حفظ انرژی و کاهش انتشار ، و طی کردن مسیر توسعه کم کربن بهترین راه حل ها برای تغییرات آب و هوایی جهانی است. با افزایش مصرف زغال سنگ جهانی ، برخی از دانشمندان بر این باورند که پذیرش گسترده از ضبط و فناوری ذخیره سازی کربن برای هدف محدود کردن گرم شدن کره زمین به 2 درجه بسیار مهم است. بنابراین ، از نظر دانشمندان در سراسر جهان ، فن آوری های جدیدی برای کاهش انتشار دی اکسید کربن به طور فزاینده ای ارزش دارد که از جمله آنها فناوری ضبط و ذخیره کربن شروع به تبدیل شدن به یک موضوع داغ می کند. از جمله اقدامات مختلف کاهش انتشار ، ضبط کربن و فناوری ذخیره سازی "فناوری مجرد با بیشترین سهم" در نظر گرفته می شود. پیش بینی می شود که سهم آن در کاهش انتشار جهانی به 20 ٪ برسد ، بنابراین مورد توجه همه کشورها قرار گرفته است. در حال حاضر ، بیش از 100 پروژه ضبط و فناوری ذخیره سازی کربن در حال بهره برداری یا در حال اجرا در سراسر جهان است.
فن آوری های ضبط و ذخیره کربن
پروفسور پان وییپینگ ، مدیر انستیتوی علوم احتراق و فناوری محیط زیست در دانشگاه غربی کنتاکی ، در مصاحبه اخیر گفت که ضبط و ذخیره کربن به فناوری اشاره دارد که دی اکسید کربن تولید شده توسط منابع تولیدی مانند نیروگاه های بزرگ ، کارخانه های فولادی و گیاهان شیمیایی را جمع می کند و آن را به روش های مختلفی ذخیره می کند تا از آزاد شدن آن در جو جلوگیری کند. این فناوری شامل سه پیوند است: ضبط دی اکسید کربن ، حمل و نقل و ذخیره سازی.
ضبط کربن فرآیند گرفتن دی اکسید کربن است که در جو آزاد می شود. سه روش اصلی برای ضبط دی اکسید کربن وجود دارد: ضبط قبل از احتراق ، احتراق گاز غنی و ضبط پس از احتراق. صرف نظر از روش ضبط مورد استفاده ، به طور خلاصه ، گاز تولید شده توسط نیروگاه های زغال سنگ جمع آوری می شود و پس از استعلام ، اکسیدهای نیتروژن و غیره ، دی اکسید کربن از هم جدا و جمع آوری می شود.
دوم جداسازی کربن است. هنگامی که دی اکسید کربن ضبط و فشرده می شود ، دوباره به مزارع نفتی تخلیه شده یا سایر مکان های زیرزمینی ایمن فشرده می شود. "به عنوان مثال ، در فرآیند استخراج روغن ، دی اکسید کربن قبل از ظهور روغن باید تزریق شود." پان وپینگ گفت. تحقیقات در مورد این فناوری را می توان به سال 1975 بازگرداند ، هنگامی که ایالات متحده دی اکسید کربن را برای افزایش تولید روغن به زمین تزریق کرد ، اما تا سال 1989 نبود که انستیتوی فناوری ماساچوست شروع به مطالعه آن به عنوان یک پروژه حفاظت از محیط زیست برای ذخیره دی اکسید کربن برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای کرد. تا سالهای اخیر نگذشت که این فناوری توجه و تحقیقات بیشتری را به خود جلب کرد. این یک روش مؤثر برای کاهش مستقیم غلظت دی اکسید کربن در هوا محسوب می شود.
با توجه به روشهای خاص ضبط کربن ، اکنون بیش از 1100 نیروگاه حرارتی در ایالات متحده وجود دارد که معمولاً از فناوری تصفیه پس از احتراق استفاده می کنند. Pan Weiping معرفی کرد که دو نوع فن آوری درمان پس از احتراق وجود دارد: یکی فناوری آمونیاک آلی است که در حال حاضر یک فناوری بالغ تر است ، اما همچنین دارای مضراتی است: راندمان ضبط دی اکسید کربن فقط 90 ٪ است و انرژی زیادی نیز مصرف می کند.
