المعرفة

احتجاز وتخزين ثنائي أكسيد الكربون

هذا المقال هو عن storing carbon so that it is not in the atmosphere. إذا كنت تريد removing carbon dioxide from industrial point sources before it enters the atmosphere، انظر Carbon capture and storage. إذا كنت تريد removing carbon dioxide from the atmosphere (and negative emissions)، انظر Carbon dioxide removal.

عزل ثاني أكسيد الكربون Carbon sequestration هو عملية دفن غاز ثاني أكسيد الكربون في باطن الأرض، ويتم ذلك بعد فصل الغاز واحتجازه في صهاريج عند انبعاثه من محطات توليد الكهرباء. تتم عمليات الفصل والاحتجاز والدفن لغاز ثاني أكسيد الكربون بهدف التخفيف من زيادة حرارة الأرض التي أصبحت تؤرِّق العالم لأنها تهدد مستقبل حياة البشر على الأرض. يتم تخزين ثاني أكسيد الكربون المعزول في ما يسمى ببالوعة ثاني أكسيد الكربون.

Schematic showing both geologic and biologic carbon sequestration of the excess carbon dioxide in the atmosphere emitted by human activities.[1]

احتجاز الكربون وتخزينه (CCS بالعودة إلى التكنولوجيا في محاولة لمنع تحرير كميات كبيرة من CO2 في الغلاف الجوي الناتجة عن استخدام الوقود الأحفوري في توليد الطاقة وغيرها من الصناعات التي CO2 وذلك باحتجازه ونقله، وفي نهاية المطاف، ضخه في تكوينات جيولوجية تحت الأرض لتخزين آمن بعيدا عن الغلاف الجوي. [1] وهو وسيلة محتملة للتخفيف من مساهمة الانبعاثات من الوقود الأحفوري لظاهرة الاحتباس الحراري. [2] وتستند هذه العملية على التقاط ثاني أكسيد الكربون (CO2) من مصادر كبيرة متعددة، مثل حرق الوقود الاحفوري، وتخزينه، حيث أنها لن تدخل في الغلاف الجوي. [3]. ويمكن أيضا أن يستخدم لوصف تنقية CO2 من الهواء المحيط بوصفها تقنية الهندسة الجيولوجية, رغم عمليات حقن CO2 في التكوينات الجيولوجية يتم لأغراض مختلفة، وتخزينه على المدى الطويل من CO2 هو مفهوم جديد نسبيا.وكان أول مثال تجاري ويبورن في عام 2000. [4] وكنطاق تجريبي متكامل في احتجاز الكربون وتخزينه كنت البداية في في سبتمبر ايلول عام 2008 في شرق ألمانيافي محطة الطاقة شوارتز Pumpe ، على أمل الإجابة على الأسئلة حول الجدوى التكنولوجية والكفاءة الاقتصادية. و قد لوحظ في هذا المصنع انه تم الحد من انبعاثات CO2 في الغلاف الجوي ما يقرب من 80-90٪ مقارنة مع مصنع بدون (CCS) وتشير تقديرات الفريق الحكومي الدولي أن الإمكانات الاقتصادية للCCS يمكن أن تكون بين 10٪ و 55٪ من مجموع الجهود لتخفيف الكربون حتى عام 2100. [5]

ويتوخى تخزين CO2 إما في التكوينات الجيولوجية العميقة، في أعماق المحيطات، أو في شكل المعادن الكربونية. التخزين العميق في المحيطات يواجهه الكثير من المخاطر مثل زيادة حموضة المحيط، وهي نفس القضية التي تنتج أيضا من الزيادة في نسبة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بالفعل. وتعتبر حاليا التكوينات الجيولوجية هي المواقع الواعدة لعمليات التخزين لهذا الغاز. [7] وهناك مشكلة عامة هو أن التوقعات على المدى الطويل حول الأمن والتخزين تحت الأرض صعبة جدا وغير مؤكدة، ولا يزال هناك خطر أن CO2 قد تسرب من التخزين في الجو.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

احتجاز الكربون

احتجاز CO2 هو على الارجح يكون أكثر فعالية في المصادر الثابتة، مثل منشآت الوقود الاحفوري الكبيرة أو منشآت الطاقة الحيوية، الصناعات مع انبعاثات CO2 الرئيسية، معالجة الغاز الطبيعي ومحطات الوقود الصناعي والوقود الأحفوري القائم على إنتاج الهيدروجين من النباتات. ، تركيز CO2 ينخفض بشدة كلما تتحرك بسرعة بعيدا عن المصدر. انخفاض التركيز يزيد من كمية التدفق الشامل التي يجب أن تتم معالجته (للطن الواحد من غاز ثاني أكسيد الكربون المستخرج). الهواء يحتوي أيضا على الأكسجين، ولكن على ذلك، تنقية CO2 من الجو، ومن ثم تخزين CO2، يمكن أن تبطئ من دورة الأوكسجين في الغلاف الجوي. [9] CO2 مركزة من احتراق الفحم في الأكسجين النقي نسبيا، ويمكن معالجتها مباشرة. ومع ذلك يمكن أن الشوائب في تيارات CO2 يكون لها تأثير كبير على سلوك مرحلتها، ويمكن أن تشكل تهديدا كبيرا لزيادة تآكل خطوط الأنابيب والمواد جيدا.[10] وفي الحالات التي تكون فيها شوائب CO2 موجودة، وخاصة مع احتجاز على الهواء، سيكون هناك حاجة لعملية التنقية. [11] الكائنات الحية التي تنتج الإيثانول عن طريق التخمي رتنتج CO2 نقية أساسا والتي يمكن ضخها تحت الأرض. [12]

