کربنگیری چیست و فناوری چگونه دیاکسیدکربن را از هوا حذف میکند؛ قبل از اقدام این موارد را بدانید
در چند دهه گذشته، افزایش سطح دیاکسیدکربن (CO₂) در جو یکی از بزرگترین چالشهای زیستمحیطی جهان تبدیل شده است. گرمایش جهانی، تغییرات آبوهوا و تاثیرات مخرب آن بر اکوسیستمها و زندگی انسانها، نیاز به راهکارهای نوین و مؤثر برای کاهش انتشار گازهای گلخانهای را بیش از پیش احساس میکند. یکی از این راهکارها که در سالهای اخیر توجه بسیاری را به خود جلب کرده است، فناوریهای کربنگیری یا حذف دیاکسیدکربن از هوا است. اما این فناوری دقیقاً چگونه کار میکند؟ چه روشهایی برای حذف کربن از جو وجود دارد؟ و چرا این موضوع اهمیت زیادی دارد؟ در این مقاله به بررسی این سوالات میپردازیم و با مفاهیم اساسی و روشهای مختلف کربنگیری آشنا میشویم.
کربنگیری چیست؟
کربنگیری یا حذف دیاکسیدکربن از هوا (Carbon Dioxide Removal، به اختصار CDR) فرایندی است که طی آن دیاکسیدکربن موجود در جو توسط فناوریها یا روشهای طبیعی جذب و ذخیره میشود. این فرایند میتواند به کاهش غلظت CO₂ در جو کمک کرده و در نتیجه از افزایش گرمایش جهانی جلوگیری کند. در حالی که کاهش انتشار گازهای گلخانهای (میتیگیشن) هدف اصلی سیاستهای زیستمحیطی است، کربنگیری به عنوان یک راهکار مکمل برای رسیدن به اهداف کاهش کربن و تعادل کربنی (Carbon Neutrality) مطرح میشود.
کربنگیری میتواند به دو دسته اصلی تقسیم شود:
- کربنگیری طبیعی: روشهایی مانند افزایش جنگلها، کشاورزی پایدار، و استفاده از خاکهای کربنزایی که بهطور طبیعی دیاکسیدکربن را جذب میکنند.
- کربنگیری صنعتی یا فناوری: استفاده از فناوریهای مهندسی شده برای جذب و ذخیرهسازی دیاکسیدکربن از جو یا منابع صنعتی.
در این مقاله، تمرکز اصلی بر روی فناوریهای صنعتی کربنگیری و نحوه عملکرد آنها خواهد بود، زیرا این روشها در سالهای اخیر به سرعت در حال توسعه هستند و میتوانند نقش مهمی در مبارزه با تغییرات آبوهوا ایفا کنند.
چگونه فناوریهای کربنگیری دیاکسیدکربن را از هوا حذف میکنند؟
فناوریهای کربنگیری از هوا (Direct Air Capture، DAC) یا روشهای مشابه، از طریق مکانیسمهای مختلفی عمل میکنند. این فناوریها معمولاً شامل سه مرحله اصلی هستند:
- جذب: استفاده از مواد شیمیایی یا فیزیکی برای جذب دیاکسیدکربن از هوا.
- تخلیه: جدا کردن دیاکسیدکربن از مواد جذبکننده.
- ذخیرهسازی: ذخیرهسازی دائمی یا استفاده مجدد از دیاکسیدکربن جذبشده.
در ادامه، به بررسی چند روش اصلی کربنگیری صنعتی میپردازیم:
۱. جذب مستقیم از هوا (Direct Air Capture – DAC)
یکی از روشهای پیشرفته و پرکاربرد کربنگیری، استفاده از سیستمهای جذب مستقیم از هوا است. در این روش، هوای جو از طریق فیلترهایی عبور میکند که حاوی مواد شیمیایی خاصی مانند آمینها یا مواد جامد پوری هستند. این مواد دیاکسیدکربن را جذب کرده و سپس با استفاده از حرارت یا فشار، CO₂ از آنها جدا میشود.
