إن "الشجرة الميكانيكية" الواحدة أسرع بنحو 1,000 مرة في إزالة ثاني أكسيد الكربون من الهواء من الشجرة الطبيعية. الأول هو بدء العمل في ولاية أريزونا في عام 2022. رسم توضيحي عبر جامعة ولاية أريزونا
أدى قرنان من حرق الوقود الأحفوري إلى ضخ المزيد من ثاني أكسيد الكربون ، وهو أحد غازات الدفيئة القوية ، في الغلاف الجوي أكثر مما تستطيع الطبيعة إزالته. عندما يتراكم ثاني أكسيد الكربون هذا ، فإنه يحبس الحرارة الزائدة بالقرب من سطح الأرض ، مما تسبب في ظاهرة الاحتباس الحراري. يوجد الكثير من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي الآن تظهره معظم السيناريوهات إنهاء الانبعاثات وحده لن يكون كافيا لتحقيق الاستقرار في المناخ - سيتعين على البشرية أيضًا إزالة ثاني أكسيد الكربون من الهواء.
وزارة الطاقة الأمريكية لديها جديد هدف لتوسيع نطاق التقاط الهواء المباشر، وهي تقنية تستخدم التفاعلات الكيميائية ل التقاط ثاني أكسيد الكربون من الهواء. في حين أن التمويل الفيدرالي لاحتجاز الكربون غالبًا ما يثير الانتقادات لأن بعض الناس يرونه ذريعة لاستمرار استخدام الوقود الأحفوري ، فمن المرجح أن إزالة الكربون بشكل ما لا تزال ضروريةتظهر تقارير الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ. تقنية إزالة الكربون ميكانيكيًا قيد التطوير والتشغيل في على نطاق صغير جدًاويرجع ذلك جزئيًا إلى أن الأساليب الحالية باهظة التكلفة وتستهلك الكثير من الطاقة. ولكن تقنيات جديدة يتم اختبارها هذا العام والتي يمكن أن تساعد في خفض الطلب على الطاقة والتكلفة.
سألنا الأستاذ بجامعة ولاية أريزونا كلاوس لاكنر، شركة رائدة في التقاط الهواء المباشر وتخزين الكربون ، حول حالة التكنولوجيا وإلى أين تتجه.
ما المقصود بالإزالة المباشرة للكربون ولماذا تعتبر ضرورية؟
عندما أصبحت مهتمًا بإدارة الكربون في أوائل التسعينيات ، كان ما دفعني هو ملاحظة أن الكربون يتراكم في البيئة. يأخذ الطبيعة آلاف السنين لإزالة ثاني أكسيد الكربون، ونحن على المسار نحو مستوى أعلى بكثير من ثاني أكسيد الكربون تركيزات تفوق بكثير أي شيء جربه البشر.
لا يمكن للبشرية تحمل كميات متزايدة من الكربون الزائد العائم في البيئة ، لذلك علينا التخلص منه.
ليست كل الانبعاثات من مصادر كبيرة ، مثل محطات توليد الطاقة أو المصانع، حيث يمكننا التقاط ثاني أكسيد الكربون عندما يخرج. لذلك نحن بحاجة للتعامل مع النصف الآخر من الانبعاثات - من السيارات والطائرات وأخذ دش ساخن أثناء قيام فرن الغاز بإخراج ثاني أكسيد الكربون. وهذا يعني سحب ثاني أكسيد الكربون من الهواء.
نظرًا لأن ثاني أكسيد الكربون يختلط بسرعة في الهواء ، فلا يهم مكان إزالة ثاني أكسيد الكربون في العالم - الإزالة لها نفس التأثير. حتى نتمكن من وضع تقنية التقاط الهواء المباشر في المكان الذي نخطط فيه لاستخدام أو تخزين ثاني أكسيد الكربون.