على نطاق واسع، ثلاثة أنواع مختلفة من التقنيات لعمليات التنقية موجودة: في مرحلة ما بعد الاحتراق، ومرحلة ما قبل الاحتراق، والاحتراق l: مرحلة ما بعد الاحتراق: ، تتم إزالة CO2 بعد احتراق الوقود الأحفوري - وهذا هو المخطط الذي سيطبق على الوقود الأحفوري وحرق محطات توليد الكهرباء. هنا، يتم التقاط ثاني أكسيد الكربون من غازات المداخن في محطات توليد الطاقة أو غيرها من مصادر ثابتة كبيرة. ومن المفهوم جيدا التكنولوجيا ويستخدم حاليا في التطبيقات الصناعية الأخرى، وإن لم يكن على المستوى ذاته كما قد تكون مطلوبة في محطة للطاقة على نطاق تجاري. ويطبق على نطاق واسع التكنولوجيا لمرحلة ما قبل الاحتراق في الأسمدة والكيماويات والوقود الغازي (H2، CH4)، وإنتاج الطاقة. [14] وفي هذه الحالات، يتأكسد جزئيا الوقود الأحفوري، على سبيل المثال في التغويز. يتم إزاحة الغاز المتزايد الناتج (أول أكسيد الكربون وH2O) إلى CO2 و H2 أكثر. ويمكن احتجاز CO2 الناتجة عن تيار العادمة نقي نسبيا. ويمكن الآن للH2 استخدامه كوقود، تتم إزالة ثاني أكسيد الكربون قبل الاحتراق هناك العديد من المزايا والعيوب بالمقارنة مع الطرق التقليدية لاحتجاز احتراق غاز ثاني أكسيد الكربون. [15] [16] تتم إزالة CO2 بعد احتراق الوقود الأحفوري، ولكن قبل أن يتم التوسع في غازات المداخن إلى الضغط الجوي. يتم تطبيق هذا المخطط إلى محطات جديدة لطاقة الوقود الأحفوري وحرق، أو إلى المصانع القائمة حيث إعادة المحرك هو خيار. القيام بحجز غاز ثاني أكسيد الكربون قبل التوسع، أي من الغاز المضغوط، هو المعيار في تقريبا جميع عمليات الاحتجاز ل CO2 الصناعية، وعلى الصعيد نفسه كما ستكون هناك حاجة لمحطات الطاقة فائدة. [17] [18]

في مرحلة احتراق الوقود [19] يتم حرق الوقود في الأكسجين بدلا من الهواء. يتم تعميمها للحد من درجة حرارة اللهب مما أدى إلى مستويات مشترك خلال الاحتراق التقليدية، وتبريد غاز المداخن وحقنه في غرفة الاحتراق. وغازات المداخن يتكون من غاز ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء بشكل أساسي، وهذه الأخيرة التي يتم تكثيف من خلال التبريد. والنتيجة هي ثاني أكسيد الكربون النقي تقريبا تيار التي يمكن نقلها إلى موقع احتجاز وتخزينها. محطة توليد الكهرباء والتي يشار إليها أحيانا على عمليات تستند إلى oxyfuel الاحتراق ب "صفر انبعاثات" دورات، وذلك لأن تخزين CO2 ليس جزء إزالتها من تيار غاز المداخن (كما في حالات احتجاز الكربون في مرحلة ما قبل وما بعد الاحتراق) ولكن غازات المداخن التيار نفسه. وهناك جزء معين من CO2 المتولدة خلال عمليات الاحتراق تنتهي لا محالة في الماء المكثف. لتبرير تسمية "الانبعاثات الصفر" الماء سوف يكون له بالتالي أن يعامل أو التخلص منها بشكل مناسب. تقنية واعدة، ولكن فصل الهواء الأولي خطوة تتطلب الكثير من الطاقة.

أسلوب بديل التي هي قيد التطوير، هو مادة كيميائية حلقات الاحتراق (CLC). الكيميائية حلقات يستخدم أكسيد المعادن باعتبارها الناقل الأكسجين الصلبة. جسيمات أكسيد المعادن تتفاعل مع وقود صلبة أو سائلة أو غازية في الاحتراق مميعة، وإنتاج الجزيئات المعدنية الصلبة، وخليط من غاز ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء. ويتم تكثيف بخار الماء، وترك النقي غاز ثاني أكسيد الكربون ومن ثم يمكن عزلها. يتم تعميم هذه الجزيئات المعدنية الصلبة إلى آخر مميعة، حيث تتفاعل مع الهواء، وإنتاج الحرارة والجسيمات تجديد أكسيد المعادن التي تم تعميمها على الاحتراق مميعة. والبديل من حلقات الكيميائية حلقات الكالسيوم، والذي يستخدم كربونات بالتناوب ثم التكليس من الكالسيوم الناقل أكسيد القائمة باعتبارها وسيلة لالتقاط CO2. [20] وقد قدم مقترحات الهندسة القليلة لهذه المهمة أكثر صعوبة من احتجاز CO2 مباشرة من الجو، ولكن العمل في هذا المجال لا يزال في مراحله الأولى. وتقدر تكاليف الاحتجاز على أن تكون أعلى من مصدره، ولكن قد يكون ممكنا للتعامل مع الانبعاثات من مصادر الانتشار مثل صناعة السيارات والطائرات. [21] والطاقة المطلوبة نظريا لالتقاط الهواء هو فقط ما يزيد قليلا عن الاحتجاز عليه من مصادره, التكاليف الإضافية تأتي من الأجهزة التي تستخدم تدفق الهواء الطبيعي.أثبتت تقنيات الأبحاث العالمية ما قبل النموذج الأولي للتكنولوجيا التقاط الهواء في عام 2007. [22] إزالة CO2 من الغلاف الجوي هو شكل من أشكال الهندسة الجيولوجية بواسطة معالجة غازات الاحتباس الحراري. وتلقى تقنيات من هذا النوع على نطاق واسع التغطية الإعلامية لأنها توفر وعد إيجاد حل شامل لظاهرة الاحتباس الحراري إذا كان من الممكن تقترن تكنولوجيات فعالة تنحية الكربون. فمن المعتاد أن نرى مثل هذه التقنيات المقترحة لالتقاط الهواء، لتلقي العلاج من غازات المداخن. هو أكثر شيوعا اقترح احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه في محطات حرق الفحم في الأكسجين المستخرجة من الهواء، وهو ما يعني يتركز عاليا CO2 ولا عملية الغسل أمر ضروري. وفقا لموارد الطاقة في Wallula مركز ولاية واشنطن، من قبل gasifying الفحم، وأنه من الممكن للقبض على حوالي 65٪ من ثاني أكسيد الكربون جزءا لا يتجزأ من فيه، وعزل عنه في شكل صلب. [23]


