تقارير الطاقة النووية التقارير رئيسية طاقة نووية

خفض تكلفة التقاط الكربون من الهواء عند ربطه بمفاعلات نووية متقدمة (دراسة)

أحمد أيوب

2023-09-22

836

إحدى مرافق التقاط الكريون من الهواء - الصورة من Norweb

يشهد مجال التقاط الكربون من الهواء مباشرة تطورات مهمة في أميركا، مع إعلان نتائج دراسة لأحد المختبرات الوطنية بشأن إمكان خفض تكلفة هذه التقنية، إذا ما اعتمدت على المفاعلات النووية المتقدمة في الكهرباء التي تتطلبها.

وأشارت الدراسة إلى أن المفاعلات النووية المتقدمة يمكنها خفض التكلفة المعيارية لبعض تقنيات التقاط الكربون المباشر من الهواء بنسبة تصل إلى 13% مقارنة بالأنظمة التي لا تعمل بالطاقة النووية، وفقًا لما نشره موقع إنرجي دوت جوف (Energy.gov)، في 7 سبتمبر/أيلول 2023.

وتسعى الولايات المتحدة الأميركية إلى نشر تقنيات التقاط الكربون من الهواء مباشرة، إذ ترى إدارة الرئيس بايدن أنها إحدى أهم الآليات التي تدعم الوصول لمستهدفات البلاد للحياد الكربوني بحلول عام 20250، بحسب ما طالعته منصة الطاقة المتخصصة.

دراسة مهمة

ركّزت الدراسة على دمج تقنيتي التقاط الكربون من الهواء مباشرة -وهما المواد الماصّة الصلبة ذات درجة الحرارة المُنخفضة والمذيبات السائلة ذات درجة الحرارة العالية- مع 3 أنواع من المُفاعلات المُتقدمة، تتمثل في: مُفاعل الماء المضغوط المُتقدم، ومُفاعل سريع مُبرد بالصوديوم، ومُفاعل ذي درجة حرارة عالية للغاية.

واختارت الدراسة التقنيتين بناءً على البيانات المتاحة والأبحاث السابقة التي أجراها المختبر الوطني لتكنولوجيا الطاقة في أميركا.

إحدى منشآت التقاط الكربون من الهواء مباشرة - الصورة من سبرينغ وايس

وحلّل الباحثون أنظمة الالتقاط المباشر للهواء الصلب باستعمال الحرارة النووية والكهرباء، كما درسوا إمكان اعتماد محطات التقاط الهواء السائل المباشر على مزيج من حرارة الغاز الطبيعي والكهرباء المتولدة من المفاعلات النووية.

وبعد ذلك، قارنوا هذه النتائج بدراسات التقاط الكربون من الهواء مباشرة التي كانت مدعومة بالكامل بالوقود الأحفوري.

وعند مقارنة هذه الدراسة بالدراسات السابقة لتقنيات التقاط الكربون المباشر من الهواء العاملة بمصادر الوقود الأحفوري، نجد أنه يمكن للمفاعلات النووية خفض التكلفة بنسبة تصل إلى 13% لأنظمة التقاط الهواء المباشر الصلب، وما يصل إلى 7% للأنظمة السائلة؛ ما يجعلها أكثر اقتصادية لتطبيقها على نطاق أوسع.

التقاط الكربون من الهواء

يعدّ التقاط الكربون من الهواء مباشرة واحدًا من أكثر تقنيات إزالة الكربون المتاحة من الناحية العملية، ولكنها عملية كثيفة الاستهلاك للطاقة، كما أنّ تكاليفها مرتفعة للغاية.

وتحتاج تقنيات التقاط الكربون من الهواء إلى الكهرباء لتشغيل المراوح والمضخات والضواغط وأنظمة تبريد المياه ووحدات فصل الهواء.

كما أنها تتطلب الحرارة لدفع التفاعلات الكيميائية التي تجدد المذيب أو المادة الماصة وتركّز ثاني أكسيد الكربون.

وتتمتع تقنية التقاط الكربون من الهواء مباشرة بعدد من المزايا مقارنة بتقنيات احتجاز الكربون الأخرى، وفي مقدمتها قلّة استهلاكها المياه، وحاجتها لمساحة محدودة لبنائها، فضلًا عن المرونة في الموقع، وفق ما نقله تقرير لمنتدى الطاقة الدولي.

ويتزايد دور تقنية التقاط الكربون المباشر من الهواء في خطط تحقيق الحياد الكربوني، لكن العالم ما يزال بعيدًا عن تحقيق المستهدف، وفق رؤية وكالة الطاقة الدولية.

نتائج الدراسة

أظهرت نتائج الدراسة أن دمج تقنيات التقاط الكربون من الهواء مباشرة بأيّ من أنواع المفاعلات النووية الثلاثة -سالفة الذكر- سيكون له فائدة مهمة تتمثل في إنتاج الكهرباء الثابت -بكميات كبيرة- والخالي من الكربون.

وستستفيد تقنية التقاط الكربون المباشر من الهواء الصلب من درجة الحرارة المنخفضة للمفاعلات، ومع التحسينات التقنيّة المستقبلية، يمكن أن تستفيد أنظمة احتجاز الكربون من الهواء المباشر السائل من درجات الحرارة المرتفعة التي توفرها المفاعلات السريعة المبردة بالصوديوم والمفاعلات ذات درجات الحرارة العالية للغاية.

وسوف تسمح الاستفادة من الكهرباء والحرارة الخالية من الكربون من المفاعلات المتقدمة -أيضًا-، بأن تكون الأنظمة أصغر حجمًا وأقل تكلفة في التشغيل؛ نظرًا لأن انبعاثاتها ستكون أقلّ مقارنة بالأنظمة التقليدية التي تعمل بالغاز الطبيعي.

ووجد الباحثون فوائد محتملة لاستعمال الطاقة النووية مع تقنيات الانبعاثات السلبية الأخرى، بما في ذلك التقاط الكربون باستعمال الكتلة الحيوية ومياه البحر والصخور البازلتية.

وستحدد أبحاث إضافية توافقها الفني والاقتصادي الكامل مع أنواع المفاعلات المختلفة.

أميركا والحياد الكربوني

تقدّر وزارة الطاقة الأميركية أن الوصول إلى مستهدفات الحياد الكربوني التي حددتها الإدارة الأميركية بحلول عام 2050 يتطلب إزالة ما بين 400 مليون و1.8 مليار طن متري من ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي سنويًا؛ لذا تولي أهمية كبيرة لتقنيات التقاط الكربون من الهواء مباشرة.

الرئيس الأميركي جو بايدن - الصورة من سي إن إن

وأعلنت الوزارة -مؤخرًا- تخصيص أكثر من مليار دولار لتطوير مُنشأتين تجاريتين للعمل في التقاط الكربون المباشر من الهواء في ولايتي تكساس ولويزيانا من خلال أحد البرامج المدعوم من الحزبين الديمقراطي والجمهوري.

وتدعم هذه الدراسة، إلى جانب تقارير المتابعة المستقبلية، تطوير تقنيات احتجاز الكربون ونشرها من أجل توفير وظائف ذات رواتب عالية في الولايات المتحدة الأميركية، كما تدعم مستهدفاتها للتحول نحو الطاقة النظيفة.

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..