طريقة التخزين مهمة أيضًا. لا يكفي تخزين ثاني أكسيد الكربون لمدة 2 عامًا أو 60 عام. إذا عاد كل هذا الكربون إلى البيئة بعد 100 عام من الآن ، فكل ما فعلناه هو الاعتناء بأنفسنا ، ويجب على أحفادنا اكتشاف ذلك مرة أخرى. في غضون ذلك ، يتزايد استهلاك الطاقة في العالم تقريبًا ١٢٪ سنويًا..
إحدى الشكاوى المتعلقة بالتقاط الهواء المباشر ، بالإضافة إلى التكلفة ، هي أنها كثيفة الاستخدام للطاقة. هل يمكن تقليل استخدام هذه الطاقة؟
هناك استخدامان كبيران للطاقة في التقاط الهواء المباشر وهما تشغيل مراوح لسحب الهواء ثم التسخين لاستخراج ثاني أكسيد الكربون. هناك طرق لتقليل الطلب على الطاقة لكليهما.
على سبيل المثال ، تعثرنا في مادة تجذب ثاني أكسيد الكربون عندما يكون جافًا وتطلقه عندما يكون رطبًا. أدركنا أنه بإمكاننا تعريض تلك المادة للرياح ، وسوف يتم تحميلها بثاني أكسيد الكربون. ثم يمكننا أن نجعلها مبللة وستكون كذلك الافراج عن CO2 بطريقة تتطلب طاقة أقل بكثير من الأنظمة الأخرى. تؤدي إضافة الحرارة الناتجة عن الطاقة المتجددة إلى زيادة ضغط ثاني أكسيد الكربون بدرجة أعلى ، لذلك لدينا غاز ثاني أكسيد الكربون ممزوجًا ببخار الماء يمكننا من خلاله جمع ثاني أكسيد الكربون النقي.
يمكننا توفير المزيد من الطاقة إذا كان الالتقاط سلبيًا - ليس من الضروري وجود مراوح تنفث الهواء حولها ؛ يتحرك الهواء من تلقاء نفسه.
يقوم مختبري بإنشاء طريقة للقيام بذلك ، تسمى الأشجار الميكانيكية. إنها أعمدة رأسية طويلة من الأقراص مغطاة براتنج كيميائي ، يبلغ قطرها حوالي 5 أقدام ، مع الأقراص التي تفصل بينها حوالي 2 بوصة ، مثل مجموعة من السجلات. أثناء هبوب الهواء ، تمتص أسطح الأقراص ثاني أكسيد الكربون. بعد 2 دقيقة أو نحو ذلك ، تمتلئ الأقراص ، وتغرق في برميل في الأسفل. نرسل الماء والبخار لإطلاق ثاني أكسيد الكربون في بيئة مغلقة ، والآن لدينا خليط منخفض الضغط من بخار الماء وثاني أكسيد الكربون. يمكننا استعادة معظم الحرارة التي تم استخدامها في تسخين الصندوق ، وبالتالي فإن كمية الطاقة اللازمة للتدفئة صغيرة جدًا.
باستخدام الرطوبة ، يمكننا تجنب حوالي نصف استهلاك الطاقة واستخدام الطاقة المتجددة للباقي. هذا يتطلب الماء والهواء الجاف ، لذلك لن يكون مثاليًا في كل مكان ، ولكن هناك أيضًا طرق أخرى.
هل يمكن تخزين ثاني أكسيد الكربون بأمان على المدى الطويل ، وهل هناك ما يكفي من هذا النوع من التخزين؟
بدأت العمل على مفهوم عزل المعادن في التسعينيات ، حيث قادت مجموعة في لوس ألاموس. يمكن للعالم في الواقع التخلص من ثاني أكسيد الكربون بشكل دائم من خلال الاستفادة من حقيقة أنه حمض وأن بعض الصخور هي قاعدة. عندما يتفاعل ثاني أكسيد الكربون مع المعادن الغنية بالكالسيوم ، يشكل كربونات صلبة. من قبل تمعدن ثاني أكسيد الكربون مثل هذا نحن يمكن تخزين كمية غير محدودة تقريبًا من الكربون بشكل دائم.