دوم فناوری جذب آمونیاک است. آمونیاک به علاوه دی اکسید کربن به یک کود نیتروژن کوچک تبدیل می شود که می تواند به عنوان کود برای تولید کشاورزی استفاده شود. اما هر نیروگاه حرارتی نمی تواند از این فناوری استفاده کند. با کمیت محدود است. در غیر این صورت ، بسیاری از کودهای نیتروژن کوچک از کجا می توان فروخته شد؟
سوم فناوری درمان قبل از احتراق است. نیروگاه های حرارتی جدید می توانند از این فناوری استفاده کنند. به عنوان مثال ، یک نیروگاه حرارتی در حال ساخت در دونگگان ، گوانگدونگ ، چین ، از فناوری تولید انرژی چرخه گاز زدایی زغال سنگ به عنوان یک کل استفاده می کند. مزیت آن این است که ابتدا زغال سنگ گاز می شود. پس از گاز زدایی زغال سنگ ، محصولات اصلی هیدروژن ، مونوکسید کربن و غیره هستند و احتراق هیدروژن باعث ایجاد دی اکسید کربن نمی شود.
Pan Weiping گفت: "اکنون ، بسیاری از نیروگاه های حرارتی تازه ساخته شده در ایالات متحده از احتراق مختلط استفاده می کنند. چرا؟ زیرا این نیروگاه ها نیازی به تجهیزات اضافی ندارند و از تجهیزات تولید برق استفاده می کنند. احتراق مخلوط زغال سنگ و زیست توده می تواند انتشار دی اکسید کربن را کاهش دهد. این مستقیم ترین و سریعترین راه در کوتاه مدت است.
بهبود بهبود یافته روغن ممکن است به مبارزه با تغییرات آب و هوا کمک کند
از دهه 1930 از فناوری ضبط کربن در ایالات متحده استفاده شده است. به عنوان مثال ، دی اکسید کربن توسط واکنشهای شیمیایی در دودی از نیروگاه ها و کارخانه ها ضبط می شود و سپس با گرم کردن مواد شیمیایی آزاد می شود. دی اکسید کربن سپس تحت فشار قرار می گیرد تا مایع شود و از طریق خطوط لوله به محل های ذخیره سازی پمپ شود. مکان های ذخیره سازی شامل شن های زیرزمینی ، سفره های شور و مزارع نفتی قدیمی است.
برای چندین دهه ، شرکت های نفتی در حال حفاری برای دی اکسید کربن در زیر زمین در جنوب غربی کلرادو هستند و مقادیر زیادی دی اکسید کربن را از طریق خطوط لوله به مزارع نفتی در غرب تنسی منتقل می کنند. با تزریق دی اکسید کربن ، از روغن پیر می توان برای تولید روغن بیشتر استفاده کرد و بیشتر دی اکسید کربن به طور دائم در تنسی ذخیره می شود.
در میسوری ، یک نیروگاه جدید ذغال سنگ گاز زدایی در سال 2015 جمع آوری دی اکسید کربن را آغاز می کند و آن را از طریق خط لوله تقریباً 100 کیلومتری به مزارع نفتی در جنوب میسوری منتقل می کند. این نیروگاه همچنین اولین گیاه در ایالات متحده خواهد بود که ضبط و ذخیره کربن را اجرا می کند. این پروژه از گازهای گلخانه ای تولید شده توسط سوزاندن سوخت های فسیلی برای تولید سوخت های فسیلی بیشتر استفاده می کند. اگرچه این حرکت به دور از یک راه حل ایده آل برای تغییرات آب و هوایی نیست ، اما بهبودی روغن می تواند ثابت کند که ضبط و فناوری ذخیره سازی دی اکسید کربن ابزاری مهم برای پرداختن به تغییرات آب و هوایی است.
