أبرز 4 تقنيات في 2023 تحوّل ثاني أكسيد الكربون إلى "كنز طاقة"
أسماء السعداوي
يُعد غاز ثاني أكسيد الكربون المصدر الرئيس لانبعاثات غازات الدفيئة، المسببة لظاهرة الاحتباس الحراري، التي تهدد صحة البشر وسلامة كوكب الأرض.
ويتكوّن هذا الغاز من ذرة كربون وذرتي أكسجين، وهو عديم اللون والرائحة، ويُنتج طبيعيًا عن طريق تنفس الإنسان والحيوان واحتراق الوقود.
ومن أجل خفض تلك الانبعاثات، أخذت الجهود العالمية أشكالًا شتى، ومنها خفض استهلاك الوقود الأحفوري مثل الفحم والنفط والغاز لصالح توليد الكهرباء من الطاقة المتجددة مثل الشمس والرياح، في حين لجأت أخرى إلى استعمال تقنيات احتجاز الكربون وتخزينه، وفق ما طالعته منصة الطاقة المتخصصة.
على الجانب الآخر، برزت تطبيقات مميزة لاستعمال غاز ثاني أكسيد الكربون في أشياء مفيدة مثل تحويله إلى وقود أو في إنتاج بطاريات تخزين الكهرباء من بين أخرى واعدة.
ونستعرض في هذا التقرير أبرز 4 تطبيقات جديدة شهدها عام 2023، لاستغلال الإمكانات غير المستغلة للغاز ذي السمعة السيئة.
التحويل إلى وقود
لسنوات، ظلّت الفكرة قائمة بشأن إيجاد طريقة لاستخلاص ثاني أكسيد الكربون من الهواء ومحطات الكهرباء، لتحويله إلى شيء مفيد مثل مصدر وقود مستقر يحل بدلًا من الوقود الأحفوري في بعض التطبيقات.
لكن تنفيذ ذلك التحول واجه عقبات منها: انخفاض كفاءة الكربون، أو إنتاج وقود صعب التعامل معه كأن يكون سامًا أو قابلًا للاشتعال.
الجديد هنا، هو عندما طوّر باحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وجامعة هارفارد ابتكارًا فاعلًا لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى مادة سائلة أو صلبة يمكن استعمالها مثل الهيدروجين أو الميثانول لتشغيل خلايا الوقود وتوليد الكهرباء.
وتفصيليًا، جرى تعريض الغاز إلى عوامل تحفيز ثم إلى تقنية التحليل الكهربائي التي تُحول الغاز إلى مسحوق يُطلق عليه "فورمات الصوديوم" التي يمكن تخزينها لمدة عقود بأمان.
ويُقصد بفورمات الصوديوم ملح الصوديوم المُستخلص من حمض الفورميك، ويأتي في صورة مسحوق بودرة بلوري أبيض يُمكن استعماله بوصفه منتَجًا نهائيًا، أو مادةً وسيطة لتصنيع منتجات كيميائية.
بطارية تخزين
فاجأت أول بطارية تخزين تعمل بثاني أكسيد الكربون العالم أجمع، إذ تطرح حلًا مبتكرًا لتخزين الكهرباء لمدة طويلة مع تجنب مخاطر انبعاثات الوقود الأحفوري، وتعزز نشر مشروعات الطاقة المتجددة من أجل مكافحة تغير المناخ.
وأعلنت الشركة المطورة "إنرجي دوم" (Energy Dome) في أغسطس/آب المنصرم، أن البطارية الثورية كانت تقترب من انطلاق عمليات التشغيل التجارية بنهاية عام 2023، بعد رحلة بدأت من إطلاق الفكرة في فبراير/شباط 2020، ثم إعلان النتائج في 2022 المنصرم.
ويوضح الإنفوغرافيك أدناه -الذي أعدته منصة الطاقة المتخصصة- أبرز المعلومات عن بطارية تخزين الكهرباء العاملة بثاني أكسيد الكربون:
وتحمل البطارية الجديدة التي تتراوح قدرتها بين 20 و200 ميغاواط، سمات مميزة، وعلى صعيد التكلفة، فهي أرخص بمقدار النصف عن التخزين في بطارية الليثيوم أيون من الحجم نفسه.
ومن ناحية كفاءة التخزين، أثبتت البطارية كفاءة تصل إلى حد المنافسة، كما أنها قابلة للانتشار والتطبيق عالميًا، وتوجد مكوناتها الإضافية من الصلب والماء ضمن سلاسل التوريد العالمية.