یکی از شرکتهای پیشرو در این زمینه، کلایمورکس (Climeworks) است که در ایسلند و سایر کشورها کارخانههایی برای جذب مستقیم دیاکسیدکربن از هوا راهاندازی کرده است. در این کارخانهها، دیاکسیدکربن جذبشده سپس به صورت مایع تبدیل و در زیر زمین یا در سنگهای بازالت ذخیره میشود، جایی که با واکنش شیمیایی به سنگ تبدیل میشود و بهطور دائمی از جو حذف میشود.
۲. استفاده از مواد شیمیایی و فیلترهای کربنزایی
مواد شیمیایی مختلفی مانند آمینها، هیدروکسیدهای فلزی، یا مواد جامد پوری میتوانند برای جذب دیاکسیدکربن از هوا استفاده شوند. این مواد در فیلترهای ویژهای قرار میگیرند و با عبور هوا از آنها، دیاکسیدکربن جذب میشود. سپس با استفاده از حرارت یا روشهای شیمیایی، CO₂ از این مواد جدا شده و برای ذخیرهسازی یا استفاده مجدد آماده میشود.
یکی از مزایای این روش، امکان استفاده مجدد از مواد جذبکننده است. پس از جدا شدن دیاکسیدکربن، این مواد میتوانند دوباره برای جذب بیشتر CO₂ استفاده شوند، که این امر باعث کاهش هزینهها و افزایش کارایی سیستم میشود.
۳. استفاده از میکروآلگها و بیوتکنولوژی
در روشهای بیوتکنولوژیکی، از میکروآلگها یا باکتریهای خاصی استفاده میشود که قادر به جذب دیاکسیدکربن از هوا یا آب هستند. این میکروارگانیسمها سپس میتوانند دیاکسیدکربن را به بیوماس تبدیل کنند یا در فرآیندهای صنعتی استفاده شوند.
میکروآلگها به دلیل رشد سریع و توانایی جذب بالای CO₂، یکی از روشهای پرپتانسیل برای کربنگیری محسوب میشوند. علاوه بر این، محصولات جانبی این فرآیند مانند بیوگاز یا بیودیزل میتوانند به عنوان سوختهای تجدیدپذیر استفاده شوند.
۴. ذخیرهسازی دیاکسیدکربن در زمین یا اقیانوس
پس از جذب دیاکسیدکربن، مرحله بعدی ذخیرهسازی آن است. روشهای مختلفی برای ذخیرهسازی CO₂ وجود دارد، از جمله:
- ذخیرهسازی ژئولوژیک: تزریق دیاکسیدکربن به صورت مایع در زیر زمین، به ویژه در لایههای سنگی مانند سنگهای چینهای یا بازالت.
- ذخیرهسازی اقیانوسی: تزریق دیاکسیدکربن در اعماق اقیانوس، جایی که میتواند به صورت طبیعی حل شود یا با مواد معدنی واکنش داده و به سنگ تبدیل شود.
- استفاده مجدد در صنایع: استفاده از دیاکسیدکربن جذبشده در تولید مواد شیمیایی، سوختهای مصنوعی، یا حتی نوشیدنیهای گازدار.
ذخیرهسازی ژئولوژیک یکی از روشهای پرکاربرد است، زیرا امکان ذخیرهسازی دائمی دیاکسیدکربن را فراهم میآورد. برای مثال، در پروژههای کربنگیری در ایسلند، دیاکسیدکربن جذبشده به صورت مایع در زیر زمین تزریق میشود و با واکنش با سنگهای بازالت، به سنگ کربنات تبدیل میشود.
چرا کربنگیری اهمیت دارد؟
اگرچه کاهش انتشار گازهای گلخانهای همچنان اولویت اصلی در مبارزه با تغییرات آبوهوا است، اما کربنگیری به عنوان یک راهکار مکمل برای رسیدن به اهداف کاهش کربن و تعادل کربنی بسیار مهم است. دلایل اهمیت کربنگیری عبارتند از:
- کمک به کاهش غلظت دیاکسیدکربن: حتی اگر بتوانیم انتشار گازهای گلخانهای را به صفر برسیم، غلظت فعلی CO₂ در جو همچنان نیاز به کاهش دارد. کربنگیری میتواند در این زمینه مؤثر باشد.
- تعادل کربنی: بسیاری از کشورها و شرکتها هدف قرار دادن تعادل کربنی را دنبال میکنند، یعنی میزان انتشار کربن با میزان جذب آن برابر باشد. کربنگیری میتواند به این هدف کمک کند.
- جبران انتشار غیرقابل اجتناب: برخی از صنایع مانند هواپیمایی یا تولید فولاد، انتشار غیرقابل اجتناب دیاکسیدکربن دارند. کربنگیری میتواند این انتشارها را جبران کند.
- پتانسیل برای استفاده مجدد: دیاکسیدکربن جذبشده میتواند در صنایع مختلف مانند تولید سوختهای مصنوعی یا مواد شیمیایی استفاده شود، که این امر میتواند اقتصاد دایرهای را تقویت کند.
با این حال، کربنگیری همچنان با چالشهایی مانند هزینههای بالا، مصرف انرژی، و نیاز به زیرساختهای مناسب روبرو است. بنابراین، توسعه فناوریهای کارآمدتر و مقرونبهصرفه در این زمینه بسیار ضروری است.
چالشها و محدودیتهای کربنگیری
در حالی که فناوریهای کربنگیری پتانسیل زیادی برای کمک به مبارزه با تغییرات آبوهوا دارند، اما با چالشهایی نیز مواجه هستند:
- هزینه بالا: هزینههای جذب و ذخیرهسازی دیاکسیدکربن هنوز بسیار بالا است و نیاز به کاهش هزینهها با توسعه فناوریها و افزایش مقیاس تولید وجود دارد.
- مصرف انرژی: بسیاری از روشهای کربنگیری نیاز به انرژی زیادی برای جذب و جدا کردن دیاکسیدکربن دارند. استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر میتواند این مشکل را کاهش دهد.
- ذخیرهسازی: یافتن مکانهای مناسب برای ذخیرهسازی دائمی دیاکسیدکربن، به ویژه در مقیاس بزرگ، چالشبرانگیز است.
- کارایی: برخی از فناوریها هنوز در مقیاس کوچک آزمایشی هستند و نیاز به بهبود کارایی و افزایش ظرفیت دارند.
با این حال، پیشرفتهای اخیر در زمینههای مانند هوش مصنوعی، مواد جدید، و انرژیهای تجدیدپذیر میتواند به حل این چالشها کمک کند. همچنین، سیاستهای حمایتی دولتها و سرمایهگذاریهای خصوصی میتواند نقش مهمی در توسعه این فناوریها ایفا کند.
آینده کربنگیری و نقش آن در مبارزه با تغییرات آبوهوا
بر اساس گزارشهای سازمان ملل متحد و سایر نهادهای علمی، برای محدود کردن افزایش دمای جهانی به ۱.۵ درجه سانتیگراد، نیاز به ترکیبی از کاهش انتشار و کربنگیری وجود دارد. فناوریهای کربنگیری میتوانند نقش مهمی در این راه داشته باشند، به ویژه در صنایعی که کاهش انتشار در آنها دشوار است.
در سالهای آینده، انتظار میرود که فناوریهای کربنگیری با سرعت بیشتری توسعه یابند و هزینههای آنها کاهش یابد. همچنین، استفاده از روشهای ترکیبی مانند ترکیب کربنگیری با انرژیهای تجدیدپذیر یا اقتصاد دایرهای میتواند کارایی این فناوریها را افزایش دهد.
در نهایت، کربنگیری تنها یک بخش از راهکارهای گستردهتر برای مبارزه با تغییرات آبوهوا است. کاهش مصرف انرژی، استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر، و تغییرات در شیوههای زندگی و تولید، همچنان ضروری هستند. اما با توسعه فناوریهای کربنگیری، میتوانیم گامی مهم در جهت حفظ محیط زیست و آینده پایدار برداریم.
برای اطلاعات بیشتر در مورد فناوریهای نوین زیستمحیطی و راهکارهای کاهش کربن، میتوانید به بخش دیلی ۲۴ مراجعه کنید و از آخرین اخبار و تحلیلها در این زمینه مطلع شوید.
