برداشت دوباره کربن از هوا

پژوهشگران به كمك فناوری های مدرن پاسخ هایی برای چالش های زیست محیطی درازمدت ناشی از تغییرات آب و هوا یافته اند. آنها به دنبال كاهش گازهای گلخانه ای هستند این گازها به حیات كره زمین آسیب های فراوان وارد می كنند و باعث از بین رفتن لایه اوزن می شوند. آنها به فناوری های جدید روی آورده اند تا مشكلات ناشی از تغییرات آب و هوا را كاهش دهند.
●كربن
كربن عنصری غیرفلزی با علامت شیمیایی C یكی از فراوانترین عناصری است كه به اشكال متعدد چندوارگی طبیعی وجود دارد. این عنصر چهار ظرفیتی است و خاصیت تشكیل مواد مركب زنجیری و حلقوی را دارد. كربن دركلیه موادآلی نباتی و حیوانی وجود دارد. شاخه بزرگی از شیمی آلی، شیمی مواد تركیبی كربن است. كربن بی شكل و سیاه، دارای وزن مخصوص ۸۸/۱ است.این عنصر درحرارت زیاد می سوزد و با جذب اكسیژن تشكیل اكسیدهای سادهCO و CO۲ می دهد. كربن به صورت هیدروكربورها در نفت و به صورت هیدرات های كربن در زغال سنگ و گیاهان یافت می شود.كربن برای مصارف شیمیایی، متالوژی یا صنعتی به صورت موادمركب در درجات، ابعاد و اشكال مختلف دیده می شود و یا به صورت زغال های فعال، زغال چوب، گرافیت، دوده، كربن قطران، زغال سنگ، كك نفتی دیده می وشد، كه منابع عمده كربن عنصری هستند.كربن۱۳ یكی از ایزوتوپ های كربن است كه به عنوان ردیاب درتحقیقات زیست شناسی بكار می رود و كربن۱۴ یا كربن رادیواكتیو كه دارای عمرطولانی تر است در هوا وجود دارد و با بمباران نیتروژن توسط پرتوهای كیهانی در ارتفاعات تشكیل می شود و وارد مراحل رشد گیاهان می شود و نیمه عمر آن حدود۶۰۰ سال است و از نیتروژن و یك سیكلوترون (شتابگر)ساخته می شود.
●كربوهیدرات ها
كربوهیدرات ها تركیبی از كربن ها، هیدروژن و اكسیژن هستند این موادمحصول عمده فتوسنتزگیاهی بوده و به صورت سلولز بخش اعظم گیاهان زنده را تشكیل می دهد. كربوهیدرات ها منشاء انواع سوخت مانند الكل (از راه تخمیر) زغال سنگ (از راه فسیل شدن) و چربی ها (از راه تبدیل بیولوژیكی در حیوانات) هستند.
●دی اكسیدكربن موجود هوا و خطرزیست
درحال حاضر میزان دی اكسیدكربن در اتمسفر۳۷۹ واحد در میلیون است یعنی فقط ۲۱ واحد باقی مانده است تا به مرز۴۰۰ واحد برسد. دانشمندان معتقدند كه ظرف ده سال یا حتی كمتر از آن، حجم دی اكسیدكربن، به عدد فوق خواهدرسید زیرا هم اكنون سالانه بیش از ۲درصد درسال برمیزان آن افزوده می شود. كه این یك بمب اكولوژیكی است وآغاز به كاركرده و تیك تاك می كند.
