصناعية والعلمية.