نقله

بعد احتجاز، CO2 يجب أن يتم نقلها إلى مواقع التخزين الملائمة. يتم ذلك عن طريق خط الانابيب، الذي هو عادةأرخص وسيلة للنقل. في عام 2008، كان هناك ما يقرب من 5800 كيلومترا من خطوط الأنابيب CO2 في الولايات المتحدة، تستخدم لنقل CO2 إلى حقول إنتاج النفط حيث يتم حقن ثم في الحقول الأقدم لاستخراج النفط. ويطلق عادة على حقن من CO2 لإنتاج النفط الاستخلاص المعزز للنفط أو الاستخلاص المعزز للنفط. [بحاجة لمصدر] وبالإضافة إلى ذلك، هناك عدة برامج تجريبية في مراحل مختلفة لاختبار التخزين على المدى الطويل من CO2 في غير المنتجة للنفط التكوينات الجيولوجية. وفقا لخدمة أبحاث الكونغرس، وقال "هناك أسئلة لم يتم الرد عليها مهم حول متطلبات شبكة الأنابيب، والتنظيم الاقتصادي، وفائدة لاسترداد التكاليف، والتصنيف التنظيمي من CO2 نفسها، وسلامة خط الانابيب. وعلاوة على ذلك، وذلك لأنخطوط الأنابيب CO2 عن الاستخلاص المعزز للنفط هي بالفعل قيد الاستخدام اليوم، القرارات السياسية التي تؤثر علىخطوط الأنابيب CO2 تأخذ على الضرورة الملحة التي هي غير المعترف بها من قبل العديد. تصنيف الاتحادية CO2كسلعة على حد سواء (من قبل مكتب إدارة الأراضي) وكملوث (من قبل وكالة حماية البيئة) يمكن أن تؤدي إلى احتمال نزاعفوري والتي قد تحتاج إلى معالجة، ليس فقط من أجل تطبيق قانون الأحوال المدنية في المستقبل، ولكن أيضا لضمان اتساققانون الأحوال المدنية في المستقبل مع العمليات خط أنابيب CO2 اليوم ". [24] [25] ويمكن أيضا حزام ناقل COA نظام أو سفينة تستخدم للنقل. يتم حاليا استخدام هذه الأساليب لنقل CO2 لتطبيقات أخرى.

حجزه

وقد تم وضع تصور أشكال مختلفة للتخزين الدائم من CO2. وتشمل هذه الأشكال تخزين الغازية في مختلف التشكيلات الجيولوجية العميقة (بما في ذلك التكوينات الملحية وحقول الغاز )، تخزين السائل في المحيط، وتخزين صلبة من قبل رد فعل من CO2 مع أكاسيد المعادن لإنتاج كربونات مستقر.

الآثار الجيولوجية

 
Biochar can be landfilled, used as a soil improver or burned using carbon capture and storage.

دفن الكتلة الحيوية

Burying biomass (such as trees) directly, mimics the natural processes that created fossil fuels.[2] The global potential for carbon sequestration using wood burial is estimated to be 10 ± 5 GtC/yr and largest rates in tropical forests (4.2 GtC/yr), followed by temperate (3.7 GtC/yr) and boreal forests (2.1 GtC/yr).[3] In 2008, Ning Zeng of the University of Maryland estimated 65 GtC lying on the floor of the world's forests as coarse woody material which could be buried and costs for wood burial carbon sequestration run at 50 USD/tC which is much lower than carbon capture from e.g. power plant emissions.[3] CO2 fixation into woody biomass is a natural process carried out through photosynthesis. This is a nature-based solution and suggested methods include the use of "wood vaults" to store the wood-containing carbon under oxygen-free conditions.[4]

In 2022 a certification organisation published methodologies for biomass burial.[5] Other biomass storage proposals have included the burial of biomass deep underwater, including at the bottom of the Black Sea.[6]

التخزين في طبقات الارض الجيولوجية

المقالة الرئيسية: Carbon capture and storage

المعروف أيضا باسم الحبس الجغرافة، وهذا الأسلوب ينطوي على حقن ثاني أكسيد الكربون، ، مباشرة في تشكيلات جيولوجية تحت الأرض. وقد اقترحت حقول النفط وحقول الغاز، والتكوينات الملحية، طبقات الفحم unmineable، وتكوينات البازلت المالحة مليئة مثل مواقع التخزين. ومختلف الآليات الملائمة المادية (على سبيل المثال، غير منفذة للغاية الصخري) والجيوكيميائية منع CO2 من الهرب إلى السطح. أحيانا يتم حقن CO2 في حقول النفط في الانخفاض إلى زيادة معدلات استخراج النفط. يتم حقن نحو 30 إلى 50 مليون طن متري من CO2 سنويا في الولايات المتحدة في حقول النفط في الانخفاض. [26] هذا الخيار جذابا لأنه يتم عادة في الجيولوجيا من خزانات النفط والغاز مفهومة جيدا، ويمكن تعويض تكاليف التخزين جزئيا من بيع إضافية النفط الذي يتم استرداد [27]. مساوئ حقول النفط القديمة وتوزيعها الجغرافي ومحدودية قدراتها، فضلا عن حقيقة أن حرق لاحقة من النفط الإضافية المستخرجة لذلك سوف يعوض كثيرا أو كل من التخفيض في انبعاثات CO2. ويمكن استخدام طبقات الفحم Unmineable لتخزين CO2 لأن جزيئات CO2 نعلق على سطح من الفحم. الجدوى الفنية، ومع ذلك، يعتمد على نفاذية من السرير الفحم. في عملية امتصاص النشرات استيعاب الفحم سابقا والميثان، ويمكن استرداد غاز الميثان (غاز الميثان من تعزيز انتعاش الفحم). يمكن أن تستخدم لبيع غاز الميثان لتعويض جزء من تكلفة تخزين CO2. حرق غاز الميثان الناتج، ومع ذلك، إنتاج CO2، والذي من شأنه أن يلغي بعض من الفوائد المترتبة على عزل وCO2 الأصلي.