●پیامدها
پیامدهای گذشتن دمای زیست كره از آستانه(۴۰۰ واحد) فاجعه آمیز (افزایش۲ درجه سانتیگراد گرمای زمین) است یعنی به خطرافتادن جوامع بشری و اكوسیستم های كره زمین. به عنوان مثال، با ردشدن از آستانه وارداقلیمی از نابودی و مرگ خواهیم شد. آسیب های اساسی بر كشاورزی وارد خواهد آمد. بخش عمده ای از جمعیت كره زمین با كمبود منابع آب مواجه می شوند و سلامتی عمومی به مخاطره خواهد افتاد. این فاجعه می تواند بسیاری از صخره های مرجانی جهان را نابود سازد و صدمات جبران ناپذیری بر اكوسیستم مهم زمین، از جمله جنگل های بارانی آمازون وارد آورد. بالاتر از۲ درجه سانتیگراد یعنی گام گذاردن به آن سوی خط سرخ. خطر افزایش ناگهانی آب و هوا یا حتی پرش تغییرات آب و هوایی نیز افزایش می یابد. این حادثه اگر اتفاق افتد تبعات عظیم و تكان دهنده ای خواهد داشت، استحاله جنگل ها و خاك ها از یك سینك شبكه ای كربن از پیامدهای بعدی این فاجعه است.درصورت پیش آمدن پرش تغییرات آب و هوایی، درقسمت هایی از زمین ناگهان درجه حرارت به شدت افت می كند به طوری كه انسان در جا یخ می زند و ظرف چنددقیقه بعد یك منطقه به كلی نابود می شود. درحال حاضر ایالات متحده آمریكا به تنهایی عامل انتشار بیش از۳۵ درصد گازگلخانه ای زمین است كه از پذیرش قطعنامه كیوتو(در رابطه با تغییرات آب وهوا و بدتر شدن وضع) سر باز می زند. كشورهای كاناداد و استرالیا نیز، هنوز این قطعنامه را نپذیرفته اند.
با توجه به میزان دی اكسیدكربن موجود هوا و نزدیك شدن به مرز انفجار خطرهای زیست محیطی، كشورهای جهان اعم از گروه هشت و یا كشورهای درحال توسعه باید به دنبال فناوری های پیشرفته برای تولید انرژی با انتشار كم كربن باشند.
●پنجاه درصد دی اكسیدكربن تولید بشر، جذب دریاها شده است
از زمان آغاز عصر صنعت درحدود سال۱۸۰۰، میزان دی اكسیدكربن موجود در جو زمین از۲۸۰ واحد در میلیون بی.بی.ام (BBM) به۳۸۰ بی.بی.ام افزایش یافته است. این میزان تنها نصف كل میزان تولید شده توسط بشر بوده است. پنجاه درصد از دی اكسیدكربنی كه بشر در دویست سال گذشته با فعالیت های صنعتی درجو زمین رها كرده جذب دریاها شده است. درنتیجه میزان گازهای گلخانه ای كمتر از حدی است كه انتظار می رفت، باشد. اما تمركز شدید دی اكسیدكربن دراقیانوس ها، خواص شیمیایی آنها را تغییر داده و تشكیل پوسته برای برخی آبزیان را دشوار كرده است و اگر اقیانوس ها درفاصله سال های ۱۹۹۴- ۱۸۰۰ در حدود ۱۱۸ میلیاردتن كربن را جذب نكرده بودند میزان دی اكسیدكربن موجود در جو درحدود۵۵ واحد در میلیون بیش از میزان فعلی بود. این امر، ممكن است روند گرم شدن زمین را كند كند، اما تغییراتی در خواص شیمیایی دریاها ایجاد كرده است.
