تحويل انبعاثات الكربون إلى طاقة قابلة للاستخدام

طَوَّرت دراسة حديثة مرتبطة مع معهد أولسان الوطني للعلوم والتكنولوجيا نظامًا يولد الكهرباء وغاز الهيدروجين بالتخلص من غاز ثنائي أكسيد الكربون الذي يُعدُّ المُسهم الأساسي في الاحتباس الحراري (3)، وقاد هذا التقدم البروفيسور (غانتي كيم) من مدرسة الطاقة والهندسة الكيميائية في معهد أولسان الوطني للعلوم والتكنولوجيا بالتعاون مع البروفيسور (جافيل تشو) من قسم هندسة الطاقة والبروفيسور (ميلين ليو) في مدرسة علوم وهندسة المواد في معهد جيورجيا التقني (2).

قدّم فريق البحث نظام صوديوم-ثنائي أكسيد الكربون هجين قادر على توليد الطاقة الكهربائية وغاز الهيدروجين باستمرار عن طريق تحليل ثنائي أكسيد الكربون(4). 

يؤمِن معهد Global CCS أن تقنية عزل الكربون واحتجازه واستخدامه التي يستخدمها هذا المشروع ستكون محورية في تغيير المناخ، وأشار المعهد إلى هذه التقنية على أنها أحد أكثر الخيارات المتاحة فعالية لتخفيض الانبعاثات الكربونية وتحقيق أهداف تحسين المناخ المرتقبة. (1)

يقول البروفيسور (كيم): "إن تقنيات عزل الكربون واحتجازه واستخدامه تلقت في الآونة الأخيرة كمًّا كبيرًا من الاهتمام لتأمينها لمسار للتعامل مع أزمة تغير المناخ العالمية، والمفتاح لهذه التقنيات هو التحويل البسيط لجزيئات ثنائي أكسيد الكربون المستقرة كيميائيًّا إلى مواد أخرى" مضيفًا "نظامنا الجديد عالج هذه المشكلة عن طريق تحليل الكربون إلى عناصر مختلفة." (2)

تمتص المحيطات كميات كبيرة من ثنائي أكسيد الكربون المنبعث بشريًّا و تحولها إلى حموض. ركز الباحثون على هذه الظاهرة و توصلوا إلى فكرة حل ثنائي أكسيد الكربون في المياه لتوليد تفاعل كهروكيميائي؛ إذ بزيادة الحموضة في المياه يزداد عدد الأيونات الموجبة مما يَزيد الطاقة المتوفرة لجذب أيونات سالبة أكثر، وقد توصَّل الباحثون إلى تطوير طريقة لتوليد الكهرباء عن طريق إزالة ثنائي أكسيد الكربون وتطوير بطارية تعتمد على هذا الأساس .(4)

في الواقع؛ إن نظام صوديوم-ثنائي أكسيد الكربون الهجين يشابه خلية الوقود ويتألف من مهبط "قطب سالب" مركب من معدن الصوديوم؛ إضافةً إلى عازل ومصعد "قطب موجب/محرض"، وتختلف هذه البطارية عن باقي البطاريات بأن المحرضات محتواة في الماء وموصولة بسلك توصيل إلى المهبط. 

يبدأ التفاعل عندما يحقن ثنائي أكسيد الكربون في الماء؛ إذ ينحل ثنائي أكسيد الكربون إلى أيونات ويتولد طاقة كهربائية وهيدروجين. 

في هذه المرحلة؛ ترتفع فعالية تحويل ثنائي أكسيد الكربون إلى خمسين بالمئة. (3)

ويلاحظ أن هذا النظام يستخدم تقنيات التقاط الكربون وتخزينه وحجزه فعالة تستخدم ثنائي أكسيد الكربون مصدرًا لتوليد الطاقة الكهربائية، وكذلك فإنها تنتج مصدر طاقة نظيف آخر وهو الهيدروجين. (2)

إن أداء النظام المطوَّر كان ذا استقرار عالٍ إذ كان قادرًا على العمل أكثر من ألف ساعة دون انقطاع ودون إلحاق ضرر بالأقطاب الكهربائية، ويمكن زيادة قدرة النظام على إزالة غاز ثنائي أكسيد الكربون عن طريق زيادة التفاعلات الكيميائية المحفزة من النظام ويمكن تحسين فعالية النظام وقدرته على العمل فترة طويلة بحالة مستقرة عن طريق تحسين تصميم العناصر الإلكتروليتية المختلفة. (4)

على الرغم من أن ثنائي أكسيد الكربون يتشكل طبيعيًّا في الغلاف الجوي؛ لكن الكميات الكبيرة منه تسبب ضرر كبير على الكوكب. 

إن ثنائي أكسيد الكربون المُوَّلد بشريًّا يتشكل عادة من قطع الأشجار واحتراق الأنواع المختلفة من الوقود الأحفوري؛ عندما تزداد كمية ثنائي أكسيد الكربون في الغلاف الجوي تُسخِّن الأرض وينخل توازن النظام البيئي للكوكب. لذلك نجد أن تقنية عزل الكربون واستخدامه واحتجازه  ستؤدي دورًا كبيرًا في المستقبل القريب لحل هذه المشكلة. (1)

المصادر:

1- هنا

2. هنا

3. هنا

4. هنا