التكوينات الملحية تحتوي على المياه المالحة المعدنية للغاية، وحتى الآن تم النظر فيها من أي فائدة للبشر. وقد استخدمت طبقات المياه الجوفية المالحة لتخزين النفايات الكيميائية في حالات قليلة. والميزة الرئيسية لطبقات المياه الجوفية المالحة هو من الضخامة حجم التخزين المحتملة وقوعها مشترك. أما العيب الرئيسي من طبقات المياه الجوفية المالحة هو أن لا يعرف إلا القليل نسبيا عنها، لا سيما بالمقارنة مع حقول النفط. للحفاظ على تكلفة تخزين مقبولة قد تكون محدودة في الاستكشاف الجيوفيزيائي، مما يؤدي في جو من عدم اليقين بشأن هيكل طبقة المياه الجوفية. وخلافا للتخزين في حقول النفط أو الفحم، لن المنتج جانب تعويض تكاليف التخزين. قد تسرب من الخلف CO2 في الغلاف الجوي وجود مشكلة في تخزين المياه الجوفية المالحة. تبين البحوث الحالية، مع ذلك، أن الآليات الملائمة عدة شل تحت الأرض CO2، والحد من خطر التسرب. لحسن مختار، تصميم وإدارة مواقع التخزين الجيولوجي، وتشير تقديرات الفريق الحكومي الدولي التي يمكن أن المحاصرين CO2 لملايين السنين، والمواقع من المرجح أن يحتفظ بأكثر من 99٪ من CO2 حقن أكثر من 1،000 سنة. في عام 2009 أفادت التقارير أن العلماء قد تم تعيينها 6000 ميل مربع (16000 km2) من التكوينات الصخرية في الولايات المتحدة التي يمكن أن تستخدم لتخزين تصل إلى 500 عاما من انبعاثات غاز ثاني أكسيد الكربون الولايات المتحدة. [28]

التخزين في المحيطات

مضخات الكربون البحري

للمزيد من المعلومات: Solubility pump and مضخة حيوية
 
The pelagic food web, showing the central involvement of marine microorganisms in how the ocean imports carbon and then exports it back to the atmosphere and ocean floor

شكل آخر من أشكال المقترحة للتخزين الكربون في المحيطات. وقد اقترحت عدة مفاهيم: "حل" يقحم CO2 عن طريق السفن أو خطوط الأنابيب في المحيط عمود الماء على عمق 1000-3000 م، وتشكيل سحابة التصاعدي، وCO2 يذوب في وقت لاحق في مياه البحر. من خلال ودائع "بحيرة"، عن طريق حقن CO2 مباشرة في البحر على عمق أكبر من 3000 متر، حيث الضغط العالي يسيل CO2، مما يجعله أكثر كثافة من الماء، ويشكل سحابة نحو الانخفاض، التي قد تتراكم في قاع البحر وبحيرة " '، ومن المتوقع أن تأخير حل CO2 في المحيطات والغلاف الجوي، وربما لآلاف السنين. استخدم تفاعل كيميائي إلى الجمع بين CO2 مع معدن كربونات (مثل الحجر الجيري) لتشكيل بيكربونات (ق)، على سبيل المثال: CO2 + كربونات الكالسيوم CaCO3 + H2O → الكالسيوم (HCO3) 2 (عبد القدير). ومع ذلك، يجب أن لا حل بيكربونات مائي يسمح لتجف، وإلا فإن رد فعل عكس سوف. تخزين CO2 في هيدرات مشبك الصلبة الموجودة بالفعل في قاع المحيط، [29] [30] أو مشبك متزايد أكثر صلابة. [31] الآثار البيئية للتخزين المحيطية هي سلبية على وجه العموم، وغير مفهومة. تجمعات كبيرة من CO2 يمكن أن تقتل الكائنات الحية في المحيطات، ولكن ثمة مشكلة أخرى هي أن CO2 المذاب في نهاية المطاف أن تتوازن مع الغلاف الجوي، وبالتالي فإن تخزين لن تكون دائمة. وبالإضافة إلى ذلك، كجزء من CO2 يتفاعل مع الماء لتكوين حمض الكربونيك، H2CO3، الحموضة من الزيادات في مياه المحيط. ولا يزال الغموض يكتنف الآثار المترتبة البيئية على أشكال الحياة القاعية للمناطق، bathypelagic abyssopelagic وhadopelagic. على الرغم من الحياة على ما يبدو متفرق وليس في أحواض المحيطات العميقة، يمكن للطاقة والمواد الكيميائية في آثار هذه الأحواض العميقة يكون لها آثار بعيدة المدى. ولا بد من عمل الكثير لتحديد مدى المشاكل المحتملة. وقد قدر الوقت الذي تستغرقه المياه في المحيطات العميقة أن تعمم على السطح لتكون ما يقرب من 1600 سنة، وهذا يتوقف على التيارات وغيرها من الظروف المتغيرة. وتقدر تكاليف التخلص من أعماق المحيطات من CO2 السائل دولار أمريكي 40-80/tonne من CO2 (2002 دولار). هذا الرقم يغطي تكاليف الحراسة في محطة توليد الكهرباء والنقل البحري إلى موقع التخلص من النفايات.

