
رویکردهای جذب و ذخیره کربن (Carbon Capture)
نسیبه امینی
شرکت مهندسی بین المللی فولاد تکنیک، کارشناس ارشد گروه تحقیق و توسعه محیط زیست
یکی از تهدیدهای مهم زیستمحیطی مرتبط با استفاده از انرژی، مسئله تغییر اقلیم است که ارتباط تنگاتنگی با انتشار گازهای گلخانهای ناشی از تولید و مصرف انرژی دارد. گازهای گلخانهای با ایجاد پدیده گلخانهای در جو زمین، در تغییر اقلیم نقشی اساسی دارند و در این میان بخارآب و CO2مجموعاً 90 درصد از سهم اثر گلخانهای را به خود اختصاص میدهند. احتراق سوختهای فسیلی مقادیر زیادی CO2 تولید میکند. مقدار آزاد شدن CO2 در جو زمین سالانه حدود 28 گیگا تن است. براساس مطالعات و بررسیهای انجام شده نشان داد که افزایش غلظت CO2 از 280 به 560 پیپیام در طول سالهای 2000 تا 2020 بطور شگفتآوری با گرمشدن کنونی سیاره زمین ارتباط کامل دارد. مطابق با برنامه تغییر اقلیم غلظت CO2 موجود در جو باید به 450 پیپیام محدود شود. از اینرو برای دستیابی به این هدف انتشار جهانی CO2 باید تا سال 2050، 50 درصد کاهش یابد. باتوجه به اینکه مصرف جهانی حاملهای انرژی سال به سال در حال افزایش است. بنابراین شاید تاثیرگذارترین راه حل این نگرانی از گرم شدن زمین کاهش میزان CO2 آزاد شده از احتراق سوختهای فسیلی باشد. فرایند جذب کربن در طی 4 رویکرد اصلی فرایند جذب کربن قبل از فرایند احتراق (Precombustion)، جذب کربن پس از فرایند احتراق (Postcombustion)، جذب کربن در فرایند احتراق با اکسیژن خالص (Oxy-fuel) و جذب مستقیم از جو انجام میشود. این نکته را باید در نظر گرفت که هر کدام از این روشها بازدهی جذب و هزینه عملیاتی متفاوتی را شامل میشوند. کربن ذخیره شده پس از فرایند جذب نیاز به ذخیره سازی و مدیریت دارد که براساس روشها و رویکردهای مختلفی مانند ذخیرهسازی زیرسطحی CO2، ذخیره سازی CO2 در مخازن نفت و گاز تهی شده، ذخیره سازی CO2 در رگههای زغالی، ذخیره سازی CO2 در سفرههای آب شور زیرزمینی در مقیاسهای مختلف قابل بررسی و انجام است. باتوجه به اینکه ذخیرهسازی CO2 بصورت گازی گزینهای مطلوبی نیست و هزینه ذخیرهسازی مورد نیاز خیلی زیاد است این کار نیازمند محاسبات دقیق و فرایندی است که بتوان در طول آن فرایند تبدیل CO2 به یک ترکیب با ارزش کرد. از اینرو در سالهای اخیر در مقیاس جهانی مطالعات بسیاری را در مقیاسهای صنعتی اجرا کردند. اخیرا گروه مطالعاتی [1]C2CNT در دانشگاه آلبرتا کانادا فرایند تبدیل CO2 به نانولههای کربنی را در مقیاس پایلوت اجرایی کردند. انجام فرایند C2CNT در این پروژه برای گاز خروجی از دودکش دو نیروگاه با سوخت متفاوت (گاز طبیعی- زغال) انجام شد. براساس پروژه اجرایی دانشگاه آلبرتا به ازای هر 3.7 تن CO2، یک تن نانولولههای کربنی تولید میشود. در حال حاضر روزانه در کشور کانادا 2.7 تن CO2 مصرف و 1.7 تن نانولولههای کربنی یا نانولولههای کربنی تولید میشود. براساس برآوردهای انجام شده در دانشگاه آلبرتا هر تن نانولولههای کربنی معادل 200 هزار دلار ارزش گذاری شده است. براساس برآوردهای انجام شده در صنایع تولید آهن و فولاد به ازای تولید هر تن فولاد 1.9 تن CO2 تشکیل می شود. برهمین اساس انتشار CO2 ناشی از صنایع آهن و فولاد در ایران معادل 52 میلیون تن در سال 1399 برآورد شده است که این رقم معادل تولید 14 میلیون تن نانولولههای کربنی است که با توجه به اینکه ارزش هر تن نانولولههای کربنی معادل 200 هزار دلار است تبدیل CO2 منتشر شده از بخش تولید آهن و فولاد در ایران معادل 2800 میلیارد دلار است. فرایند تولید نانولولههای کربنی از CO2 فرایندی مشابه با تولید آلومینیوم است. این فرایند از الکترولیز مذاب تشکیل شده است. این فرآیند در یک الکترولیت کربناتی مذاب در شرایطی با دمای کمتر 770 درجه سانتیگراد کار میکند. به عبارتی استفاده از این رویکرد نه تنها سبب کاهش انتشار گازهای گلخانهای و تغییر اقلیم میشود بلکه سبب تبدیل CO2 به یک ماده بسیار ارزشمند و پرکاربرد نیز میشود.
[1] Carbon dioxide to carbon nanotubes
تاریخ ثبت : ۱۴۰۰/۵/۴