يمكن للتقنية الجديدة لالتقاط ثاني أكسيد الكربون أن تقلل من غازات الدفيئة في محطات الطاقة

الهياكل المعدنية العضوية مسامية للغاية ، مما يجعلها مثالية لامتصاص الغازات والسوائل. يُظهر هذا الرسم الجزء الداخلي لوزارة المالية القائمة على المغنيسيوم المعدني (الكرات الخضراء) ، وقد أضافت جزيئات – رباعي أمين (أزرق ورمادي) – تمت إضافتها إلى المسام لامتصاص ثاني أكسيد الكربون بشكل أكثر كفاءة من انبعاثات محطات الطاقة. (رسم جامعة كاليفورنيا في بيركلي بواسطة يوجين كيم)

يمكن أن يوفر التقدم الكبير في تكنولوجيا التقاط الكربون طريقة فعالة وغير مكلفة لمحطات توليد الطاقة بالغاز الطبيعي لإزالة ثاني أكسيد الكربون من انبعاثات المداخن ، وهي خطوة ضرورية في الحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري لإبطاء الاحترار العالمي وتغير المناخ.

تم تطوير التقنية الجديدة من قبل باحثين في جامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، ومختبر لورانس بيركلي الوطني وإكسون موبيل ، وتستخدم التقنية الجديدة مادة مسامية للغاية تسمى إطار معدني عضوي ، أو MOF ، معدلة بجزيئات أمين تحتوي على النيتروجين لالتقاط CO2 ودرجة حرارة منخفضة البخار لطرد ثاني أكسيد الكربون للاستخدامات الأخرى أو لعزله تحت الأرض.

في التجارب ، أظهرت التقنية قدرة أكبر بست مرات لإزالة ثاني أكسيد الكربون من غاز المداخن من التقنية الحالية القائمة على الأمين ، وكانت انتقائية للغاية ، حيث تلتقط أكثر من 90٪ من ثاني أكسيد الكربون المنبعث. تستخدم العملية بخارًا بدرجة حرارة منخفضة لتجديد MOF للاستخدام المتكرر ، مما يعني الحاجة إلى طاقة أقل لالتقاط الكربون.

“بالنسبة لالتقاط ثاني أكسيد الكربون ، فإن تجريد البخار – حيث تستخدم الاتصال المباشر بالبخار لخلع ثاني أكسيد الكربون – كان نوعًا من الكأس المقدسة للحقل. قال الباحث الكبير جيفري لونغ ، أستاذ الكيمياء بجامعة كاليفورنيا في بيركلي ، وأستاذ الهندسة الكيميائية والجزيئية الحيوية وكبير علماء هيئة التدريس في مختبر بيركلي ، إنها تُرى بحق أنها أرخص طريقة للقيام بذلك. “هذه المواد ، على الأقل من التجارب التي أجريناها حتى الآن ، تبدو واعدة للغاية.”

نظرًا لوجود القليل من السوق لمعظم ثاني أكسيد الكربون الذي يتم احتجازه ، من المرجح أن تضخ محطات الطاقة معظمه مرة أخرى إلى الأرض ، أو تعزله ، حيث تتحول بشكل مثالي إلى صخور. يجب أن يتم تسهيل تكلفة تنقية الانبعاثات عن طريق السياسات الحكومية ، مثل تجارة الكربون أو ضريبة الكربون ، لتحفيز احتجاز ثاني أكسيد الكربون وعزله ، وهو أمر نفذته العديد من البلدان بالفعل.

تم تمويل العمل من قبل ExxonMobil ، التي تعمل مع كل من مجموعة Berkeley وشركة Long’s الناشئة ، Mosaic Materials Inc. ، لتطوير وتوسيع واختبار العمليات لإزالة ثاني أكسيد الكربون من الانبعاثات.

لونغ هو المؤلف الأول لورقة تصف التقنية الجديدة التي ستظهر في عدد 24 يوليو من مجلة Science.

منظر جانبي للذرات في مسام MOF مع ثاني أكسيد الكربون الممتص
يظهر التركيب الذري لمسام واحدة في وزارة المالية كيف ترتبط جزيئات ثاني أكسيد الكربون (المجالات الرمادية والحمراء) بالرباعيامين (الكريات الزرقاء والبيضاء) ، وتبني بوليمر ثاني أكسيد الكربون الذي يمر عبر المسام. يمكن للبخار منخفض الحرارة أن يجرد ثاني أكسيد الكربون من أجل عزله ، مما يسمح بإعادة استخدام MOF لالتقاط المزيد من الكربون من انبعاثات محطات الطاقة. (رسم جامعة كاليفورنيا في بيركلي بواسطة يوجين كيم)

“تمكنا من الحصول على الاكتشاف الأولي ، ومن خلال البحث والاختبار ، اشتقنا مادة أظهرت في التجارب المعملية إمكانية ليس فقط التقاط ثاني أكسيد الكربون في ظل الظروف القاسية الموجودة في انبعاثات غازات المداخن من محطات الطاقة بالغاز الطبيعي ، ولكن للقيام بذلك قال المؤلف المشارك سيمون ويستون ، كبير الباحثين الرئيسيين وقائد المشروع في شركة إكسون موبيل للأبحاث والهندسة: “مع عدم فقدان الانتقائية” ، أظهرنا أنه يمكن بعد ذلك إعادة توليد هذه المواد الجديدة ببخار منخفض الدرجة للاستخدام المتكرر ، توفير مسارًا لحل قابل للتطبيق لاحتجاز الكربون على نطاق واسع “.

تمثل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بواسطة مركبات حرق الوقود الأحفوري ومحطات توليد الكهرباء والصناعة ما يقدر بـ 65 ٪ من غازات الاحتباس الحراري التي تقود تغير المناخ ، والتي زادت بالفعل متوسط ​​درجة حرارة الأرض بمقدار 1.8 درجة فهرنهايت (درجة مئوية واحدة) منذ القرن التاسع عشر. من دون انخفاض في هذه الانبعاثات ، يتنبأ علماء المناخ بدرجات حرارة أكثر سخونة من أي وقت مضى ، وعواصف أكثر انتظامًا وعنفًا ، وارتفاعًا في أقدام عدة من ارتفاع مستوى سطح البحر وما ينتج عنه من حالات الجفاف والفيضانات والحرائق والمجاعة والصراع.

قال لونج: “في الواقع ، من بين أنواع الأشياء التي تقول الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ أننا بحاجة إلى القيام بها للسيطرة على الاحترار العالمي ، يعد احتجاز ثاني أكسيد الكربون جزءًا كبيرًا”. “ليس لدينا استخدام لمعظم ثاني أكسيد الكربون الذي نحتاجه للتوقف عن الانبعاث ، ولكن علينا القيام بذلك.”

تجريد
تعمل محطات الطاقة على إزالة ثاني أكسيد الكربون من انبعاثات المداخن اليوم عن طريق فقاعات غازات المداخن من خلال الأمينات العضوية في الماء ، والتي تربط وتستخرج ثاني أكسيد الكربون. ثم يتم تسخين السائل إلى 120-150 درجة مئوية (250-300 فهرنهايت) لإطلاق غاز ثاني أكسيد الكربون ، وبعد ذلك يتم إعادة استخدام السوائل. تستهلك العملية بأكملها حوالي 30٪ من الطاقة المولدة. تكلف عملية عزل ثاني أكسيد الكربون تحت الأرض جزءًا إضافيًا ، على الرغم من صغره.

قد يعجبك أيضاً ...

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *