نظرًا لأن الالتزام العالمي بمكافحة التغير المناخي يشتد, الاحتجاز المباشر للكربون في الهواء (DAC) كتقنية واعدة ولكنها مثيرة للجدل في ترسانة استراتيجيات إزالة ثاني أكسيد الكربون (CDR). ستحلل هذه المقالة المبادئ الأساسية لتكنولوجيا إزالة ثاني أكسيد الكربون (DAC)، وتحلل مختلف الأساليب مثل المواد الماصة الصلبة والمذيبات السائلة، وتسلط الضوء على المرحلة الحالية من التطوير التي اجتازتها الجهات الفاعلة الرئيسية في الصناعة. بالإضافة إلى ذلك، سيتناول التقرير متطلبات الطاقة والجدوى الاقتصادية المستحيلة والأثر البيئي لأنظمة مركز البيانات الرقمية مع معالجة التحديات والمفاهيم الخاطئة التي قد تحجب فعاليتها وقابليتها للتوسع.
الوجبات الرئيسية
- يعتمد DAC على التقاط ثاني أكسيد الكربون مباشرةً من الهواء المحيط.
- تشمل التقنيات المختلفة المواد الماصة الصلبة والمذيبات السائلة.
- تتطور التكنولوجيا مع ظهور مشاركين رئيسيين في الصناعة.
- مدخلات الطاقة الكبيرة جدًا ضرورية لعمليات DAC.
- تختلف الجدوى الاقتصادية بشكل كبير حسب المنطقة والتكنولوجيا.
- تواجه قابلية التوسع مفاهيم خاطئة فيما يتعلق بالفعالية والتكاليف.
- أفضل النفايات، هي تلك التي لا تنتجها في البداية
المبادئ الأساسية لتكنولوجيا احتجاز الكربون المباشر بالهواء
تعمل تقنية الالتقاط المباشر للكربون في الهواء (DAC) على مبدأ التقاط ثاني أكسيد الكربون كيميائياً من الغلاف الجوي مباشرةً. وعادةً ما تستخدم مادة ماصة أو مذيب يربط ثاني أكسيد الكربون بشكل انتقائي. وعند التشبّع، تخضع المادة بعد ذلك لعملية تجديد، وغالبًا ما تنطوي على الحرارة أو تقليل الضغط، لتحرير ثاني أكسيد الكربون المحتجز. على سبيل المثال، قد تستخدم الأنظمة التي تستخدم مواد ماصة صلبة عملية دورية حيث يتم تسخين المادة الماصة إلى حوالي 100-150 درجة مئوية لإطلاق ثاني أكسيد الكربون₂. ويمكن تمثيل هذه العملية بالتفاعل:
[latex] {CO}_2 + {المادة الماصة} {{رايتليفثاربون} {Sorbent-CO-CO}_2 {(شكل مربوط)} [/latex]
يمكن أن تختلف الكفاءة الكلية لأنظمة DAC بشكل كبير بناءً على التكنولوجيا والتصميم المستخدم. وتشمل العديد من الطرق المواد الماصة ذات درجة الحرارة المرتفعة، والمذيبات المائية القائمة على الأمين، والتمعدن القلوي. وقد أشار تقرير صادر عن المعهد العالمي لاحتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه إلى أن المواد الماصة ذات درجة الحرارة العالية يمكنها التقاط 901 تيرابايت في الساعة من ثاني أكسيد الكربون، بينما يمكن للمحاليل الأمينية تحقيق نتائج مماثلة بتكاليف طاقة أقل. ويمكن لكل من الطريقة تُظهر مفاضلات متميزة في مدخلات الطاقة وكفاءة الالتقاط وإمكانية التوسع، مما يؤثر على اختيار التكنولوجيا بناءً على التطبيق المطلوب.
ومن أوجه التقدم الملحوظ في تكنولوجيا مركز التحكم في الانبعاثات الكربونية هو الالتقاط المباشر لغاز ثاني أكسيد الكربون من الهواء المحيط مقترنًا بمصادر الطاقة المتجددة لتعويض متطلبات الطاقة التشغيلية. فعلى سبيل المثال، أبلغت شركة Climeworks، وهي شركة رائدة في مجال احتجاز ثاني أكسيد الكربون عن تكلفة التقاط $600 لكل طن من ثاني أكسيد الكربون في عام 2021. ويسلط هذا الرقم الضوء على التحديات المالية الحالية مع التأكيد أيضًا على أنه مع زيادة الاستثمار والابتكار، قد تنخفض التكاليف بمرور الوقت.
واعتباراً من عام 2025، أظهرت المزيد من الاختبارات الحقيقية المتدرجة أن هذا الأمر قابل للنقاش.
نظرة عامة على مناهج وتقنيات DAC المختلفة
يمكن تصنيف تقنيات الاحتجاز المباشر للكربون في الهواء (DAC) بشكل عام إلى نهجين رئيسيين: الأنظمة القائمة على السوائل والأنظمة القائمة على المواد الصلبة. تستخدم الأنظمة القائمة على السوائل في المقام الأول مواد ماصة كيميائية لالتقاط ثاني أكسيد الكربون من الهواء. ومن الأمثلة الملحوظة على ذلك استخدام محاليل هيدروكسيد البوتاسيوم (KOH)، والتي تتفاعل كيميائياً مع ثاني أكسيد الكربون لتكوين كربونات البوتاسيوم. وبمجرد تشبع المادة الماصة، يتم استخدام عملية تجديد حراري لإطلاق ثاني أكسيد الكربون النقي مع تجديد المادة الماصة لإعادة استخدامها. ومن ناحية أخرى، تستخدم الأنظمة القائمة على المواد الصلبة مواد ماصة تربط ثاني أكسيد الكربون. يمكن لمواد مثل المعادن ذات الوظائف الأمينية أو الكربون المنشط أن تمتص ثاني أكسيد الكربون في درجات الحرارة المحيطة، مما يوفر ميزة انخفاض متطلبات الطاقة اللازمة للتجديد.
ويؤثر اختيار مواد الالتقاط بشكل كبير على كفاءة أنظمة DAC. وغالباً ما تكون المواد الماصة الصلبة مفضلة بسبب قدرتها الأعلى على امتصاص ثاني أكسيد الكربون وانخفاض تكاليف الطاقة مقارنةً بالنظم السائلة. على سبيل المثال، تشير بعض الدراسات إلى أن أنظمة المواد الماصة الصلبة يمكن أن تحقق كفاءة التقاط ثاني أكسيد الكربون بما يزيد عن 90% مع ضخ طاقة أقل نسبيًا تبلغ حوالي 500 ميجا جول/طن من ثاني أكسيد الكربون الملتقط، مقارنة بما يصل إلى 1240 ميجا جول/طن لبعض الأنظمة السائلة. وتُعد مقاييس الكفاءة حاسمة عند تقييم جدوى تطبيقات مركز احتجاز ثاني أكسيد الكربون على نطاق أوسع.
وتشمل التقنيات الناشئة أيضاً النظم الهجينة التي تجمع بين مزايا كل من النهج الصلبة والسائلة. ويمكن لهذه الأنظمة تحسين التقاط ثاني أكسيد الكربون من خلال دمج المواد الماصة الصلبة لمراحل الالتقاط الأولية والمواد الماصة السائلة لعمليات التنقية اللاحقة. وقد أثبتت التطورات الأخيرة أن مثل هذه التشكيلات الهجينة يمكن أن تعزز معدلات التقاط ثاني أكسيد الكربون الإجمالية، مما يمهد الطريق لتوفير حلول فعالة من حيث التكلفة لمختلف العمليات الصناعية.
وتسلط منشآت مختلفة لامتصاص المواد الماصة مثل Climeworks في سويسرا و Carbon Engineering في كندا الضوء على الاختلافات التشغيلية في هذه التقنيات. فقد استخدمت شركة Climeworks نهجًا معياريًا باستخدام مرشحات المواد الماصة الصلبة، بينما تستخدم شركة Carbon Engineering طريقة امتصاص سائلة أكثر تقليدية. وغالبًا ما يدور الاختيار بين هذه التقنيات حول عوامل مثل السوق المستهدفة، وتكاليف الطاقة، والموقع الجغرافي، والتي تملي الكفاءة التشغيلية لأنظمة الامتصاص السائل.
| نوع التكنولوجيا | متطلبات الطاقة (ميجا جول/طن من ثاني أكسيد الكربون) | كفاءة الالتقاط (%) TBC على نطاق واسع وعلى المدى الطويل | طريقة التجديد |
|---|---|---|---|
| مواد ماصة للسوائل | 1,240 | حتى 90 درجة مئوية | حراري |
| المواد الماصة الصلبة | 500 | حتى 90 درجة مئوية | حراري أو كهربائي |
| الأنظمة الهجينة | متغير | أعلى من 90 | الطرق المجمعة |
نصيحة: عند تقييم أنظمة DAC، يجب الأخذ بعين الاعتبار مصادر الطاقة المحلية وتكاليفها، لأنها تؤثر بشكل كبير على الكفاءة الكلية والجدوى الاقتصادية للتكنولوجيا المختارة.
