با توجه به روند فزایند انتشار کربن دی اکسید (CO₂) در اثر فعالیت‌های صنعتی و فعالیت‌هایی با مصرف انرژی بالا، فناوری‌هایی نظیر جذب و استفاده مجدد از کربن (CCU [1]) برای کاهش سطح CO₂ و افزایش بهره‌وری منابع مورد توجه قرار گرفته است. تحلیل چرخه عمر (LCA [2]) یک روش تحلیل سیستماتیک و جامع برای ارزیابی اثرات زیست‌محیطی، اقتصادی و اجتماعی فرآیندها و محصولات است که تمامی مراحل عمر یک محصول یا فرآیند، از زنجیره تأمین و استخراج مواد اولیه تا دفع نهایی را بررسی می‌کند. این رویکرد به تصمیم‌گیران کمک می‌کند تا تصویری دقیق و بلندمدت از اثرات کلی محصول یا فرآیند به دست آورند. به‌طور خاص، فناوری جذب و استفاده مجدد از کربن (CCU) به‌عنوان روشی نوین برای بازیافت CO₂ و تبدیل آن به محصولات با ارزش افزوده معرفی شده است که می‌تواند نقش مهمی در کاهش انتشار کربن داشته باشد.
(جهت مطالعه مقاله “اهمیت تنوع بخشی به منابع انرژی و سوخت‌های جایگزین در گذار انرژی و کربن‌زدایی” اینجا کلیک کنید)
با پیچیدگی‌های فناوری CCU و تأثیرات مختلف آن بر زیست‌بوم و منابع انرژی، استفاده از تحلیل چرخه عمر به‌عنوان یک روش جامع و ساختاریافته برای بررسی این فناوری و مقایسه آن با روش‌های سنتی جذب و ذخیره‌سازی CO₂ ضروری به‌نظر می‌رسد. این مقاله به بررسی و تحلیل تأثیرات فناوری CCU با استفاده از LCA پرداخته و امکان مقایسه این فناوری با روش‌های متداول مدیریت کربن را از زوایای مختلف فراهم می‌کند. در این راستا، به اهمیت شناسایی منبع انتشار CO₂ و تأثیرات نهایی زیست‌محیطی، اقتصادی و اجتماعی فناوری CCU پرداخته می‌شود.
رویکردهای محیط زیستی قابل بررسی در فناوری CCU
ارزیابی چرخه عمر (LCA) شامل تحلیل یک فرآیند یا محصول از زمان استخراج مواد خام تا پایان عمر مفید آن است. چرخه عمر محصولات به‌طور کلی در سه حالت تعریف می‌شود. نخستین حالت، از مبدأ تا درب خروجی [3] است که در این حالت، چرخه شامل مراحل استخراج مواد اولیه تا تولید نهایی و خروج محصول از کارخانه است، اما مراحل استفاده و دفع محصول در آن لحاظ نمی‌شود. حالت دوم، از مبدأ تا گور [4] نام دارد که تمامی مراحل از تولید تا استفاده و دفع نهایی محصول را پوشش می‌دهد و تأثیرات زیست‌محیطی در کل عمر محصول را در بر می‌گیرد. در نهایت، حالت سوم از مبدأ تا مبدا [5] است که در آن محصول پس از استفاده، به طور کامل بازیافت شده و دوباره وارد چرخه تولید می‌شود؛ به طوری‌که هیچ زباله‌ای ایجاد نمی‌گردد. این مدل به کاهش ضایعات و استفاده بهینه از منابع کمک می‌کند و به چرخه‌ای پایدارتر منجر می‌شود. مفاهیم توضیح داده‌شده در شکل زیر، به‌طور بصری نمایش داده شده‌اند و تمام مراحل چرخه عمر محصول را به شکلی واضح و جامع نشان می‌دهند.
فناوری CCU به عنوان راهکاری برای استفاده از CO₂ در تولید محصولات مختلف، با چرخه از مبدأ تا مبدأ هم‌خوانی دارد. CCU از CO₂ بازیافت شده استفاده می‌کند و آن را به محصولات جدید تبدیل می‌کند، که به کاهش تولید زباله و اثرات زیست‌محیطی کمک می‌کند. در این زمینه، دو رویکرد مهم وجود دارد:
ردپای محصولات کربنی (PCF [1])
ردپای کربن به اندازه‌گیری میزان انتشار مستقیم و غیرمستقیم گازهای گلخانه‌ای عمدتاً CO₂ در طول عمر یک محصول یا فرآیند می‌پردازد. این اندازه‌گیری از مراحل اولیه مانند استخراج مواد خام تا مرحله استفاده و دفع محصول را شامل می‌شود. محاسبه ردپای کربن به مصرف‌کنندگان و تولیدکنندگان این امکان را می‌دهد تا درک بهتری از تأثیرات زیست‌محیطی محصولات مختلف به دست آورند و از محصولات کم‌کربن‌تر حمایت کنند. به‌عنوان مثال، اگر در فرآیند CCU،CO₂ بازیافت شده به جای انتشار در هوا، به محصولات شیمیایی مفیدی همچون کود اورهتبدیل شود این تغییر فرآیند به‌طور مستقیم بر کاهش انتشار کربن تأثیر دارد. این ارزیابی به شرکت‌ها کمک می‌کند تا تأثیرات زیست محیطی هر مرحله از چرخه عمر محصول را درک کنند و با استفاده از نتایج، در کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای مؤثر باشند.
