قد لا تكون هناك حاجة لفصل الغاز المكلف لإعادة تدوير ثاني أكسيد الكربون من الهواء والمنشآت الصناعية

قد لا تكون هناك حاجة إلى خطوة مكلفة في عملية أخذ انبعاثات ثاني أكسيد الكربون وتحويلها إلى منتجات مفيدة مثل الوقود الحيوي والأدوية، وفقا لباحثين من جامعة ميشيغان.

يشكل ثاني أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي للأرض محركاً رئيسياً لتغير المناخ، حيث يمثل حرق الوقود الأحفوري 90% من إجمالي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.تدعو لوائح وكالة حماية البيئة الجديدة، التي تم تقديمها في أبريل، محطات الوقود الأحفوري إلى تقليل انبعاثات الغازات الدفيئة بنسبة 90٪ بحلول عام 2039.

يرى العديد من الباحثين أن تخزين ثاني أكسيد الكربون سيكون بمثابة هدر عندما يكون الكربون ضروريًا لصنع العديد من المنتجات التي نعتمد عليها يوميًا، مثل الملابس والعطور ووقود الطائرات والخرسانة والبلاستيك.لكن إعادة تدوير ثاني أكسيد الكربون تتطلب عادة فصله عن الغازات الأخرى، وهي عملية ذات ثمن قد يكون باهظا.

والآن، يمكن لأنواع جديدة من الأقطاب الكهربائية، المعززة بطبقة من البكتيريا، تخطي هذه الخطوة.وبينما تتفاعل الأقطاب الكهربائية المعدنية التقليدية مع الكبريت والأكسجين والمكونات الأخرى للهواء وغازات المداخن، تبدو البكتيريا أقل حساسية تجاهها.

وقال: "يمكن للميكروبات الموجودة على هذه الأقطاب الكهربائية، أو المحفزات الحيوية، استخدام تركيزات أصغر من ثاني أكسيد الكربون وتبدو أكثر قوة من حيث التعامل مع الشوائب بالمقارنة مع الأقطاب الكهربائية التي تستخدم المحفزات المعدنية". جوشوا جاك, ، أستاذ مساعد في الهندسة المدنية والبيئية في جامعة ميريلاند، والمؤلف الأول للورقة البحثية على غلاف مجلة العلوم البيئية نانو.

"يبدو أن المنصات التي تستخدم المعادن أكثر حساسية للشوائب وغالباً ما تحتاج إلى تركيزات أعلى من ثاني أكسيد الكربون حتى تعمل.لذلك، إذا كنت تريد إخراج ثاني أكسيد الكربون مباشرة من انبعاثات محطات الطاقة، فقد يكون المحفز الحيوي قادرًا على القيام بذلك بأقل قدر من التنظيف لهذا الغاز.

نظرًا لأن ثاني أكسيد الكربون هو أحد أكثر الجزيئات استقرارًا، فإن إبعاد الكربون عن الأكسجين يتطلب الكثير من الطاقة، ويتم توصيله على شكل كهرباء.على سبيل المثال، تنزع الأقطاب الكهربائية المعدنية إحدى ذرات الأكسجين، مما يؤدي إلى إنتاج أول أكسيد الكربون، والذي يمكن تغذيته في تفاعلات أخرى لصنع مواد كيميائية مفيدة.لكن يمكن لجزيئات أخرى أن تتفاعل مع تلك الإلكترونات أيضًا.

وفي المقابل، يمكن استهداف الميكروبات بشكل أكبر.فهي لا تعمل معًا لإزالة الأكسجين فحسب، بل بمساعدة الإلكترونات التي يوفرها القطب الكهربائي، فإنها تبدأ أيضًا في بناء الكربون إلى جزيئات أكثر تعقيدًا.

ولتقييم التوفير المحتمل في التكلفة من استخدام المحفزات الحيوية لتخطي خطوة فصل الغاز، قام فريق جاك بتحليل البيانات من الدراسات السابقة، وتحديد معدلات الكفاءة لتحويل غازات النفايات المختلفة التي تحتوي على ثاني أكسيد الكربون.ثم استخدموا تلك البيانات لتقييم البصمة الكربونية وتكاليف الإنتاج لمختلف المنتجات المشتقة من ثاني أكسيد الكربون.وأظهرت النتائج أن استخدام الكهرباء المتجددة، مثل الخلايا الشمسية، مع مصدر ثاني أكسيد الكربون المركز، دون فصل الغاز، يسمح بأقل بصمة كربونية ومنتجات أكثر تنافسية من حيث التكلفة.

لكن هذا السيناريو المثالي ممكن فقط بالنسبة لمصادر ثاني أكسيد الكربون النظيفة والمركزة بشكل خاص، مثل تلك الناتجة عن التخمير في مصانع الإيثانول الحيوي.يمكن أن يكلف فصل ثاني أكسيد الكربون عن غازات المداخن في عمليات حرق الوقود الأحفوري ما بين 40 إلى 100 دولار للطن من ثاني أكسيد الكربون.وبالنسبة للمصادر المخففة بشكل استثنائي مثل الهواء العادي، يمكن أن تصل التكلفة إلى 300 إلى 1000 دولار للطن.

وأظهر التحليل أنه باستخدام غازات النفايات أو الهواء مباشرة، فإن إعادة تدوير ثاني أكسيد الكربون من المصادر المخففة يمكن أن تصبح مجدية اقتصاديًا.

وقال جاك: "أملنا هو تسريع قابلية التوسع في تقنيات تحويل ثاني أكسيد الكربون للتخفيف من تغير المناخ وتحسين دائرية الكربون"."نريد إزالة الكربون بسرعة من الطاقة، والآن حتى من الصناعة الكيميائية، في إطار زمني أسرع بكثير."

مصدر: أخبار ميشيغان