جان تامپسون ، مدیر پروژه انتقال سوخت فسیلی در کارگروه هوای پاک غیرانتفاعی گفت: "سوخت های فسیلی به زودی از بین نمی روند." "اگر می خواهیم گرم شدن کره زمین را متوقف کنیم ، باید راهی برای استفاده از سوخت های فسیلی بدون انتشار دی اکسید کربن پیدا کنیم. در حال حاضر ، فقط ضبط و ذخیره کربن می تواند این کار را انجام دهد." بزرگترین چالش مقیاس است و پیری چاه های نفتی تقاضای زیادی برای دی اکسید کربن دارند. تامپسون پیش بینی می کند که افزایش بهبود یافته روغن در نهایت به 33 میلیارد تن دی اکسید کربن نیاز دارد ، که معادل چندین دهه انتشار دی اکسید کربن از تمام نیروگاه های ایالات متحده است.
کریس جونز ، مهندس شیمی در انستیتوی فناوری جورجیا ، گفت: "در کوتاه مدت ، ما ممکن است از سوخت های فسیلی بیشتری برای توسعه فناوری ضبط و ذخیره کربن استفاده کنیم. اما این فرایند ضروری است ، و ما باید از طریق این فرایند به توسعه این فناوری ادامه دهیم و این فناوری را بالغ تر و کارآمدتر کنیم." اما جونز همچنین خاطرنشان كرد كه ضبط و ذخیره كربن فقط مربوط به دفن دی اکسید كربن در اعماق زیرزمینی نیست. کل این روند منجر به ادامه استفاده از سوخت های فسیلی خواهد شد. علاوه بر این ، پمپاژ مایعات با فشار بالا به داخل زمین ممکن است منجر به خطر زلزله های ساخته شده توسط انسان شود ، و همچنین خطر نشت تصادفی دی اکسید کربن وجود دارد. از آنجا که هیچ راهی برای اثبات وجود ندارد که دی اکسید کربن ضبط شده و ذخیره شده نشت نخواهد کرد. به عنوان مثال ، یک دهکده در آفریقا وجود دارد که دریاچه ای در آن وجود دارد. پس از بیرون آمدن دی اکسید کربن در پایین دریاچه ، همه مردم و حیوانات این روستا به اعدام خفه شدند و کل روستا ناپدید شدند.
ارزش فناوری کربن را نمی توان نادیده گرفت
در حال حاضر ، هزینه اصلی ترین مانع برای اجرای فناوری ضبط و ذخیره کربن است و افزایش بازیابی روغن منطقه اصلی برای اجرای گسترده این فناوری و کاهش هزینه آن است. در سطح جهان ، انتشار دی اکسید کربن از 35 میلیارد تن در سال تجاوز می کند ، که تقریباً همه آنها از زغال سنگ ، نفت و گاز طبیعی ناشی می شود. براساس آژانس بین المللی انرژی ، برای دستیابی به هدف محدود کردن گرم شدن کره زمین به 2 درجه سانتیگراد ، بیش از 100 پروژه ضبط و ذخیره کربن تا سال 2020 ساخته می شود و 270 میلیون تن دی اکسید کربن در سال کاهش می یابد. با این حال ، در حال حاضر فقط 60 پروژه برنامه ریزی شده یا پیشنهادی وجود دارد که از این تعداد فقط 21 پروژه ساخت یا بهره برداری را آغاز کرده اند. 34 پروژه ضبط و ذخیره کربن برنامه ریزی شده یا عملیاتی در خارج از آمریکای شمالی وجود دارد که بیشتر آنها در آسیا و استرالیا واقع شده است. براساس اعلام موسسه جهانی ضبط و ذخیره کربن ، مخالفت عمومی با پروژه های ضبط و ذخیره کربن در کشورهای اروپایی مانند آلمان منجر به کاهش تعداد پروژه های اروپا از 14 پروژه برنامه ریزی شده در سال 2011 به 5 پروژه برنامه ریزی شده در سال 2014 شده است.
