عملية كهروكيميائية تلتقط الكاربون وتنتج وقود وتعالج حموضة المحيطات

عملية كهروكيميائية تلتقط الكاربون وتنتج وقود وتعالج حموضة المحيطات

يحتاج العالم إلى الحد من إرتفاع درجات الحرارة العالمية، وكي لا يتخطى هذا الإرتفاع درجتين مئويتين لا نحتاج فقط إلى تقليل إنبعاثات غاز ثاني أكسيد الكاربون فحسب لكن نحتاج أيضاً إلى إزالته من الغلاف الجوي. وأدت هذه النتائج الصادرة عن فريق حكومي دولي معني بالتغير المناخي إلى الإهتمام الكبير بتقنيات الإنبعاثات السلبية.
ونُشرت دراسة جديدة في دورية نيتشر كليميت تشينج توضح قدرات الوسائل الجديدة التي تلتقط غاز ثاني أكسيد الكاربون من الغلاف الجوي وتسمى العملية الكهروكيميائية، وتولد هذه العملية أيضاً غاز الهيدروجين الذي يمكن إستخدامه وقوداً، وتنتج أيضاً منتجات ثانوية قد تساعد في علاج زيادة حموضة المحيطات.
وقال جريج رو، المؤلف الرئيس للدراسة والباحث في معهد العلوم البحرية في جامعة كاليفورنيا سانتا كروز والعالم الزائر في مختبر لورانس ليفرمور الوطني، أن هذه التقنية تعزز الخيارات المتاحة لإنتاج الطاقة من الإنبعاثات السلبية.
وتستخدم التقنية الجديدة الكهرباء الناتجة من مصادر الطاقة المتجددة كي تحلل محلول ملحي كهربائيًا فتولد غازي الهيدروجين والأكسجين، بالإضافة إلى تفاعلات أخرى تتضمن معادن متوفرة في الطبيعة فتنتج محلول يمتص غاز ثاني أكسيد الكاربون من الغلاف الجوي ويحبسه. وطور رو وباحثون آخرون وسائل عديدة تتضمن جميعها عملية كهروكيميائية ومحلول ملحي والكاربونات والسليكات.
وقال رو «لا تقتصر فوائد التقنية الجديدة على تقليل غاز ثاني أكسيد الكاربون فحسب، لكنها تقلل أيضاً حموضة المحيطات، إنها فائدة مزدوجة. إذ تحول التقنية ببساطة غاز ثاني أكسيد الكاربون إلى بيكاربونات معدنية ذائبة وهي موجودة بوفرة في المحيطات وتساعد في تقليل حموضتها».
وحظي النهج السلبي لمواجهة الإنبعاثات بإهتمام كبير، وهو يسمى «طاقة الكتلة الحيوية بالإضافة إلى التقاط الكاربون وتخزينه.» ويشمل ذلك زراعة الأشجار ومحاصيل الطاقة الحيوية الأخرى، التي تمتص ثاني أكسيد الكاربون خلال نموها، وإستخدام الكتلة الحيوية كوقود لمحطات توليد الطاقة والتقاط الإنبعاثات ودفن ثاني أكسيد الكاربون المركز.
وأضاف رو «تعد تقنية طاقة الكتلة الحيوية بالإضافة إلى التقاط الكاربون وتخزينه باهظة الثمن وتحتاج إلى كميات كبيرة من الطاقة. ونعتقد أن هذه العملية الكهروكيميائية لتوليد الهيدروجين تقدم طريقةً أكثر فعالية وإنتاجية لتوليد الطاقة من الإنبعاثات السلبية».
وقدر رو وفريقه أن الوسائل الكهروكيميائية قد تزيد، في المتوسط، إنتاج الطاقة وإزالة الكاربون بأكثر من 50 مرة مقارنةً مع نهج طاقة الكتلة الحيوية بالإضافة إلى التقاط الكاربون وتخزينه بتكلفة مساوية أو أقل. لكنه أقر أن هذا النهج أكثر انتشارًا بالإضافة إلى أنه ينتج الكهرباء بدلًا من الهيدروجين الأقل إستخداماً. وقال رو «تكمن المشكلة في كيفية توفير الكتلة الحيوية المناسبة والتكلفة ومخاطر دفن ثاني أكسيد الكاربون المركز في التربة».
وأثبتت تقنيات العمليات الكهروكيميائية فعاليتها في المختبرات، لكنها تحتاج إلى مزيد من الأبحاث كي تتطور. وقد تقتصر التقنية على المناطق الساحلية بسبب وجود المياه المالحة وموارد الطاقة المتجددة ووفرة ولمعادن. وقاد هيثر فيلر، المؤلف المساعد في الدراسة، المشروع الأكثر تطورًا من هذا النوع في مختبر أبحاث البحرية الأمريكية، وهو نموذج تبادل وتحليل كهربائي للأيونات الموجبة، وصمم كي ينتج الهيدروجين ويزيل ثاني أكسيد الكاربون من خلال التحليل الكهربائي لمياه البحر. وبدلاً من دمج ثاني أكسيد الكاربون والهيدروجين معاً لإنتاج الوقود الهيدروكاربوني، وهو الإهتمام الأساسي للبحرية الأمريكية، يمكن تعديل العملية كي تحول ثاني أكسيد الكاربون وتخزنه في صورة بيكاربونات ما يشبه الإنبعاثات السلبية. وقال رو «ما زالت تقنية الإنبعاثات السلبية في مراحلها الأولى، وعلينا البحث باستمرار في هذه الخيارات الجديدة. ووضع سياسات تساعد في نموها».
----------------------------------------
مرصد المستقبل
المقال الأصلي باللغة الإنكليزية على الرابط التالي:
https://phys.org/news/2018-06-electrogeochemistry-captures-carbon-fuel-offsets.html

رابط الدراسة في المجلة العلمية:
https://www.nature.com/articles/s41558-018-0203-0