تقنيات مبتكرة لاستخلاص ثاني أكسيد الكربون الجوي

تجارب واعدة للحد من التغيرات المناخية

يحذّر العلماء بشكل متزايد من أنّ الاستغناء عن معامل الفحم، وبناء منشآت طاقة الرياح والطاقة الشمسية، وغرس المزيد من الأشجار في كلّ مكان، لن يمنع احترار كوكب الأرض بالدرجة المأساوية المتوقّعة.
وتعتقد شركة أميركية ناشئة أنّ التقاط الكربون من الهواء مباشرة يمكن أن يصبح حلاً فعالاً لهذه المشكلة، على صعيد التكلفة، وذلك بالانتقال من الاعتماد على تقنيات «صفر كربون» إلى تقنيات «سالبة للكربون».
هل يتمّ بذل أي جهود لتنظيف الجوّ من الكربون على نطاقٍ صناعي؟ وفي حال كانت هذه الجهود قائمة، ما هي السلسلة الكاملة المعتمدة للإنتاج؟ حتّى اليوم، تسير شركة واحدة في هذا الاتجاه هي «غلوبال ثيرموستات» التي حلّت رئيستها التنفيذية غراسييلا تشيشيلنسكي ضيفة على موقع البث الصوتي الإنترنتي «راديو سبيكتروم» التابع لجمعية المهندسين الكهربائيين الأميركيين بإدارة ستيفن تشيري.
وغراسييلا تشيشيلنسكي باحثة أرجنتينية، محاضرة في الاقتصاد والإحصاءات الرياضية في جامعة كولومبيا الأميركية ومديرة برنامج «اتحاد إدراة المخاطر» التّابع للجامعة ومؤلّفة مشاركة لكتاب «عكس التغيّر المناخي» الصادر في يوليو (تموز) 2020.
استخلاص الكربون
لدى الشركة عدّة منشآت في كاليفورنيا ستتمتّع كلّ واحدة منها بقدرة على التخلّص من 3000 إلى 4000 طنّ متري من ثاني أكسيد الكربون في السنة. فما هي طريقة عمل هذه المنشآت؟ تقول تشيشيلنسكي: تتغيّر القدرة الحقيقية بحسب المعدّات. تقع هذه المنشآت فيما كان يُعرف بمعهد ستانفورد للأبحاث، وتعمل على تخليص الهواء من ثاني أكسيد الكربون بشكلٍ مباشر بواسطة تقنية اسمها «التقاط الهواء مباشرة»، وشركة «غلوبال ثيرموستات» هي الشركة الأميركيّة الوحيدة التي تعمل في هذا المجال وتقود العالم فيه اليوم.
تعمل التقنية بشكل رئيسي على فرك الهواء عبر تحريك كميّة كبيرة منه فوق معدّات الالتقاط والمواد الكيميائية الضرورية التي تتسم بانجذاب طبيعي نحو ثاني أكسيد الكربون. وهكذا، عندما يمرّ الهواء بجانبها، تمتصّ ثاني أكسيد الكربون بواسطة المذيبات ومن ثمّ يُصار إلى فصل مزيج الغاز عن المذيب لنحصل على ثاني أكسيد كربون صافٍ بنسبة 98 في المائة. هذه هي طريقة عمل المنشآت
هذا الأمرُ قابلٌ للتحقيق ويمكن أن يساهم في تخليصنا من ثاني أكسيد الكربون وتحقيق أرباحٍ مالية في وقتٍ واحد. في الحقيقة، هذه هي خطّة العمل التي وضعتها الشركة والتي هدفها أيضاً عكس التغيّر المناخي.
ما الذي يحصل لثاني أكسيد الكربون عندما يصل إلى درجة 98 في المائة من الصفاء؟ تقول الباحثة إن ثاني أكسد الكربون قيّمٌ جداً رغم الضرر والخطورة الذي قد يتسبب بهما حسب كثافته في الجوّ. والهدف أن تكون تكلفة سحب ثاني أكسيد الكربون من الهواء أقلّ من تكلفة بيعه.
بنزين صناعي
وتعمل الشركة على إنتاج الوقود الصناعي وتحديداً الجازولين (البنزين) الصناعي، ولكن من خلال دمج ثاني أكسيد الكربون مع الهيدروجين (ثاني أكسيد الكربون من الهواء والهيدروجين من الماء). ويصنع الهيدروجين باستخدام تقنية التحلّل المائي، بينما يستخلص ثاني أكسيد الكربون من الجو بالتقنية المذكورة أعلاه. ينتج جمع هذين الغازين الهيدروكربونات، التي عند مزجها بالطريقة الصحيحة تعطي مادّة كيميائية مطابقة للبنزين بجميع جزيئاتها باستثناء أنّ مصدرها الماء والهواء وليس النفط.
