في عام 2010، بلغت انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في جميع أنحاء العالم من الوقود الأحفوري حوالي 32 جيجا طن، وتكون العمليات الصناعية ومصادر الانبعاثات الثابتة مثل تصنيع الأسمنت ومحطات الطاقة والمصافي مسؤولة عن إنتاج ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.
ما هو احتجاز الكربون
يتضمن احتجاز الكربون وتخزينه (CCS) التقاط ونقل وتخزين انبعاثات غازات الاحتباس الحراري من محطات توليد الطاقة بالوقود الأحفوري والصناعات كثيفة الطاقة وحقول الغاز عن طريق حقن غازات الاحتباس الحراري الملتقطة في الأرض، وتم اقتراح CCS في مجموعة من المجالات المختلفة.
ولكن ورقة الحقائق هذه تركز على أشكال CCS المرتبطة بالبنية التحتية لطاقة الوقود الأحفوري، ولا ينطبق كل شيء هنا بشكل متساوٍ على الاستخدامات الأخرى لـ CCS.
مزايا احتجاز الكربون
يعتبر احتجاز الكربون وتخزينه من أكثر الطرق فعالية لاستخراج انبعاثات الكربون بشكل دائم من البيئة، وتشمل المزايا العديدة لـ CCS الاقتصادية والاجتماعية والبيئية، ولها تأثير هائل على النطاق العالمي والمحلي.
ويمكن أن يؤدي احتجاز الكربون إلى زيادة الطاقة المتولدة من دورات البخار القائمة على ثاني أكسيد الكربون، وفي هذه العملية، يتم ضغط ثاني أكسيد الكربون من خلال سائل فوق الحرج، والذي يمكن أن ينقل الحرارة بشكل أكثر فعالية ويتطلب طاقة أقل لضغط البخار.
يمكن استخدام ثاني أكسيد الكربون المخزن جيولوجيًا لاسترداد الحرارة الجوفية من المنطقة المحقونة، مما يؤدي إلى توليد طاقة حرارية أرضية مستدامة، ويمكن أيضًا استخدام ثاني أكسيد الكربون الذي يتم التقاطه من خلال احتجاز الكربون في تصنيع البوليمرات والمواد الكيميائية مثل البولي يوريثان.
ويتم دمج ثاني أكسيد الكربون الملتقط في الخرسانة لتقويتها وزيادة متانة البنية التحتية، وتخلق عمليات احتجاز الكربون فرص عمل للمهندسين والفنيين المهرة الذين يحتاجون لتشغيلها.
عيوب احتجاز الكربون
يقلل احتجاز الكربون من الكربون المنبعث في الغلاف الجوي، وبالتالي، يتم التعرف عليه كأحد الحلول للمساعدة في معالجة تغير المناخ والاحتباس الحراري، وعلى الرغم من ذلك، فإن احتجاز الكربون وتخزينه (CCS) لا يأتي بدون بعض العيوب، وتكون الأساليب وتقنيات احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه الضرورية لالتقاط الكربون لها بعض الآثار المترتبة على التكلفة المرتبطة بها، ولذلك يمكن أن يكون توليد الكهرباء من خلال الوقود الأحفوري أمرًا مكلفًا للغاية بالنسبة لمحطات الطاقة.
هناك العديد من المخاوف فيما يتعلق بسلامة تخزين ثاني أكسيد الكربون بكميات ضخمة في مكان واحد بسبب احتمال حدوث تسربات، والتي يمكن أن تؤدي إلى تلوث البيئة إذا لم يتم التعامل معها بشكل صحيح، ويمكن أن تكون احتمالية التسرب أيضًا نتيجة لكوارث طبيعية مثل الزلازل أو يمكن أن تكون نتيجة حوادث من صنع الإنسان مثل الأضرار الناتجة عن الحروب التي يمكن أن تلحق الضرر بخزانات التخزين تحت الأرض.
شكك العديد من النقاد في كفاءة تكلفة تخزين تشكيل البازلت، وبالنسبة لهذا الخيار، ستكون هناك حاجة إلى 25 طنًا من الماء لكل طن من ثاني أكسيد الكربون ليتم دفنه، وهناك احتمال أن الميكروبات الصخرية البركانية يمكنها أيضًا هضم الكربونات، وبالتالي إنتاج غاز الميثان الذي يمكن أن يكون مشكلة أخرى، وعيب آخر لتخزين الكربون هو أنه لا يكفي للتعامل بنجاح مع تغير المناخ.
تمثل الانبعاثات الناتجة عن الحرارة وتوليد الطاقة نتيجة استخدام الوقود الأحفوري حوالي 25٪ فقط من إجمالي انبعاثات غازات الاحتباس الحراري (GHG)، في حين أن 60٪ من جميع انبعاثات غازات الاحتباس الحراري تأتي من النقل والزراعة والصناعات الأخرى ذات الصلة أنشطة، ولا يتم حاليًا التقاط هذه الانبعاثات من خلال احتجاز الكربون وتخزينه.
عمليات احتجاز الكربون
تتكون عمليات احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه من ثلاثة أجزاء رئيسية: التقاط ثاني أكسيد الكربون من مصدر ثابت كبير (على سبيل المثال، محطة طاقة تعمل بالفحم) ونقل ثاني أكسيد الكربون الملتقط الى موقع تخزين وحقن ثاني أكسيد الكربون في باطن الأرض للتخزين الدائم، ويحدث الالتقاط إما من خلال التحول الكيميائي قبل احتراق الوقود الأحفوري (الاحتراق المسبق) أو من خلال العمليات الفيزيائية والكيميائية (مثل الامتزاز) من غاز المداخن (ما بعد الاحتراق).
ثم يتم ضغط ثاني أكسيد الكربون لتقليل الحجم وتجفيفه لتقليل التآكل، وما لم يتم تنسيق موقع التخزين مع المصدر، CO2 يجب نقلها إلى موقع التخزين، وفي حين أن الشاحنات أو السفن قد تكون مناسبة لعمليات احتجاز وتخزين الكربون الأصغر، فإن النقل عبر خطوط الأنابيب هو الأنسب لعمليات احتجاز وتخزين الكربون على نطاق صناعي، بسبب الكميات الكبيرة من ثاني أكسيد الكربون في موقع التخزين، يتم حقن ثاني أكسيد الكربون فيباطن الأرض العميق للتخزين الدائم.
تتكون تكوينات التخزين من صخور مسامية، مثل الحجر الرملي، وهي إما طبقات المياه الجوفية المالحة أو حقول النفط والغاز المستنفدة/الحالية، ويتم استخدام المراقبة في تكوين الحقن والتكوينات الضحلة لضمان بقاء ثاني أكسيد الكربون المحقون في تكوين التخزين، وعدم تسرب كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون إلى التكوينات الضحلة أو الغلاف الجوي، والتخزين في غير قابل للتعدين كما تم النظر في طبقات الفحم وفي قاع المحيطات العميقة ولكن وجد أنها غير عملية بسبب مشاكل فنية.
يمكن القول بأن احتجاز الكربون وتخزينه (CCS) هو عملية التقاط وتخزين ثاني أكسيد الكربون (CO2) قبل إطلاقه في الغلاف الجوي، ويمكن لهذه التقنية التقاط ما يصل إلى 90٪من ثاني أكسيد الكربون المنبعث من حرق الوقود الأحفوري في توليد الكهرباء والعمليات الصناعية مثل إنتاج الأسمنت.