على سبيل المثال ، هناك الكثير من البازلت - الصخور البركانية - في آيسلندا التي تتفاعل مع ثاني أكسيد الكربون ويحولها إلى كربونات صلبة في غضون بضعة أشهر. يمكن لأيسلندا بيع شهادات عزل الكربون لبقية العالم لأنها تبقي ثاني أكسيد الكربون بعيدًا عن بقية العالم.
هناك أيضًا خزانات ضخمة تحت الأرض من إنتاج النفط في حوض بيرميان في تكساس. توجد طبقات مياه جوفية مالحة كبيرة. في بحر الشمال ، على بعد كيلومتر واحد تحت قاع المحيط ، كانت شركة Equinor للطاقة تلتقط ثاني أكسيد الكربون من محطة معالجة الغاز وتخزنه مليون طن من ثاني أكسيد الكربون سنويًا منذ عام 1996 ، وتجنب النرويج ضريبة على إطلاقات ثاني أكسيد الكربون. إن كمية التخزين تحت الأرض حيث يمكننا القيام بعزل المعادن أكبر بكثير مما سنحتاجه لثاني أكسيد الكربون. السؤال هو كم يمكن تحويله إلى احتياطي مؤكد
يمكننا أيضًا استخدام الالتقاط المباشر للهواء لإغلاق حلقة الكربون - مما يعني إعادة استخدام ثاني أكسيد الكربون والتقاطه وإعادة استخدامه مرة أخرى لتجنب إنتاج المزيد. في الوقت الحالي ، يستخدم الناس الكربون من الوقود الأحفوري لاستخراج الطاقة. يمكنك تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى وقود صناعي - بنزين أو ديزل أو كيروسين - لا يحتوي على الكربون بخلطه مع الهيدروجين الأخضر تم إنشاؤها باستخدام الطاقة المتجددة. يمكن شحن هذا الوقود بسهولة عبر خطوط الأنابيب الحالية وتخزينه لسنوات ، حتى تتمكن من إنتاج الحرارة والكهرباء في بوسطن في ليلة شتوية باستخدام الطاقة التي تم جمعها كأشعة الشمس في غرب تكساس الصيف الماضي. لا يكلف خزان مليء "بالوقود" الكثير ، وهو أكثر فعالية من حيث التكلفة من البطارية.
حددت وزارة الطاقة هدفًا جديدًا لخفض تكاليف إزالة ثاني أكسيد الكربون إلى 100 دولار أمريكي للطن وتوسيعه بسرعة في غضون عقد من الزمن. ما الذي يجب أن يحدث لجعل ذلك حقيقة واقعة؟
تخيفني وزارة الطاقة لأنها تجعل الأمر يبدو وكأن التكنولوجيا جاهزة بالفعل. بعد إهمال التكنولوجيا لمدة 30 عامًا ، لا يمكننا أن نقول فقط أن هناك شركات تعرف كيف تفعل ذلك وكل ما علينا فعله هو دفعها إلى الأمام. علينا أن نفترض أن هذه تقنية وليدة.
Climeworks هي أكبر شركة تقوم بالاستيلاء المباشر تجاريًا ، وتبيع ثاني أكسيد الكربون في حوالي 500 دولار إلى 1,000 دولار للطن. هذا غال جدا. من ناحية أخرى ، بسعر 50 دولارًا للطن ، يمكن للعالم أن يفعل ذلك. أعتقد أنه يمكننا الوصول إلى هناك.
تستهلك الولايات المتحدة حوالي 7 ملايين طن من ثاني أكسيد الكربون سنويًا التاجر CO2 - فكر في المشروبات الغازية وطفايات الحريق وصوامع الحبوب التي تستخدمها للتحكم في مسحوق الحبوب ، وهو خطر الانفجار. متوسط السعر هو 60 دولارًا - 150 دولارًا. حتى أقل من 100 دولار لديك سوق.