●روش های كاهش دی اكسیدكربن اتمسفر زمین
الف) روش های كشاورزی
تحقیقات نشان می دهد با تجمع و ذخیره كربن در زمین های كشاورزی، می توان به كاهش میزان دی اكسیدكربن موجود در اتمسفر پرداخت، تحقیقاتی كه در دانشگاه ایلینویز انجام شده، نشان داده است كه با تجمع كربن در داخل زمین و جلوگیری از واردشدن این گاز به اتمسفر می توان از اثرات مضر آن در گرم شدن بیش از حد زمین، جلوگیری كرد. گیاهان دی اكسیدكربن موردنیاز خود را برای رشد از هوا بدست می آورند و آن را به شكل كربن دربافت های حیاتی خود ذخیره می كنند، بیشترین مقدار گازكربن زمانی است كه گیاهان درو می شوند، دوباره به محیط بر می گردد، اما با وجود این هنوز مقداری كربن در داخل خاك به صورت یك ماده آلی باقی می ماند، نحوه استفاده و بهره برداری از زمین می تواند نقش قابل توجهی در تجمع این گاز درخاك داشته باشد.ب: برداشت مجدد كربن از هوا
درحال حاضر به كمك فناوری های مدرن صنعت نفت، شركت های بزرگ نفتی و سرمایه گذار عمده درصنعت نفت دنیا، مانند شركت بریتیش پترولیوم به فكر استفاده دوباره از كربن موجود هوا افتاده اند، آنها با این عمل و برداشت مجدد كربن از هوا و تزریق آن به حوزه های قدیمی نفت و گاز درجهت افزایش بهره وری و افزایش ذخایر چاه ها و نیز بهداشت محیط زیست گام های بلندی برداشته اند. یك نمونه از این فعالیت ها متمركز شدن اتحادیه اروپا درحدود یك دهه روی مسئله برداشت دوباره كربن هوا و طرح سامانه ای در جهت پیشبرد این هدف است. این فناوری بسیار جالب است و درجهت راه حلی برای مقابله با چالش های زیست محیطی استفاده شده است.
●گرایش فعالیت جهانی برای جذب و ذخیره دوباره كربن از هوا
جذب و ذخیره دی اكسیدكربن می تواند یك سوم از انتشار دی اكسیدكربن بكاهد و باعث كندی پدیده گرم شدن جهانی شود. ۱۷كشور در تلاشی بین المللی و داوطلبانه برای جذب و ذخیره زیرزمینی دی اكسیدكربن همكاری می نمایند. وزارت انرژی ایالات متحده سرمایه گذاری طرح۱۴۳ میلیون دلاری تصرف گاز گلخانه ای دی اكسیدكربن را از جو و ذخیره آن درلایه های زغالی و اشكال دیگر زمین شناختی برعهده دارد. این همكاری بین ایالات متحده(سرپرست گروه) استرالیا، برزیل، كانادا، چین، كلمبیا، كمیسیون اروپا، فرانسه، آلمان، هند، ژاپن، مكزیك، نروژ، اتحادیه روسیه، آفریقای جنوبی و انگلستان برای گسترش فناوری های پیشرفته و مقرون به صرفه جذب و ذخیره درازمدت دی اكسیدكربن و یا جلوگیری از پیوست آن به جو است و در زمینه قابل دسترس كردن ،آگاه سازی و استفاده كشورهای درحال توسعه از این فناوری، شناخت و پرداخت به مسائل تنظیم كننده مربوط به جذب و ذخیره كربن فعالیت می كند. تصرف دی اكسیدكربن در واقع از دو فناوری جذب و ذخیره این گاز تشكیل می شود. در مرحله جذب دی اكسیدكربن، این ماده ساخت بشر به صورت گاز منتشر، جمع آوری شده و به روش های شیمیایی دی اكسیدكربن جداشده و برای استفاده مجدد آماده می شود و درمرحله ذخیره سازی، گاز جمع آوری شده داخل تركیبات زمین شناختی مانند ماسه سنگ یا لایه های آبدار آهكی و نمكی و حوضه های قدیمی نفت وگاز تزریق می شود و تا چندین قرن یا بیش از آن باقی می ماند. تصرف دی اكسیدكربن فناوری است كه جذب و ذخیره كربن را به وسیله تزریق جریان دی اكسیدكربن ساخت بشر به لایه های زیرزمینی تركیب می كند.در این همکاری جهانی مصادره کربن، تاکنون ده طرح در سطح جهانی به تأیید رسیده است. از این طرح ها می توان به دو طرح نظارت بر دی اکسید کربن ویبرن که از همکاری بین ایالات متحده، کانادا، کمسیون اروپا و |ژاپن به وجود آمده است و طرح آزمایشی مصادره فرایوبراین محصول مشترک ایالات متحده و استرالیا نام برد.