إذا أحرقتُم هذه المادّة، فستحصلون طبعاً على ثاني أكسيد الكربون ولكنه ذلك المنبعث من الجوّ أثناء إنتاج البنزين. وبهذه الطريقة، ستحصلون على دائرة مقفلة، ما يعني أنّ هذه العمليّة لا تنتج أي انبعاثات جديدة لأنّها في الأساس استخدمت البنزين الناتج عن جمع الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون الصادرين عن الماء والهواء.
إلى جانب سوق البنزين، تقول الباحثة إن عمل الشركة يتركز اليوم على سوق تحلية المياه، ونعمل مع شركة هي الأكبر عالمياً في هذا المجال مقرّها المملكة العربية السعودية. وتحتاج عملية تحلية المياه إلى كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون ولا سيّما تلك الخاصّة بالاستخدام البشري لأنّها تتطلّب كمية كبيرة من هذا الغاز. يُضاف إلى هذين المثالين والتطبيقات والاستخدامات التجارية، وصناعة البنزين الصناعي وتحلية المياه، إنتاج المشروبات الكربونية كالجعة والكوكا كولا التي يتم التعاون فيها مع شركات أخرى كسيمنز و«آي إم إي» وشركات صناعة الآليات كبورشه على إنتاج بنزين نظيف.
وتجدر الإشارة إلى أن شركة أخرى هي «إير كومباني» تنتج مشروبات كحولية «سالبة للكربون» عبر عملية تبدأ باستخدام ثاني أكسيد الكربون السائل وتحويله إلى إيثانول ومن ثمّ أخضتعه من التكرير حتّى يتحوّل إلى منتجٍ للبيع.
موازنة الكربون
يُستخدم ثاني أكسيد الكربون أيضاً لإنتاج عناصر تدخل في صناعة الإسمنت ومواد بناء أخرى. وبشكل عام، يبدو أن قيمة سوق ثاني أكسيد الكربون العالمية تصل إلى تريليون دولار سنوياً، ما يؤكّد على القيمة الباهظة التي تتمتّع بها هذه المادّة الكيميائية المتوفّرة على كوكبنا رغم الخطر والضرر اللذين تعرّضنا له.
ما هو مقدار استهلاك الطاقة؟ لأن عمليّات سحب ثاني أكسيد الكربون من الهواء واستخدامه في واحدٍ من التطبيقات المذكورة تحتاج إلى استهلاك الطاقة، وما هو صافي ميزانية الكربون المطلوبة؟ تقول تشيشيلنسكي إن الشركة لا تستخدم الكهرباء التي تولد اليوم بواسطة الوقود الأحفوري، بل تعتمد على الحرارة التي تخلّفها عمليات صناعية أخرى غير توليد الكهرباء التي تستخدم بقدرٍ قليل. ومن البشائر هنا أننا أصبحنا قادرين في عام 2020 ولأوّل مرّة في تاريخ البشرية على إنتاج طاقة من الشمس مباشرة وبتكلفة أقلّ من إنتاجها بالوقود الأحفوري. وقد تدنت مبالغ تعريفة وحدة الإنتاج الكهربائي من الطاقة الشمسية خلال السنتين والنصف الأخيرتين.
وماذا عن توحيد الجهود؟ يتطلّب العمل أشكالاً متعدّدة من الخبرة ما دفع «غلوبال ثيرموستات» إلى توقيع اتفاق تطوير مشترك مع شركة إكسون موبيل، بالإضافة إلى تعاونها مع كوكا كولا وسيمنز وشركة أخرى اسمها «إتش آي إف» في تشيلي. ويهدف التعاون مع إكسون إلى بناء معمل بقدرة واحد غيغاطنّ، أي توسيع وتحسين التقنية لتصبح قادرة على سحب ما يقارب مليار طنّ من ثاني أكسيد الكربون من الجوّ كلّ عام. ولكن، لتحقيق هدف «عكس التغيّر المناخي»، نحتاج إلى سحب 40 غيغاطنّا من هذا الغاز سنوياً من الجوّ. وإذا استطعنا بناء 40 من هذه المصانع، فسنتمكّن من سحب كامل كميّة ثاني أكسيد الكربون التي يحتاجها البشر من الجوّ لعكس التغيّر المناخي.