وبالفعل، اتخذت الشركة خطوات لنشر التقنية تجاريًا، وأبرمت اتفاقًا لإقامة منشأة بسعة 20 ميغاواط، وقدرة تخزين تصل إلى 5 ساعات في إيطاليا.
تُضاف إلى ذلك مساعٍ مشابهة لنشر البطارية العاملة بثاني أكسيد الكربون في ألمانيا ودول أفريقيا والشرق الأوسط.
استخلاص المعادن
بينما كانت الجهود متركزة على كيفية التخلص من ثاني أكسيد الكربون بسبب مخاطره الكثيرة، طور العلماء طريقة لاستخلاص المعادن الأرضية النادرة في نفايات بطاريات السيارات الكهربائية وتوربينات الرياح، عبر تسخين ثاني أكسيد الكربون.
والمعادن الأرضية النادرة، أو الحرجة، مكون رئيس في صناعة الطاقة المتجددة، لكنها متركزة في مناطق معينة رغم وفرتها، مثل الصين، وهو ما قد يغذي صراعات جيوسياسية حول العناصر الثمينة والمطلوبة بقوة في عصر التحول الأخضر.
وتعتمد التقنية على استخلاص المعادن النادرة من بعض الإلكترونيات التي انتهى عمرها التشغيلي، عبر تسخين غاز ثاني أكسيد الكربون -بعد احتجازه وتخزينه- إلى نحو 30 درجة مئوية، ثم ضغطه ليتحول إلى سائل ذي سمات خاصة قادرة على فصل المعادن النادرة من الإلكترونيات المستعملة.
ويُمكن لعملية إعادة التدوير بوساطة تسخين ثاني أكسيد الكربون، أن تنقذ ما يتراوح بين 20 و38% من الموارد التي كان سيكون مصيرها مكب النفايات.
تخزين ثاني أكسيد الكربون بالخرسانة
عادة، تُستعمل تقنية احتجاز الكربون وتخزينه عبر التقاط الغاز سواء من محطات توليد الكهرباء العاملة بالوقود الأحفوري أو المنشآت الصناعية أو مباشرة من الهواء، ثم تخزينه في باطن الأرض سواء على البر أو في البحر.
لكن تلك التقنية لا تخلو من تحديات، إذ إنها باهظة الثمن، وفشلت بإثبات جاهزيتها في بعض المشروعات، كما يواجه إنشاء أنابيب النقل لاستعمال ثاني أكسيد الكربون في الاستعمالات مشكلات مع السكان ومن حيث التكلفة أيضًا.
وفي هذا الصدد، طوّرت شركتان أميركية وكندية أول تجربة من نوعها بالعالم لتخزين ثاني أكسيد الكربون في الخرسانة من أجل حبس الانبعاثات لمئات السنوات.
وهنا برز تحدٍ وهو أن الخرسانة نفسها والأسمنت الذي هو أبرز مكوناتها مسؤولان عن 8% من الانبعاثات العالمية لثاني أكسيد الكربون، بالإضافة إلى أن التقنية تتطلب إدخال مرافق بنية أساسية يمكنها التطبيق واستيعاب مليارات الأطنان سنويًا.
لكن التقنية الجديدة قادرة على تحجيم انبعاثات الخرسانة والأسمنت (وليس الانبعاثات المُطلقة في الغلاف الجوي فحسب) بنسبة 5%.
وبالإضافة إلى ذلك، يُمكن الاستعانة بالمياه المستعملة مسبقًا، وهو ما سيخفّض الانبعاثات إلى نسبة تتراوح بين 5 و10% إضافية.
موضوعات متعلقة..
- تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى وقود نظيف ينافس الهيدروجين
- أول بطارية تخزين تعمل بثاني أكسيد الكربون في العالم.. تقنية رائدة (إنفوغرافيك)
- ثاني أكسيد الكربون يتحول إلى "منجم" للذهب والفضة والمعادن النادرة
اقرأ أيضًا..
- وزير النفط الليبي: لدينا ثروات نفط وغاز يجب استغلالها.. ودولة عربية فقط تستثمر لدينا (1/2) - حوار
- إيرادات صادرات النفط السعودي تنخفض 18.3% في أكتوبر
- مفاجأة.. احتياطيات ضخمة من الغاز في ليبيا تتجاوز أي توقعات (خاص)
- أكبر مشروع للطاقة الشمسية على الأسطح في السعودية يحظى بصفقة مهمة
