اقدام فوری برای مقابله با بحران اقلیمی ضروری است و جذب کربن (Carbon Capture) یکی از راهکارهای اصلی برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و دستیابی به نتایج مطلوب تجاری محسوب می‌شود. تحول در اقتصاد جهانی به‌منظور رسیدن به انتشار صفر گازهای گلخانه‌ای تا میانه قرن بیست و یکم، ضروری است تا از تأثیرات خطرناک تغییرات اقلیمی جلوگیری شود. جذب کربن، استفاده از آن و ذخیره‌سازی (CCUS) یکی از ابزارهای کلیدی در محدود کردن افزایش دمای جهانی به کمتر از 1.5 درجه سانتی‌گراد به‌شمار می‌رود. بدون این تکنولوژی، دستیابی به اهداف اقلیمی مشترک و همزمان تحقق نتایج تجاری به‌طور مؤثر غیرممکن خواهد بود.
جذب کربن یک حوزه وسیع، پیچیده و در حال تحول است و برای صنایع مختلف ضروری است که راهکارهای اقلیمی خود را به سرعت پیاده‌سازی و مقیاس‌گذاری کنند. برای تحقق تعهدات جهانی به “صفر خالص کربن” تا سال 2050، استفاده از CCUS باید 120 برابر افزایش یابد و به ازای هر سال، 70 تا 100 پروژه جدید در این زمینه باید به اجرا درآید.
برای پیشبرد پروژه‌های موفق جذب کربن، به فناوری‌های آماده و در دسترس، تعیین قیمت کربن و زیرساخت‌ها و مجوزهای لازم برای انتقال و ذخیره‌سازی دائمی CO₂ نیاز داریم. بسیاری از شرکت‌ها و دولت‌ها تعهدات جسورانه‌ای برای دستیابی به وضعیت کربن خنثی تا سال 2030 تعیین کرده‌اند؛ ضرب‌الاجلی که به سرعت در حال نزدیک شدن است.
ضرورت توسعه سریع فناوری‌های جذب کربن برای رسیدن به اهداف اقلیمی جهانی
برای رسیدن به این اهداف، شرکت‌ها باید جذب کربن را به‌عنوان گزینه‌ای قابل‌اجرا در طرح‌های پایداری خود مد نظر قرار دهند، چرا که این فناوری‌ها اکنون در دسترس هستند، حمایت‌های سیاستی لازم را دارند و می‌توانند به‌طور چشمگیری انتشار گازهای گلخانه‌ای را کاهش دهند. ظرفیت جذب کربن باید بیش از 20 برابر افزایش یابد تا بتوان هر ساله 840 میلیون تن متریک CO₂ را تا سال 2030 جذب کرد و بدین ترتیب اهداف جهانی کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای محقق شود.
اگرچه ضرورت اقدام در زمینه جذب کربن (CCUS) بسیار حیاتی است، اما این فرایند با چالش‌های قابل‌توجهی مواجه است. اهداف سیاستی ملی و شرکتی برای دستیابی به “صفر خالص کربن” همیشه به‌وضوح تعریف نشده‌اند و بسیاری از چارچوب‌های قانونی، مقرراتی و مالی هنوز در حال تکمیل هستند. در چنین شرایطی، ایجاد سریع یک اکوسیستم کامل که تمامی جنبه‌های جذب کربن را در بر بگیرد، با توجه به میزان عدم قطعیت موجود، کار دشواری است.
این گذار به‌ویژه برای بازارهای کربن‌بر مانند تولید برق، فولاد، سیمان، پالایش، پتروشیمی، هیدروژن و فرآوری گاز طبیعی اهمیت زیادی دارد. کاهش اثرات محیط‌زیستی در این صنایع تاکنون دشوار بوده است و فناوری‌ها به طور مداوم در حال تکامل و بهبود هستند.
جذب، استفاده و ذخیره کربن (CCUS) یک ابزار کلیدی در کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای جهانی است و در سناریوی توسعه پایدار آژانس بین‌المللی انرژی (IEA)، مسئول کاهش 15 درصدی کل انتشار گازهای گلخانه‌ای به‌حساب می‌آید. راهکارهایی که می‌توانند تأثیر قابل توجهی در کاهش انتشار CO₂ داشته باشند، شامل حلال‌های شیمیایی و فیزیکی، جذب‌کننده‌ها، فناوری‌های کرایوژنیک و غشاها هستند.