فإن نهج بيكربونات لحد من آثار الحموضة وتعزيز الاحتفاظ CO2 في المحيط، ولكن هذا من شأنه أيضا أن يزيد من التكاليف والآثار البيئية الأخرى. وسيلة إضافية للحبس طويل الأمد يستند إلى المحيط هو جمع بقايا المحاصيل مثل سيقان الذرة أو القش في بالات المرجح زيادة كبيرة من الكتلة الحيوية وايداعها في المناطق المراوح الرسوبية في حوض المحيط العميق. وإسقاط هذه المخلفات في المراوح الغرينية يتسبب في دفن المخلفات بسرعة في الطمي في قاع البحر، عزل الكتلة الحيوية لفترات زمنية طويلة جدا.المراوح الغرينية توجد في جميع محيطات وبحار العالم حيث تقع قبالة دلتا نهر حافة الجرف القاري، مثل مروحة ميسيسيبي الطمي في خليج المكسيك ومروحة النيل الطمي في البحر الأبيض المتوسط. للأسف، والكتلة الحيوية ومخلفات المحاصيل الزراعية تشكل مكونا هاما للغاية وقيمة للزراعة التربة السطحية والتنمية المستدامة. إخراجها من المعادلة الأرضية هو محفوف بالمخاطر والمشاكل. [بحاجة لمصدر] وإذا استخدمت المحاصيل الملقحة، فإنه يؤدي إلى تفاقم نضوب المغذيات، وزيادة الاعتماد على الأسمدة الكيماوية، وبالتالي، والبتروكيماويات، وبالتالي هزيمة النوايا الأصلية للحد من CO2 في الغلاف الجوي. ومع ذلك فمن المرجح أن تستخدم اقل تكلفة محاصيل الطاقة من السليولوز، وعادة ما تكون هذه غير مخصبة، وعلى الرغم من أنه من المحتمل أن لا يزال البتروكيماويات يمكن استخدامها لتجميع والنقل.

التخزين في المعادن

في هذه العملية، وكان رد فعل exothermically CO2 مع أكاسيد المعادن المتاحة، والتي بدورها تنتج كربونات مستقر.هذه العملية تحدث بشكل طبيعي على مدى سنوات عديدة، وهي مسؤولة عن قدر كبير من الحجر الجيري السطحية. وقد تم الترويج لفكرة استخدام الزبرجد الزيتوني من قبل Schuiling استاذ كيميائي الجيولوجيا. [32] يمكن جعل معدل التفاعلبشكل أسرع، على سبيل المثال عن طريق الاستجابة عند ارتفاع درجات الحرارة و / أو الضغوط، أو عن طريق المعالجة المسبقة للمعادن، وعلى الرغم من أن هذا الأسلوب يمكن أن تتطلب طاقة إضافية. الفريق الحكومي الدولي يقدر أن محطة لتوليد الكهرباء مجهزة CCS باستخدام تخزين المعادن والطاقة بحاجة 60-180٪ أكثر من محطة لتوليد الكهرباء من دونقانون الأحوال المدنية. [5] والآن اقتصاديات الكربنة المعدنية على نطاق واسع التي يجري اختبارها في عالم أول طيارة مشروع مصنع مقره فينيوكاسل، أستراليا. وقد تقنيات جديدة لتفعيل المعدنية ورد فعل وضعت مجموعة GreenMag وجامعة نيوكاسل، وبتمويل من نيو ساوث ويلز الأسترالية والحكومات لتكون جاهزة بحلول عام 2013. [33] دراسة عن تنحية المعدنية في الولايات الولايات المتحدة:

عزل الكربون عن طريق تفاعل المغنيسيوم والكالسيوم التي تحدث بشكل طبيعي تحتوي على المعادن مع CO2 لتكوينالكربونات لديه العديد من المزايا الفريدة. معظم notabl [ه] هو أن تكون هناك دولة كربونات أقل من الطاقة من CO2،وهذا هو السبب الكربنة المعدنية غير مواتية الحرارية ويحدث بشكل طبيعي (على سبيل المثال، والتجوية من الصخور على مدى فترات زمنية جيولوجية). وثانيا، فإن المواد الخام مثل المعادن المغنيسيوم مقرها وفيرة. وأخيرا، فإن إنتاج الكربوناتفي حالة مستقرة بلا شك، وبالتالي إعادة إطلاق سراح من CO2 في الغلاف الجوي ليست قضية. ومع ذلك، مساراتكربونات التقليدية ما زالت بطيئة في ظل درجات الحرارة المحيطة والضغوط. التحدي الكبير التي تتناولها هذه الجهود إلى تحديد مسار كربونات صناعيا وقابلة للاستمرار من الناحية البيئية من شأنها أن تسمح لتنفيذها امتصاص المعادن معالاقتصاد مقبول. [34]


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

تسرب الكربون

 
بحيرة نيوس كما بدا أقل من أسبوعين بعد الانفجار، 29 أغسطس 1986.

مصدر القلق الرئيسي هو ما إذا كان قانون الأحوال المدنية مع تسرب من ثاني أكسيد الكربون المخزن سوف يقدم تنازلات من قانون الأحوال المدنية على أنه خيار تخفيف تغير المناخ. لاختيارها جيدا، تصميم وإدارة مواقع التخزين الجيولوجي، والفريق الحكومي الدولي يقدر أن مخاطر مماثلة لتلك التي ترتبط مع نشاط النفط والغاز الحالية. على الرغم من أن بعض هذه مسألة افتراض كما التعسفي مشيرا إلى عدم وجود خبرة في تخزين هذه على المدى الطويل. ، وعلى الرغم من بعض التسرب يحدث صعودا من خلال التربة، وتحديد مواقع التخزين بشكل جيد ومن المرجح أن يحتفظ بأكثر من 99٪ من حقن ثاني أكسيد الكربون أكثر من 1000 سنة. تسرب من خلال أنبوب حقن هو أكبر خطر.

