تم ابتكار طريقة جديدة لاحتجاز الكربون لاحتجاز ثاني أكسيد الكربون من انبعاثات الوقود الأحفوري
انبعاثات الاحتباس الحراري هي أكبر مساهم في تغير المناخ. انبعاثات غازات الدفيئة الحرجة هي نتيجة التصنيع والنشاط البشري على نطاق واسع. معظم هذه انبعاثات غازات الدفيئة ثاني أكسيد الكربون (ثاني أكسيد الكربون) الناتج عن حرق الوقود الأحفوري. وقد زاد إجمالي تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بنسبة تزيد على 2 في المائة منذ بداية عصر التصنيع. هذه الزيادة المطردة في انبعاثات الدفيئة تؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الأرض كوكب فيما يسمى "الاحترار العالمي"كما أظهرت عمليات المحاكاة الحاسوبية أن الانبعاثات مسؤولة عن الزيادة في متوسط درجة حرارة سطح الأرض بمرور الوقت مما يشير إلى "تغير المناخ" بسبب التغيرات في أنماط هطول الأمطار، وشدة العواصف، ومستويات سطح البحر وما إلى ذلك. وبالتالي، تطوير طرق مناسبة "للاحتجاز أو الاستيلاء" يعد ثاني أكسيد الكربون الناتج عن الانبعاثات جانبًا حاسمًا في معالجة تغير المناخ. كربون لقد كانت تقنية الالتقاط موجودة منذ عقود ولكنها اكتسبت مؤخرًا المزيد من التركيز بسبب المخاوف البيئية.
منهجية جديدة لاحتجاز الكربون
الإجراء القياسي ل كربون يتضمن الالتقاط حبس ثاني أكسيد الكربون وفصله عن الخليط الغازي، ثم نقله للتخزين وتخزينه بعيدًا عن الغلاف الجوي عادةً تحت الأرض. تتطلب هذه العملية استهلاكًا كبيرًا للطاقة، وتتضمن العديد من المشكلات الفنية والمخاطر والقيود، على سبيل المثال، احتمالية التسرب العالية في موقع التخزين. دراسة جديدة نشرت في كيمياء يصف بديلاً واعدًا لاحتجاز الكربون. طور العلماء في وزارة الطاقة بالولايات المتحدة الأمريكية طريقة فريدة لإزالة ثاني أكسيد الكربون من محطات الطاقة التي تعمل بحرق الفحم وتتطلب هذه العملية طاقة أقل بنسبة 2 في المائة مقارنة بالمعايير المستخدمة حاليًا في الصناعة.
وعمل الباحثون على حدوثه بشكل طبيعي عضوي مركبات تسمى bis-iminoguanidines (BIGs) والتي لديها القدرة على الارتباط بالأنيونات سالبة الشحنة كما رأينا في الدراسات السابقة. لقد اعتقدوا أن هذه الخاصية المحددة للـ BIGs يجب أن تنطبق أيضًا على أنيونات البيكربونات. لذلك يمكن أن تعمل الأجسام الكبيرة مثل المواد الماصة (مادة تجمع جزيئات أخرى) وتحول ثاني أكسيد الكربون إلى حجر جيري صلب (كربونات الكالسيوم). جير الصودا هو خليط من هيدروكسيدات الكالسيوم والصوديوم يستخدمه الغواصون والغواصات وبيئات التنفس المغلقة الأخرى لتصفية هواء الزفير ومنع أي تراكم خطير لثاني أكسيد الكربون. ويمكن بعد ذلك إعادة تدوير الهواء عدة مرات. على سبيل المثال، تمكنهم أجهزة إعادة دفق التنفس للغواصين من البقاء تحت الماء لفترة طويلة وهو أمر مستحيل خلاف ذلك.
طريقة فريدة تتطلب طاقة أقل
وبناءً على هذا الفهم، قاموا بتطوير دورة فصل ثاني أكسيد الكربون التي تستخدم محلولًا مائيًا كبيرًا. في طريقة احتجاز الكربون هذه، قاموا بتمرير غاز المداخن من خلال المحلول الذي تسبب في ارتباط جزيئات ثاني أكسيد الكربون بمادة ماصة كبيرة وهذا الارتباط من شأنه أن يتبلور إلى نوع صلب من المادة الماصة. عضوي حجر الكلس. عندما يتم تسخين هذه المواد الصلبة إلى 120 درجة مئوية، سيتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون المرتبط والذي يمكن بعد ذلك تخزينه. ونظرًا لأن هذه العملية تحدث عند درجات حرارة أقل نسبيًا مقارنة بطرق احتجاز الكربون الحالية، فسيتم تقليل الطاقة المطلوبة للعملية. ويمكن إذابة المادة الماصة الصلبة مرة أخرى ماء وإعادة تدويرها لإعادة استخدامها.
تشتمل تقنيات احتجاز الكربون الحالية على العديد من المشكلات المستمرة مثل مشكلة التخزين وارتفاع تكلفة الطاقة وما إلى ذلك. وتتمثل المشكلة الأساسية في استخدام المواد الماصة السائلة التي إما تتبخر أو تتحلل بمرور الوقت وتتطلب أيضًا ما لا يقل عن 60 في المائة من إجمالي الطاقة لتسخينها وهو أمر بالغ الأهمية. عالي. تغلبت المادة الماصة الصلبة في الدراسة الحالية على محدودية الطاقة لأن ثاني أكسيد الكربون يتم التقاطه من ملح بيكربونات صلب متبلور يتطلب طاقة أقل بنسبة 2 بالمائة. لم يكن هناك أي فقد للمواد الماصة حتى بعد 24 دورات متتالية. يمكن أن تؤدي هذه الحاجة المنخفضة للطاقة إلى خفض تكاليف التقاط الكربون وعندما نفكر في مليارات الأطنان من ثاني أكسيد الكربون ، يمكن أن تكون هذه الطريقة مؤثرة للغاية من خلال جعل انبعاثات الاحتباس الحراري لا شيء من خلال الالتقاط المناسب.
أحد قيود هذه الدراسة هو انخفاض قدرة ثاني أكسيد الكربون ومعدل الامتصاص نسبيًا والذي يرجع إلى قابلية ذوبان المادة الماصة BIG المحدودة في ماء. ويتطلع الباحثون إلى دمج المذيبات التقليدية مثل الأحماض الأمينية مع هذه المواد الماصة الكبيرة لمعالجة هذا القيد. تم إجراء التجربة الحالية على نطاق صغير حيث تمت إزالة 99 بالمائة من ثاني أكسيد الكربون من غازات العادم. تحتاج العملية إلى مزيد من التحسين بحيث يمكن توسيع نطاقها لالتقاط ما لا يقل عن طن من ثاني أكسيد الكربون كل يوم ومن أي أنواع مختلفة من الانبعاثات. ويجب أن تكون الطريقة قوية في التعامل مع التلوث الناتج عن الانبعاثات. وسيكون الهدف النهائي لتكنولوجيا احتجاز الكربون هو احتجاز ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي مباشرة باستخدام طريقة ميسورة التكلفة وفعالة في استخدام الطاقة.
***
{يمكنك قراءة ورقة البحث الأصلية عن طريق النقر فوق ارتباط DOI الوارد أدناه في قائمة المصدر (المصادر) المذكورة}
المصدر (ق)
ويليامز ن وآخرون. 2019. التقاط ثاني أكسيد الكربون عن طريق ثنائيات كربونات ثنائية الكربونات المتراصة بالهيدروجين المتبلور. كيمياء.
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2018.12.025