سفارشی‌سازی راهکارها بر اساس نیازهای خاص پروژه‌ها
صنایع مختلف CO₂ را در غلظت‌های متفاوتی منتشر می‌کنند، زیرا فرآیندها و سوخت‌های متنوعی در عملیات آن‌ها به‌کار می‌رود. راهکارهای جذب CO₂ می‌توانند تأثیرات مثبتی در طیف وسیعی از صنایع داشته باشند که کاهش کربن در آن‌ها چالش‌برانگیز بوده است. این صنایع شامل مواردی هستند که در آن‌ها فرآیندهای کاهش انتشار کربن به‌طور خاص دشوار بوده است.
صنعت سیمان
گزینه‌های مختلف جذب CO₂ از جمله جداسازی با حلال‌های شیمیایی، جذب سطحی با فناوری PSA، جذب CO₂ به‌وسیله فناوری تقطیر تبریدی (کرایوژنیک) و همچنین ترکیب دو فناوری PSA + کرایوژنیک ارائه می‌شود که می‌توانند بر اساس نیازهای خاص سفارشی‌سازی شوند. این گزینه‌ها می‌توانند متناسب با عواملی مانند:
- غلظت‌های متفاوت CO₂ (عملکرد معمولی یا غنی‌سازی اکسیژن)
- تأمین انرژی (تماماً برقی یا گاز طبیعی)
- محدودیت‌های فضای زمین
- سطح خودکارسازی
طراحی شده باشند. راهکارهای PSA و کرایوژنیک می‌توانند محصولی مایع با خلوص بالا تولید کنند که آماده حمل و نقل باشد. علاوه بر این، هم‌افزایی میان این دو فناوری می‌تواند منجر به صرفه‌جویی در هزینه‌ها شود. برای مثال فناوری جذب کربن با حلال پیشرفته شرکت هانی‌ول (ASCC) امکان جذب مؤثرتر گاز دودکش با غلظت پایین CO₂ را از کوره‌های سیمان فراهم می‌آورد و این فناوری می‌تواند با در دسترس بودن منابع انرژی منطبق شود.
صنعت تولید برق
تولید برق تقریباً 40٪ از انتشار CO₂ جهانی را به خود اختصاص می‌دهد و فناوری ASCC یک مسیر مؤثر برای کاهش اثرات محیط‌زیستی نیروگاه‌ها ارائه می‌دهد. صنایع تولید برق و خدمات عمومی مقادیر زیادی گاز دودکش با غلظت پایین تولید می‌کنند که در این زمینه، ASCC امکان کاهش هزینه‌های جذب CO₂ را فراهم می‌آورد. این فناوری همچنین بارهای انرژی جانبی را کاهش می‌دهد و با طراحی ثبت‌شده مبادله حرارتی، مصرف انرژی برای احیای حلال‌ها را کاهش می‌دهد.
فرایند پالایش، پتروشیمی و فرآوری گاز: راهکارهای پیشرفته برای کاهش کربن
راهکارهای جذب با تناوب فشار هیدروژن (PSA)، می‌توانند در فرآیندهای جذب کربن، تصفیه هیدروژن حاصل از تجزیه آمونیاک، و تصفیه هیدروژن سبز به‌کار گرفته شوند:
- PSA جذب کربن معمولاً برای گازهای پسماند PSA هیدروژن استفاده می‌شود، جایی که نیاز به یک راهکار کم‌هزینه برای جذب کربن وجود دارد.
- PSA تجزیه آمونیاک برای تصفیه هیدروژن از آمونیاکی که در فرآیند تجزیه برای استفاده به‌عنوان حامل انرژی تولید می‌شود، به‌کار می‌رود.
- PSA هیدروژن سبز می‌تواند هیدروژن را برای استفاده در پیل‌های سوختی پس از تولید از الکترولایزر تصفیه کند.
صنعت کاغذ و مقوا: فرصت‌های منحصر به فرد برای کاهش کربن‌دی‌اکسید
صنعت کاغذ و مقوا فرصت‌های منحصر به فردی برای تولید اعتبار حذف کربن‌دی‌اکسید (CDR) فراهم می‌آورد، زیرا بیشتر مواد اولیه آن از منابع زیستی یا تجدیدپذیر تأمین می‌شود. این ویژگی می‌تواند به‌عنوان یک جریان درآمدی اضافی، پروژه‌ها را از نظر اقتصادی قابل‌پذیرش کند. چالش‌هایی که ممکن است در این زمینه پیش بیاید، شامل آلودگی‌های موجود در گازهای دودکش بویلرهای مایعات سیاه است، اما با پیش‌پردازش مناسب، برای مثال فناوری ASCC به‌عنوان یک گزینه کارآمد قابل‌اعتماد است.