على الرغم من أن حقن الانابيب عادة محمي مع عدم عودة الصمامات لمنع انقطاع التيار الكهربائي، ، ما زال هناك خطر يتمثل في أن الأنبوب نفسه يمكن أن تمزق وتسرب بسبب ضغط. على سبيل المثال، حيث بيان متواضع من ثاني أكسيد الكربون من خط أنابيب تحت جسر أسفر عن وفاة بعض البط هناك. ومن أجل قياس انبعاثات الكربون عرضي بشكل أكثر دقة وتقليل خطر من الوفيات من خلال هذا النوع من التسرب، وقد تم اقتراح تنفيذ متر تنبيه ثاني أكسيد الكربون حول محيط المشروع. في عام 1986 وارتفع تسرب كبير من ثاني أكسيد الكربون معزولا بشكل طبيعي من بحيرة نيوس في الكاميرون واختنق 1700 شخص. في حين تم عزل الكربون بشكل طبيعي، يشير البعض إلى أن هذا الحدث دليلا على الآثار الكارثية المحتملة لعزل الكربون بشكل مصطنع. نتج عن كارثة بحيرة نيوس من حدث بركاني، الذي صدر فجأة جدا بقدر ما هي كم مكعب من الغاز ثاني أكسيد الكربون من بين مجموعة من ثاني أكسيد الكربون التي تحدث بشكل طبيعي تحت البحيرة في واد ضيق عميق. موقع هذا التجمع من ثاني أكسيد الكربون ليست مكانا حيث يمكن للإنسان أن يحقن أو يخزين ثاني أكسيد الكربون ، وانه لم يعرف هذا التجمع حول ولا ترصد حتى بعد وقوع الكوارث الطبيعية.

لتخزين المحيط، والاحتفاظ ثاني أكسيد الكربون يعتمد على عمق. وتشير تقديرات الفريق الحكومي الدولي سيحتفظ 30-85٪ من ثاني أكسيد الكربون المحتجز بعد 500 سنة لأعماق 1000-3000 م. لا يعتبر التخزين المعدنية كما وجود أي مخاطر من تسرب. الفريق الحكومي الدولي يوصي يضع حدودا لكمية التسرب التي يمكن أن تحدث. وهذا قد يستبعد عميق تخزين المحيط كخيار.

تجدر الإشارة إلى أنه في ظروف أعمق المحيطات، (حوالي 400 شريط أو ميغاباسكال 40، 280 K) (حيث تشكل كربونات / تحمض هو معدل الحد خطوة)، ولكن تشكيل ل من المياه CO2 هيدرات، وهو نوع من قفص المياه الصلبة التي تحيط ثاني أكسيد الكربون ، غير مواتية. المعلومات الجيولوجية المتاحة تظهر عدم وجود أحداث التكتونية الكبرى بعد خلع تشكيل [خزان المياه المالح]. وهذا يعني أن البيئة الجيولوجية مستقرة وموقع مناسب لتخزين ثاني أكسيد الكربون. والقابلية للذوبان في محاصرة الشكل الأكثر دائم وآمن للتخزين الجيولوجي.

إعادة تدوير ثاني أكسيد الكربون / احتجاز الكربون والاستفادة (CCU)

إعادة تدوير ثاني أكسيد الكربون قد توفر استجابة للتحدي العالمي المتمثل في الحد بشكل كبير من انبعاثات غازات الدفيئة من بواعث الرئيسية (الصناعية) ثابتة في المدى القريب والمتوسط، ولكنه يعتبر عادة فئة تكنولوجية مختلفة من قانون الأحوال المدنية. التكنولوجيات قيد التطوير، مثل تجميع CCS بيو الطحالب، وتستخدم ما قبل مدخنة CO2 (مثل من محطة للطاقة تعمل بالفحم) كمدخل مفيد كمادة وسيطة لإنتاج الطحالب الغنية بالنفط في الأغشية الشمسية لإنتاج النفط للمواد البلاستيكية والنقل وقود (بما في ذلك وقود الطائرات)، ومغذية مخزون تغذية لإنتاج حيوانات المزرعة. يتم حقن CO2 وغيره من الغازات المسببة للاحتباس الحراري في القبض على الأغشية التي تحتوي على مياه الصرف الصحي وتحديد سلالات من الطحالب تسبب، جنبا إلى جنب مع ضوء الشمس أو الأشعة فوق البنفسجية، والكتلة الحيوية الغنية بالنفط أن يتضاعف في كتلة كل 24 ساعة.

ويستند في تجميع الطحالب الحيوية عملية التركيب الضوئي في علوم الأرض: التكنولوجيا هي تماما تجميع وانيعاث، والنفقات الرأسمالية يمكن أن توفر عائدا على الاستثمار نتيجة لارتفاع قيمة السلع المنتجة (للنفط للمواد البلاستيكية والوقود والعلف). باستخدام تخزين أدخنة ثاني أكسيد الكربون قبل الانبعاثات (وغيره من غازات الدفيئة) كمادة وسيطة في النمو الغنية بالنفط الكتلة الحيوية الطحالب، ولاية كوينزلاند، نيو ساوث ويلز ويجري محاكمتهم الحيوي CCS اختبار تجميع الطحالب المرافق في أستراليا أكبر ثلاث محطات الطاقة التي تعمل بالفحم، في الأغشية المغلقة لإنتاج البلاستيك وقود وسائل النقل ومغذية العلف الحيواني.

طريقة أخرى يمكن أن تكون مفيدة في التعامل مع المصادر الصناعية من ثاني أكسيد الكربون هو لتحويله إلى المواد الهيدروكربونية، حيث يمكن تخزينها أو استخدامها كوقود أو في صناعة البلاستيك. هناك عدد من المشاريع تحقق هذا الاحتمال.