ما تحتاجه حقًا هو إطار تنظيمي يقول إننا نطالب بإخراج ثاني أكسيد الكربون ، ثم ينتقل السوق من التقاط كيلوطن من ثاني أكسيد الكربون اليوم إلى التقاط جيجا طن من ثاني أكسيد الكربون.
إلى أين تتجه هذه التكنولوجيا بعد 10 سنوات برأيك؟
أرى عالمًا يتخلى عن الوقود الأحفوري ، ربما بشكل تدريجي ، لكن لديه تفويض لالتقاط وتخزين كل ثاني أكسيد الكربون على المدى الطويل.
توصيتنا هي أنه عندما يخرج الكربون من الأرض ، يجب أن يقترن بإزالة متساوية. إذا كنت تنتج طنًا واحدًا من الكربون المرتبط بالفحم أو الزيت أو الغاز ، فأنت بحاجة إلى التخلص من طن واحد. ليس من الضروري أن يكون نفس الطن ، ولكن يجب أن يكون هناك شهادة مصادرة مما يؤكد أنه قد تم التخلص منه ، ويجب أن يستمر لأكثر من 100 عام. إذا تم اعتماد كل الكربون منذ اللحظة التي يخرج فيها من الأرض ، فمن الصعب خداع النظام.
المجهول الكبير هو مدى صعوبة دفع الصناعة والمجتمع ليصبحا محايدين للكربون. إنه لأمر مشجع أن ترى شركات مثل مایکروسافت و شريط شراء أرصدة الكربون وشهادات لإزالة ثاني أكسيد الكربون وعلى استعداد لدفع أسعار مرتفعة إلى حد ما.
قد تستغرق التكنولوجيا الجديدة عقدًا أو عقدين للاختراق ، ولكن إذا كان هناك جاذبية اقتصادية ، فيمكن أن تسير الأمور بسرعة. كانت أول طائرة تجارية متوفرة في عام 1951. وبحلول عام 1965 كانت موجودة في كل مكان.
نبذة عن الكاتب
كلاوس لاكنر ، أستاذ الهندسة ومدير مركز انبعاثات الكربون السلبية ، جامعة ولاية أريزونا
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.
كتب ذات صلة:
المستقبل الذي نختاره: النجاة من أزمة المناخ
بقلم كريستيانا فيغيريس وتوم ريفيت كارناك
يقدم المؤلفون ، الذين لعبوا أدوارًا رئيسية في اتفاقية باريس بشأن تغير المناخ ، رؤى واستراتيجيات لمعالجة أزمة المناخ ، بما في ذلك العمل الفردي والجماعي.
انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب
الأرض غير الصالحة للسكن: الحياة بعد الاحترار
ديفيد والاس ويلز
يستكشف هذا الكتاب العواقب المحتملة للتغير المناخي غير الخاضع للرقابة ، بما في ذلك الانقراض الجماعي ، وندرة الغذاء والماء ، وعدم الاستقرار السياسي.
انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب
وزارة المستقبل: رواية
بواسطة كيم ستانلي روبنسون
تتخيل هذه الرواية عالم المستقبل القريب يتصارع مع تأثيرات تغير المناخ وتقدم رؤية لكيفية تحول المجتمع لمعالجة الأزمة.
انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب
تحت سماء بيضاء: طبيعة المستقبل
من اليزابيث كولبرت
يستكشف المؤلف تأثير الإنسان على العالم الطبيعي ، بما في ذلك تغير المناخ ، وإمكانية الحلول التكنولوجية لمواجهة التحديات البيئية.
انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب
السحب: الخطة الأكثر شمولاً على الإطلاق من أجل عكس الاحترار العالمي
حرره بول هوكين
يقدم هذا الكتاب خطة شاملة لمعالجة تغير المناخ ، بما في ذلك الحلول من مجموعة من القطاعات مثل الطاقة والزراعة والنقل.
