اگر فقط آن آسان بود. اولیویر لو مول / شاترستاک
به گفته یک سازمان بزرگ اخیر سازمان ملل گزارش، اگر ما برای محدود کردن درجه حرارت به 1.5 درجه سانتی گراد و جلوگیری از اثرات فاجعه بار از تغییرات آب و هوایی، ما نیاز به کاهش CO2 جهانی CO 2 به صفر خالص توسط 2050. این به معنای حذف سریع سوخت فسیلی است - اما برای کاهش این انتقال و جبران کردن مناطقی که در حال حاضر جایگزینی برای سوختگی وجود ندارد، باید CO2 را از اتمسفر حذف کنیم. کاشت درختان و تجدید حیات یک بخش بزرگی از این راه حل، اما ما برای جلوگیری از تجزیه آب و هوا، به شدت نیاز به کمک های تکنولوژیک بیشتری داریم.
بنابراین زمانی که خبرهای اخیر نشان دادند که شرکت کربن کانادا در کانادا چندین شناخته شده شیمی را برای جذب CO₂ از اتمسفر با هزینه کمتر از 100 یک تن به ارمغان آورده است، بسیاری از منابع رسانه ای این نقطه عطف را به عنوان یک گلوله جادویی. متاسفانه، تصویر بزرگ به اندازه ساده نیست. درست است که توازن را از منبع کربن به سینک کربن برمی انگیزد، کسب و کار حساس است، و ما فکر می کنیم که هزینه های انرژی و احتمالا استفاده های پایین دست از CO₂ گرفته شده، بدین معنی است که "گلوله" مهندسی کربن چیزی جز سحر و جادو نیست.
با توجه به این که CO₂ فقط برای 0.04٪ از مولکول ها در هوا ما حساب می شود، جذب آن ممکن است شگفت آور تکنولوژیکی باشد. اما از زمان قرن 18، شیمیدانان آن را در مقیاس های کوچک انجام داده اند، و حتی می توانند با استفاده از منابع سخت افزاری محلی حتی با ناکارآمدی کار کنند.
به عنوان دانش آموزان شیمی دانشکدۀ دندانپزشکی، CO₂ با آب لیمو آب (محلول هیدروکسید کلسیم) واکنش نشان می دهد تا کربنات کلسیم نامحلول در شیر سفید سفید شود. هیدروکسید های دیگر CO₂ را به همان شکل جذب می کنند. هیدروکسید لیتیم پایه و اساس بود جذب CO₂ که فضانوردان را در Apollo 13 زنده نگهداشته و هیدروکسید پتاسیم CO2 را به طرز موثری جذب می کند که می تواند برای اندازه گیری محتوای کربن یک ماده احتراق استفاده شود. دستگاه 19-X قرن نوزدهم که در این روش دوم استفاده شده است، همچنان بر علامت انجمن شیمی شیمی آمریکا تأثیر دارد.
متأسفانه، این مسئله در مقیاس کوچک نیست - اکنون ما نیاز به گرفتن میلیاردها تن CO₂ و سریع داریم.
تکنیک مهندسی کربن شیمیایی هیدروکسید در بهترین حالت است. در خلبان آن در بریتیش کلمبیا، هوا توسط طرفداران بزرگ کشیده می شود و در معرض هیدروکسید پتاسیم قرار می گیرد که CO2 واکنش می دهد تا کربنات پتاسیم محلول را واکنش دهد. سپس این محلول با هیدروکسید کلسیم ترکیب شده و کربنات کلسیم جامد و به راحتی جداسازی می شود و همراه با محلول هیدروکسید پتاسیم است که می تواند مورد استفاده مجدد قرار گیرد.
این بخشی از فرایند انرژی نسبتا کمی دارد و محصول آن اساسا سنگ آهک است - اما ساخت کوه های کربنات کلسیم مشکل ما را حل نمی کند. اگرچه كربنات كلسيم در كشاورزي و ساخت و ساز استفاده مي شود، اين فرآيند به عنوان يك منبع تجاري بسيار گران خواهد بود. این نیز یک گزینه عملی برای ذخایر کربن تامین شده توسط دولت نیست، زیرا مقدار زیادی هیدروکسید کلسیم مورد نیاز است. برای انجام عملی، جذب مستقیم هوا نیاز به تولید CO 2 متمرکز به عنوان محصول آن می باشد که می توان آن را با خیال راحت ذخیره و یا استفاده کرد.
بنابراین، کربنات کلسیم جامد به 900 ° C گرم می شود تا CO2 خالص را بازیابی کند. این آخرین مرحله نیاز به مقدار زیادی انرژی دارد. در کل کارخانه کربن مهندسی در زمینه تولید گاز طبیعی کل چرخه تولید نیمی از تن CO₂ برای هر تن از هوا گرفته شده است. کارخانه این CO₂ اضافی را جذب می کند و البته می تواند توسط انرژی های تجدید پذیر برای یک توازن کربن سالم طراحی شود - اما مشکل این است که با تمام گاز دستگیر شده باقی بماند.