موجودة تستند المتغيرات تنقية غاز ثاني أكسيد الكربون على كربونات البوتاسيوم والتي يمكن استخدامها لخلق الوقود السائل، على الرغم من هذه العملية تتطلب قدرا كبيرا من مدخلات الطاقة. على الرغم من أن إنشاء وقود من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ليست تقنية الهندسة الجيولوجية، كما أنها لا تعمل فعلا كما معالجة غازات الاحتباس الحراري، إلا أنه من المحتمل أن تكون مفيدة في خلق اقتصاد منخفض الكربون. ومن الاستخدامات الأخرى لإنتاج كربونات مستقر من سيليكات (أي الزبرجد الزيتوني تنتج كربونات المغنيسيوم. وهذه العملية لا تزال في مرحلة البحث والتطوير.

الطريقة الاولى: الميثانول

عملية مجربة لإنتاج النفط والغاز هو جعل الميثانول. وليس من السهل تخليق الميثانول من ثاني أكسيد الكربون وحاء واستنادا إلى هذه الحقيقة ولدت فكرة وجود اقتصاد الميثانول.

الطريقة الثانية: النفط والغاز

في قسم الكيمياء الصناعية وهندسة المواد في جامعة مسينا، وإيطاليا، وهناك مشروع لتطوير نظام الذي يعمل مثل خلية الوقود في الاتجاه المعاكس، حيث يتم استخدام الحفاز الذي يمكن أشعة الشمس لتقسيم المياه إلى أيونات الهيدروجين والأكسجين غاز. الأيونات عبر غشاء حيث تتفاعل مع ثاني أكسيد الكربون لخلق المواد الهيدروكربونية.

الطريقة الثالثة

إذا يسخن ثاني أكسيد الكربون إلى 2400 درجة مئوية، فإنها تنقسم إلى أول أكسيد الكربون (CO) والاوكسجين. ويمكن بعد ذلك عملية فيشر تروبش يمكن استخدامها لتحويل ثاني أكسيد الكربون في النفط والغاز. لا يمكن أن يتحقق على درجة الحرارة المطلوبة باستخدام غرفة تحتوي على مرآة لتركيز أشعة الشمس على الغاز. الفرق المتنافسة على تطوير مثل هذه الغرف، في مختبرات سانديا الوطنية، وكلاهما مقره في نيو مكسيكو. وفقا لسانديا يمكن لهذه الغرف توفر ما يكفي من الوقود للطاقة بنسبة 100٪ من السيارات المحلية باستخدام 5800 كيلومتر مربع، على عكس الوقود الحيوي هذا لن تتخذ الأراضي الخصبة بعيدا عن المحاصيل ولكن سيكون من الأراضي التي لا تستخدم في أي شيء آخر. وزار جيمس مايو، مقدم التلفزيون البريطاني، ومصنع مظاهرة في البرنامجيه في سلسلة أعماله "الأفكار الكبيرة".


التكلفة

Cost of the sequestration (not including capture and transport) varies but is below US$10 per tonne in some cases where onshore storage is available.[7] For example Carbfix cost is around US$25 per tonne of CO2.[8] A 2020 report estimated sequestration in forests (so including capture) at US$35 for small quantities to US$280 per tonne for 10% of the total required to keep to 1.5 C warming.[9] But there is risk of forest fires releasing the carbon.[10]

Researchers have raised the concern that the use of carbon offsets – such as by maintaining forests, reforestation or carbon capture – as well as renewable energy certificates[11] allow polluting companies a business-as-usual approach to continue releasing greenhouse gases[12][13] and for being, inappropriately trusted, untried techno-fixes.[14] This also includes the 2022 IPCC report on climate change criticized for containing "a lot of pipe dreams", relying on large negative emissions technologies.[15] A review of studies by the Stanford Solutions Project concluded that relying on Carbon capture and storage/utilization (CCS/U) is a dangerous distraction, with it (in most and large-scale cases) being expensive, increasing air pollution and mining, inefficient and unlikely to be deployable at the scale required in time.[16]

العيوب

While carbon sequestration is an important tool in mitigating climate change, it is important to consider these potential drawbacks and work to address them in order to ensure that it is used effectively and responsibly.

• Carbon sequestration is an expensive method and implementing it in power plants necessitates 40% more coal. Furthermore, the cost of energy for sequestration is expected to rise by 1 to 5 cents per kilowatt hour[17]

• It can be fatal if the injected gas leaks out due to structural faults in the geological formation. This is because carbon dioxide is denser than air and settles near the ground.[18]

• The process of capturing and liquefying carbon dioxide emissions from power plants necessitates a significant amount of electrical power. Already, 20% of the power generated by such plants is consumed during operation.[17]

• The concentration of carbon dioxide gas emitted by power plants is too low to be efficiently liquefied.[19]

• Trees planted to absorb and store carbon from the atmosphere require adequate maturation time. Furthermore, there is always the risk of carbon dioxide gas being released during decomposition after they die.[20]

• There may not be sufficient geological reservoirs available or accessible for carbon sequestration.[21]

• Because carbon sequestration allows the use of fossil fuels, it has the potential to divert government funding away from cleaner, more environmentally friendly technologies.[22]

 
Transferring land rights to indigenous inhabitants is argued to efficiently conserve forests.