سایر صنایع تولیدی: مدیریت انتشار کربن در مقیاس بزرگ
عملیات صنعتی نیاز دارند تا مقادیر زیادی از انتشار کربن با غلظت پایین را به‌صورت اقتصادی و کارآمد مدیریت کنند. بسیاری از فرآیندهای صنعتی و شیمیایی برای تولید حرارت مورد نیاز واکنش‌های فرآیندی، سوخت‌های فسیلی یا زیستی می‌سوزانند. فناوری‌های جذب کربن و اکسی‌سوختی در بویلرها و کوره‌های احتراق بخشی از یک استراتژی چندبخشی برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای هستند و مسیری برای تولید محصولات کم‌کربن‌تر که در زندگی روزمره استفاده می‌کنیم، فراهم می‌آورند.
صنعت فولاد: راهکارهای یکپارچه برای جذب کربن و بازیابی هیدروژن
تولید فولاد حدود 7 درصد از انتشار جهانی CO₂ را به خود اختصاص می‌دهد و با افزایش زیرساخت‌ها، مصرف فولاد همچنان ادامه خواهد داشت. فناوری‌های جذب کربن در صنعت فولاد فرصت‌هایی برای کاهش چشمگیر انتشار گازهای کوره بلند و در عین حال ایجاد برنامه‌هایی برای انتقال به کوره‌های قوس الکتریکی (EAF) یا فرآیند احیای مستقیم آهن (DRI) مبتنی بر هیدروژن فراهم می‌آورد.
در برخی موارد، هنگام تصفیه گازهای دودکش تولید فولاد، می‌توان هیدروژن را بازیابی کرده و به‌عنوان یک محصول جانبی ارزشمند به فروش رساند که به بهبود اقتصاد پروژه‌ها کمک می‌کند. چندین فناوری برای جذب کربن در صنعت فولاد قابل استفاده است، از جمله ASCC،PSA + جداسازی کرایوژنیک اورتلوف، و جداسازی اورتلوف به‌تنهایی که هرکدام مزایا و معایب خاص خود را دارند.
جمع‌بندی
مقاله‌ی حاضر به بررسی اهمیت فناوری‌های جذب کربن (CCUS) در کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و تسهیل دستیابی به اهداف اقلیمی جهانی می‌پردازد. این مقاله توضیح می‌دهد که چگونه فناوری‌های مختلف جذب کربن، از جمله حلال‌های شیمیایی، فرآیندهای کرایوژنیک و غشاها، می‌توانند در صنایع گوناگون مانند سیمان، فولاد، پتروشیمی، تولید برق و پالایش به‌طور مؤثر به کاهش انتشار CO₂ کمک کنند. با توجه به چالش‌های خاص هر صنعت، این فناوری‌ها می‌توانند به‌طور سفارشی طراحی شوند تا نیازهای خاص آن‌ها را برآورده کنند و در عین حال بهره‌وری انرژی را افزایش دهند. همچنین، استفاده از این فناوری‌ها نه تنها به کاهش اثرات زیست‌محیطی کمک می‌کند، بلکه فرصت‌های اقتصادی جدیدی را برای صنایع فراهم می‌آورد، از جمله تولید اعتبار حذف کربن‌دی‌اکسید (CDR) و بازیابی هیدروژن به‌عنوان محصول جانبی ارزشمند.
در نهایت، این مقاله بر لزوم توسعه سریع و مقیاس‌گذاری فناوری‌های جذب کربن به‌منظور دستیابی به اهداف “صفر خالص کربن” تا سال 2050 تأکید دارد. با توجه به ظرفیت‌های موجود و ضرورت اقدامات فوری در راستای مقابله با بحران تغییرات اقلیمی، این فناوری‌ها می‌توانند به‌عنوان ابزاری حیاتی در تسریع انتقال به اقتصاد کم‌کربن و دستیابی به اهداف جهانی کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای عمل کنند.
مراجع