Climeworks شرکت راه اندازی سوئیس با استفاده از CO₂ به طور مشابه دستگیر شده است کمک فتوسنتز و بهبود عملکرد محصول در گلخانه های نزدیک، اما تا به حال قیمت در جایی رقابتی نیست. CO₂ را می توان در هر جای دیگر به عنوان تنها یک دهم از خط پایین 100 مهندسی کربن. همچنین راه های بسیار ارزان تر برای دولت ها برای جبران انتشار گازهای گلخانه ای وجود دارد: CO₂ را در منبع انتشاری، که در آن غلظت بسیار بالاتر است، بسیار آسان تر است. بنابراین این تکنولوژی به احتمال زیاد به صنایع با پرتوهای پرقدرت علاقه مند است که ممکن است از CO₂ با اعتبار سبز بهره مند شوند.
به عنوان مثال، یکی از سرمایه گذاران کلیدی در تکنولوژی جذب مهندسی کربن Occidental Petroleum یکی از کاربردهای اصلی است بازیابی نفت پیشرفته مواد و روش ها. در یکی از این روش، CO₂ به چاه های نفتی تزریق می شود تا مقدار نفت خام را افزایش دهد که می تواند به دلیل افزایش فشار خوب و یا بهبود ویژگی های جریان روغن خود بهبود یابد. با این حال، از جمله هزینه های انرژی حمل و نقل و تصفیه این نفت اضافی، با استفاده از تکنولوژی در این راه، احتمالا میزان انتشار خالص را افزایش خواهد داد، و نه کاهش آنها.
یکی دیگر از کلیدی که در مورد عملیات مهندسی کربن سخن گفته است هوا به سوخت فن آوری، که در آن CO₂ به سوخت مایع قابل اشتعال تبدیل می شود، آماده دوباره سوخته است. از لحاظ تئوری این یک چرخه سوخت کربن خالص را فراهم می کند، با این که هر مرحله از فرآیند با انرژی های تجدید پذیر به کار می رود. با این حال، حتی این استفاده هنوز از تکنولوژی انتشار منفی است.
چارچوب های آلی فلزات جامد متخلخل هستند که قادر به جذب CO₂ هستند.
جایگزین امیدوار کننده در افق وجود دارد. چارچوب های آلی فلزات مانند جامدات اسفنجی هستند که سطح سطح CO₂ معادل یک زمین فوتبال را به اندازه یک مکعب شکر. استفاده از این سطوح برای جذب CO₂ نیاز به انرژی کمتری دارد - و شرکت ها در جستجوی پتانسیل تجاری خود را آغاز کرده اند. با این حال، تولید بزرگ در مقیاس کامل نشده است و سوالاتی درمورد پایداری درازمدت آنها برای پروژه های پایدار CO₂، به این معنی است که هزینه های بالای آنها هنوز به دست نیامده است.
با کمترین شانس اینکه تکنولوژی های موجود در آزمایشگاه در دهه آینده برای ضبط مقیاس گایتانون آماده شوند، روش هایی که توسط مهندسی کربن و Climeworks استفاده می شود، بهترین ماست. اما مهم است که به یاد داشته باشید که آنها در هیچ کجا کامل نیستند. به محض این که بتوانیم قادر خواهیم بود ما به روشهای کارآمدتر جذب CO₂ تبدیل شویم. همانطور که دیوید کیت، بنیانگذار مهندسی کربن است اشاره می کندفن آوری حذف کربن توسط سیاست گذاران بیش از حد است و تا به امروز "فوق العاده" کمی از منابع مالی تحقیق دریافت کرده است.
به طور کلی، ما باید از وسوسه ای برای دیدن هوای مستقیم هوا به عنوان یک گلوله سحر آمیز استفاده کنیم که ما را از داشتن نیاز به برخورد با اعتیاد به کربن جلوگیری می کند. کاهش یا خنثی کردن بار کربن در چرخه زندگی سوخت های هیدروکربن ممکن است یک گام به سمت فن آوری های انتشار منفی باشد. اما این فقط یک قدم است. پس از آنکه مدت ها در طرف اشتباه دایره کربن قرار گرفت، وقت آن است که فراتر از شکستن آن بپردازیم.
درباره نویسنده
کریس هاوس، مدرس شیمی شیمی معدنی، دانشگاه کیلی
این مقاله از مجله منتشر شده است گفتگو تحت مجوز Creative Commons دفعات بازدید: مقاله.
کتاب های مرتبط