متطلبات الطاقة ومصادرها لعمليات DAC الفعالة ومصادرها
يمثل استهلاك الطاقة أحد الاعتبارات الهامة في عمليات الاحتجاز المباشر للكربون بالهواء، حيث أن الإزالة الفعالة لثاني أكسيد الكربون2 من الغلاف الجوي يتطلب مدخلات كبيرة من الكهرباء والطاقة الحرارية. وتُظهر مختلف تكنولوجيات احتجاز ثاني أكسيد الكربون المُنبعثة من الغلاف الجوي متطلبات متفاوتة من الطاقة، والتي تتراوح عادةً بين 1.5 و10 جيغا جول لكل طن من ثاني أكسيد الكربون المحتجز2. تشمل مستهلكات الطاقة الرئيسية مراوح سحب الهواء، والمبادلات الحرارية، والعمليات الكيميائية التي تنطوي على التقاط وإطلاق ثاني أكسيد الكربون2. تؤثر خصوصية التكنولوجيا وظروف البيئة التشغيلية بشكل مباشر على هذه المتطلبات.
You have read 48% of the article. The rest is for our community. Already a member? تسجيل الدخول
(and also to protect our original content from scraping bots)
مجتمع الابتكار العالمي
تسجيل الدخول أو التسجيل (100% مجاناً)
اطلع على بقية هذه المقالة وجميع المحتويات والأدوات الخاصة بالأعضاء فقط.
فقط المهندسون والمصنعون والمصممون والمسوقون الحقيقيون المحترفون.
لا روبوت، ولا كاره، ولا مرسل رسائل غير مرغوب فيها.
الأسئلة الشائعة
ما هي المبادئ الأساسية لتكنولوجيا احتجاز الكربون بالهواء المباشر؟
ما هي مناهج وتقنيات DAC المختلفة المتاحة؟
ما مدى جدوى مركز دبي لتعليم قيادة السيارات من الناحية الاقتصادية، وما الذي يكشف عنه تحليل التكلفة؟
ما هي التحديات والمفاهيم الخاطئة الموجودة حول قابلية وفعالية مركز دبي للمساعدة الإنمائية؟
قراءات ذات صلة
- تنظيمي إطار العمل لـ DAC الإرشادات القانونية و المعايير التي تحكم تنفيذ تقنيات DAC وتشغيلها.
- التكامل مع مصادر الطاقة المتجددة: أوجه التآزر المحتملة بين عمليات مركز دبي للسلع الأساسية وأنظمة الطاقة المتجددة لتعزيز الكفاءة.
- استراتيجيات استخدام الكربون: طرق تحويل ثاني أكسيد الكربون المحتجز إلى منتجات أو وقود قيّم.
- إدارة الحرارة في عمليات DAC: تقنيات لتحسين استخدام الطاقة الحرارية في عمليات DAC.
- Consumer البصمة الكربونية Awareness: تثقيف الجمهور حول دور مركز دبي لتغير المناخ في الحد من انبعاثات الكربون للأفراد والشركات.
- حلول التخزين طويل الأجل لثاني أكسيد الكربون المحتجز: استراتيجيات للتخزين الآمن والفعال لثاني أكسيد الكربون المستخرج من خلال تقنيات DAC.
- الكفاءة المقارنة بين كفاءة مركز دبي لتعليم قيادة السيارات مقابل مركز دبي لتعليم قيادة السيارات الكهربائية: دراسة فعالية تكنولوجيات احتجاز الكربون وتخزينه فيما يتعلق بالطاقة الحيوية مع احتجاز الكربون وتخزينه.
روابط خارجية عن الاحتجاز المباشر للكربون في الهواء (DAC)
المعايير الدولية
(مرر الرابط للاطلاع على وصفنا للمحتوى)
هل DAC قابل للتطبيق بالنظر إلى متطلبات الطاقة الضخمة؟ ربما ينبغي أن نركز أكثر على تقليل الانبعاثات في المقام الأول.
منشورات ذات صلة
أحدث المنشورات وبراءات الاختراع حول الهلاميات الهوائية والهلاميات الهوائية
أحدث المنشورات وبراءات الاختراع حول الأكاسيد عالية الإنتروبيا (HEOs)
أحدث المنشورات وبراءات الاختراع على MXenes
أحدث المنشورات وبراءات الاختراع حول النقاط الكمية
أحدث المنشورات وبراءات الاختراع عن البيروفسكايت
أحدث المنشورات وبراءات الاختراع عن الجرافين