ارزیابی چرخه عمر (LCA)
ارزیابی چرخه عمر (LCA) یک روش جامع و گسترده برای بررسی تأثیرات زیست محیطی محصولات و فرآیندهاست که تمامی مراحل چرخه عمر محصول، از استخراج مواد خام تا دفع یا بازیافت نهایی، را در بر می‌گیرد. برخلاف روش‌های دیگری مانند ردپای کربن (PCF) که عمدتاً بر انتشار گازهای گلخانه‌ای و به‌ویژه دی‌اکسید کربن (CO₂) تمرکز دارند، LCA تمامی جنبه‌های زیست محیطی را در نظر می‌گیرد. این جنبه‌ها شامل مصرف انرژی، منابع طبیعی، تولید و حمل‌ونقل، دفع زباله و حتی تأثیرات اقتصادی و اجتماعی است. به همین دلیل،LCA ارزیابی جامع‌تری از اثرات زیست محیطی یک محصول ارائه می‌دهد و به تصمیم‌گیری‌های پایدارتر کمک می‌کند.
تفاوت کلیدی LCA و PCF در گستره و عمق بررسی‌های آن‌هاست. در حالی که PCF صرفاً میزان انتشار کربن را در مراحل مختلف چرخه عمر محصول محاسبه می‌کند، LCA به تأثیرات زیست‌محیطی گسترده‌تری می‌پردازد و علاوه بر انتشار کربن، معیارهایی چون مصرف آب، آلودگی‌های هوا، خاک و آب و مصرف منابع طبیعی را نیز بررسی می‌کند. این رویکرد فراگیر در LCA امکان ارزیابی دقیق‌تری از کل فرآیند و اثرات مختلف محیط‌زیستی آن را فراهم می‌آورد.
LCA در فناوری‌های جذب و استفاده از کربن (CCU) به‌ویژه کاربردی است، زیرا می‌تواند تمامی جنبه‌های زیست محیطی مرتبط با جذب، استفاده و دفع CO₂ را در نظر بگیرد. برای مثال، اگر CO₂ از نیروگاه‌های فسیلی استخراج شود، اثرات زیست محیطی این مرحله، مانند مصرف انرژی برای جذب CO₂، باید در محاسبات لحاظ شود. همچنین، استفاده از CO₂ برای تولید بتن کربنی به بررسی میزان انرژی مصرفی برای تبدیل CO₂ و تأثیرات بلندمدت ذخیره سازی آن در محصول نیاز دارد.
طبق شکل بالا، چرخه عمر یک محصول از دیدگاه محیط زیستی از استخراج مواد اولیه تا دفع یا بازیافت نهایی به تصویر کشیده شده است. چرخه با استخراج مواد اولیه آغاز می‌شود که شامل برداشت منابع طبیعی مورد نیاز برای تولید است. سپس، مواد اولیه در مرحله تولید به کالاهای نهایی تبدیل می‌شوند و معمولاً با مصرف انرژی و تولید آلاینده‌های زیست‌محیطی همراه‌اند. در مرحله بعد، کالاها از طریق فرآیند توزیع به بازارها و مصرف‌کنندگان منتقل می‌شوند. پس از آن، محصولات در اختیار مصرف‌کننده قرار گرفته و مرحله استفاده آغاز می‌شود که تأثیرات زیست‌محیطی این مرحله بسته به نوع و نحوه استفاده از محصول متفاوت است. در پایان عمر مفید محصول، مرحله دفع آغاز می‌شود و محصول به شکل زباله به محیط بازمی‌گردد یا در برخی موارد به بازیافت فرستاده می‌شود. بازیافت نقش مهمی در کاهش مصرف منابع طبیعی و آلودگی‌ها دارد.
ویژگی مهم LCA این است که تنها به انتشار مستقیم CO₂ اکتفا نمی‌کند و تمامی مراحل فرآیند را از مواد خام مصرفی تا مصرف نهایی و دفع پوشش می‌دهد. برای نمونه، اگر در یک فرآیند CCU از انرژی‌های تجدیدپذیر استفاده شود، تأثیر زیست‌محیطی این فرآیند نسبت به زمانی که از سوخت‌های فسیلی استفاده شود، بسیار متفاوت خواهد بود. LCA این امکان را فراهم می‌کند که چرخه کامل تولید، استفاده و دفع محصولات مبتنی بر CO₂ را با فرآیندهای سنتی مقایسه و تحلیل کنیم.
استفاده از LCA در فناوری CCU همچنین فرصتی فراهم می‌آورد که تأثیرات زیست‌محیطی از جمله کاهش انتشار CO₂، مصرف انرژی و بهره‌برداری از منابع تجدیدپذیر به‌دقت بررسی شود. این رویکرد به ما امکان می‌دهد تا مزایا و چالش‌های زیست‌محیطی فناوری CCU را در مقایسه با روش‌های متداول بهتر درک کنیم و به بهبود فرآیندهای زیست‌محیطی یاری رسانیم.
مراجع
[1] Product Carbon Footprint
[1] Carbon Capture and Utilization
[2] Life Cycle Assessment
[3] Cradle to Gate
[4] Cradle to Grave
[5] Cradle to Cradle