المجتمع والثقافة

للمزيد من المعلومات: Carbon dioxide removal § Issues, and Carbon capture and storage § Society and culture


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

التطبيقات في سياسات التغير المناخي

الولايات المتحدة

للمزيد من المعلومات: Climate change policy of the United States and Climate change in the United States § Mitigation

Starting in the mid-late 2010s, many pieces of US climate and environment policy have sought to make use of the climate change mitigation potential of carbon sequestration. Many of these policies involve either conservation of carbon sink ecosystems, such as forests and wetlands, or encouraging agricultural and land use practices designed to increase carbon sequestration such as carbon farming or agroforestry, often through financial incentivization for farmers and landowners.[بحاجة لمصدر]

The Executive Order on Tackling the Climate Crisis at Home and Abroad, signed by president Joe Biden on January 27, 2021, includes several mentions of carbon sequestration via conservation and restoration of carbon sink ecosystems, such as wetlands and forests. These include emphasizing the importance of farmers, landowners, and coastal communities in carbon sequestration, directing the Treasury Department to promote conservation of carbon sinks through market based mechanisms, and directing the Department of the Interior to collaborate with other agencies to create a Civilian Climate Corps to increase carbon sequestration in agriculture, among other things.[23]

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ "CCS Explained". UKCCSRC. Archived from the original on June 28, 2020. Retrieved 2020-06-27.
  2. ^ Lovett, Richard (May 3, 2008). "Burying biomass to fight climate change". New Scientist (2654). Archived from the original on August 3, 2009. Retrieved May 9, 2010.
  3. ^ أ ب خطأ استشهاد: وسم <ref> غير صحيح؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماة :10
  4. ^ Zeng, Ning; Hausmann, Henry (2022-04-01). "Wood Vault: remove atmospheric CO2 with trees, store wood for carbon sequestration for now and as biomass, bioenergy and carbon reserve for the future". Carbon Balance and Management. 17 (1): 2. Bibcode:2022CarBM..17....2Z. doi:10.1186/s13021-022-00202-0. ISSN 1750-0680. PMC 8974091. PMID 35362755.
  5. ^ "A deceptively simple technology for carbon removal | GreenBiz". www.greenbiz.com (in الإنجليزية). Retrieved 2023-09-19.
  6. ^ "Can we fight climate change by sinking carbon into the sea?". Canary Media (in الإنجليزية). 2023-05-11. Retrieved 2023-09-19.
  7. ^ "Is carbon capture too expensive? – Analysis". IEA (in الإنجليزية البريطانية). Archived from the original on October 24, 2021. Retrieved 2021-11-30.
  8. ^ "This startup has unlocked a novel way to capture carbon—by turning the dirty gas into rocks". Fortune (in الإنجليزية). Archived from the original on November 21, 2021. Retrieved 2021-12-01.
  9. ^ Austin, K. G.; Baker, J. S.; Sohngen, B. L.; Wade, C. M.; Daigneault, A.; Ohrel, S. B.; Ragnauth, S.; Bean, A. (2020-12-01). "The economic costs of planting, preserving, and managing the world's forests to mitigate climate change". Nature Communications (in الإنجليزية). 11 (1): 5946. Bibcode:2020NatCo..11.5946A. doi:10.1038/s41467-020-19578-z. ISSN 2041-1723. PMC 7708837. PMID 33262324.
  10. ^ Woodward, Aylin. "The world's biggest carbon-removal plant just opened. In a year, it'll negate just 3 seconds' worth of global emissions". Business Insider (in الإنجليزية الأمريكية). Archived from the original on November 30, 2021. Retrieved 2021-11-30.
  11. ^ Bjørn, Anders; Lloyd, Shannon M.; Brander, Matthew; Matthews, H. Damon (9 June 2022). "Renewable energy certificates threaten the integrity of corporate science-based targets". Nature Climate Change (in الإنجليزية). 12 (6): 539–546. Bibcode:2022NatCC..12..539B. doi:10.1038/s41558-022-01379-5. ISSN 1758-6798. S2CID 249524667.
  12. ^ Meredith, Sam (7 February 2022). "World's biggest companies accused of exaggerating their climate actions". CNBC (in الإنجليزية). Archived from the original on November 14, 2022. Retrieved 8 June 2022.
  13. ^ "Battle over carbon capture as tool to fight climate change". The Associated Press (in الإنجليزية). 13 April 2022. Archived from the original on November 9, 2022. Retrieved 8 June 2022.
  14. ^ "Scientists urge end to fossil fuel use as landmark IPCC report readied". The Guardian (in الإنجليزية). 3 April 2022. Archived from the original on November 22, 2022. Retrieved 11 June 2022.
  15. ^ "Climate change: IPCC scientists say it's 'now or never' to limit warming". BBC News. 4 April 2022. Archived from the original on November 11, 2022. Retrieved 10 June 2022.
  16. ^ Project, Stanford Solutions (21 May 2022). "Why not Carbon Capture?". Medium (in الإنجليزية). Archived from the original on October 10, 2022. Retrieved 8 June 2022.
  17. ^ أ ب mlblevins (2014-11-29). "Role of Carbon Sequestration and its Pros and Cons You Never Knew". Help Save Nature (in الإنجليزية الأمريكية). Retrieved 2023-12-15.
  18. ^ Bickle, Mike J. (December 2009). "Geological carbon storage". Nature Geoscience. 2 (12): 815–818. Bibcode:2009NatGe...2..815B. doi:10.1038/ngeo687. ISSN 1752-0894. S2CID 140553414.
  19. ^ "New technique to capture CO2 could reduce power plant greenhouse gases". Berkeley (in الإنجليزية الأمريكية). 2022. Retrieved 2023-12-15.
  20. ^ "Trees Are Climate Change, Carbon Storage Heroes". US Forest Service (in الإنجليزية). 2021-08-11. Retrieved 2023-12-15.
  21. ^ "Which area is the best for geologic carbon sequestration? | U.S. Geological Survey". www.usgs.gov. Retrieved 2023-12-15.
  22. ^ "Carbon Capture, Utilization & Storage". Energy.gov (in الإنجليزية). Retrieved 2023-12-15.
  23. ^ "Executive Order on Tackling the Climate Crisis at Home and Abroad". The White House (in الإنجليزية الأمريكية). 2021-01-27. Archived from the original on February 17, 2021. Retrieved 2021-04-28.
  هذه بذرة مقالة عن البيئة تحتاج للنمو والتحسين، فساهم في إثرائها بالمشاركة في تحريرها.
تمّ الاسترجاع من "https://www.marefa.org/w/index.php?title=احتجاز_وتخزين_ثنائي_أكسيد_الكربون&oldid=3949018"