●طرح ویبرن
انکانا، بزرگترین شرکت مستقل تولید گاز طبیعی امریکای شمالی که در کانادا واقع است در میدان نفتی ویبرن فعالیت می کند، این میدان ده درصداز کل نفت انکانا را تأمین می کند و در مرحله کاهش تولید است. انکانا درسال ۱۹۹۷ به منظور افزایش ۲۵ سال بر عمر حوزه ویبرن ، توسعه طرح بازیافت نفت با دی اکسید کربن را آغاز کرد و وزارت انرژی امریکا و کمیسیون اروپا از جمله پشتیبانان این پژوهش هستند.تزریق دی اکسید کربن به داخل زمین از غلظت نفت کاسته، بر حجم آن افزوده و چسبندگی آن را تغییر می دهد و برای شرکت ها امکان استخراج بیشتر را فراهم می کند. ویبرن مصادره کربن و بازیافت افزوده نفت را ترکیب می کند، آنان می گویند که این میدان پنجاه ساله برای بازیافت افزوده نفت مناسب بود و به یک منبع تأمین کننده دی اکسید کربن نیاز داشت. طبق این طرح انتظار می رود که ۱۲۰ میلیون بشکه دیگر نفت از ویبرن استخراج شود. این برنامه در حال حاضر مشغول ارزیابی نمونه بازیافت افزوده نفت با دی اکسیدکربن در مقیاس انبوه و توسعه نظارت جدید و دنبال کردن فناوری ها جهت پی بردن به جریان دی اکسید کربن در انبارها است.
●طرح فرایوبراین
یک طرح آزمایشی و برنامه مشترک ایالات متحده و استرالیا است. هدف آن کسب اطمینان از ایمنی ذخیره سازی دی اکسیدکربن در انبار های نمکی است. انبارهای نمکی یا لایه های آبدار نمکی، برای مصادره کربن در سراسر جهان امید بزرگی به شمار می رود.از لحاظ زمین شناسی، لایه های آبدار اشکالی از ماسه سنگ، سنگ آهک و دیگر سنگ های متخلخل اعماق زمین هستند. این سنگ ها دارای منافذ زیادی حاوی آب شور یا آب نمک هستند، این سنگ ها را نفوذ پذیر می نامند، زیرا می توان آب را از داخل آن استخراج و دی اکسید کربن و گازهای دیگر را داخل آنها تزریق کرد.پژوهشگران فرایوبراین در سال ۲۰۰۴ چاهی حفر کردند و حدود ۱۷۲۷ تن دی اکسید کربن را در ۱۵۰۰ متری عمق زمین زیر حوزه نفت ساوت لیبرتی تزریق کردند. آنها تصمیم دارند ایمنی دی اکسید کربن را به لایه های آبدار نمکی برای انسان ها و محیط به اثبات برسانند. آزمایش فرایوبراین نخستین آزمایش دریک حوزه واقعی است. بخش عمده سرمایه گذاری آن برعهده وزارت انرژی امریکاست ولی از پشتیبانی دیگر کشورها نیز بهره مند است و این امر آن را از سایر تلاشهای مصادره کربن در سراسر جهان متمایز می کند. پژوهشگران از سال۲۰۰۳ امكان تصرف دی اكسیدكربن را شناسایی كردند و به ارزیابی میدان های انبار آن برای تشخیص بهترین قابلیت های ذخیره این گاز پرداختند.دی اكسیدكربن در برخی از میدان ها به جای متان، گازهای گلخانه ای دیگر و اشكال اولیه گاز طبیعی استخراج شده، قرار داده می شود. این روند حتی می تواند احیای متان را برای استفاده از انرژی آن افزایش دهد، زیرا كه بیشتر معادن زغال سنگ بیش از آن كه به صورت گاز فشرده موجود باشد، پیوندی سست با زغال دارد. ذخیره دی اكسیدكربن در این حوزه ها از آلودگی نیروگاه های برق زغال سنگی به طرز قابل ملاحظه ای می كاهد و احیای گاز با دی اكسیدكربن افزوده، می تواند به عمر معادن بیافزاید و معادن گاز را گسترش دهد.

منبع : شبكه اطلاع رسانی نفت و انرژی