أنتج استخدام الوقود الأحفوري ، مثل المشتقات البترولية والفحم والغاز الطبيعي ، لتوليد الطاقة أطنانًا من ثاني أكسيد الكربون (ثاني أكسيد الكربون - CO2) التي يتم إطلاقها في الغلاف الجوي. لهذا السبب ، فإن شركة CO2 لقد أصبح الشرير الأكبر في اشتداد ظاهرة الاحتباس الحراري ، مما يؤدي إلى الاحتباس الحراري على كوكب الأرض ، مع عواقب يمكن أن تكون مدمرة.
وبالتالي ، هناك حاجة ملحة لتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.2 للغلاف الجوي. سيكون أحد البدائل هو التقاط ثاني أكسيد الكربون2 التي تطلقها الصناعات ومحطات الطاقة ودفنها تحت الأرض ، العملية المعروفة باسم خطف. ومع ذلك ، بالإضافة إلى كونها عملية مكلفة للغاية ، هناك مشكلة تتمثل في أن ثاني أكسيد الكربون هذا ، بمرور الوقت ، يميل إلى الارتفاع عبر مسام وشقوق التربة والهروب مرة أخرى إلى الغلاف الجوي.
يتم اقتراح حل محتمل لهذا الموقف من قبل باحثين مثل أستاذ هندسة البترول والأنظمة الجيولوجية في جامعة تكساس ، في أوستن, ستيفن ل. براينت، الذي يدير مركز حدود أمن المياه الجوفية وهو مسؤول عن برنامج بحث تموله الصناعة يركز على تخزين ثاني أكسيد الكربون2 جيولوجي. في مقالتك بعنوان
“حل متكامل للكربون " ونشرت في صانه مرئي Scientific American Brazilالعدد 139 ، ديسمبر 2013 ، الصفحات 64-69 ، يصف أحد هذه المقترحات التي تتكون أساسًا من القبض على أول أكسيد الكربون2 ينبعث قبل أن ينتقل إلى الغلاف الجوي ويذوبه في محلول ملحي يتم التقاطه من باطن الأرض ، والذي يتم إعادته لاحقًا إلى قاع المحيط.هذا ممكن لأنه عندما يكون CO2 يذوب في الماء ، فإنه يصنع السائل أكثر كثافةعلى عكس ما يحدث مع العديد من الغازات. وبالتالي ، فإن ثاني أكسيد الكربون المذاب في المحلول الملحي يميل إلى الغرق ولن يهرب إلى الغلاف الجوي ، فسيتم تخزينه بشكل أكثر أمانًا تحت الأرض.
ومع ذلك ، فإن إذابة ثاني أكسيد الكربون في محلول ملحي في درجات الحرارة المحيطة وظروف الضغط يستغرق وقتًا طويلاً. لذلك ، سيكون من الضروري حفر بئر في محلول ملحي تحت الأرض عند درجات حرارة عالية وتحت ضغط عالٍ ، ونقله إلى السطح ، وضغطه ، وحقن ثاني أكسيد الكربون.2 وإعادته إلى تحت الأرض مرة أخرى.
إنشاء هذه العملية مكلف للغاية ويعتبر غير مجدي. ومع ذلك ، فقد تم اقتراح فكرة لحل هذه المشكلة من قبل أستاذ هندسة البترول بجامعة تكساس في أوستيم ، جاري جوب، الذي كان من المقرر أن يستكشف خليج المكسيك ، الذي يحتوي على طبقات المياه الجوفية العميقة الغنية بالميثان المذاب. الحل هو استخراج هذا الميثان من المحلول الملحي ، وهو المكون الرئيسي للغاز الطبيعي ، واستخدامه لتوليد الكهرباء. للحصول على فكرة ، أشارت بعض الحسابات بالفعل إلى ذلك المحلول الملحي الجوفي على الساحل الأمريكي لخليج المكسيك قادر على تخزين سدس انبعاثات الغاز ثاني أكسيد الكربون الذي تنتجه الولايات المتحدة ، وفي الوقت نفسه ، يمكنه أيضًا تلبية سدس الطلب على الغاز الطبيعي في هذا الآباء.
مواسير مع غاز طبيعي (ميثان) وزيت وماء
بالإضافة إلى ذلك ، هناك جانب آخر يمكن أن يعوض النفقات: أقل من 64 كم من سطح الأرض توجد طبقة تسمى الصهارة ، درجة حرارتها مرتفعة للغاية ، حيث تصل إلى 6000 درجة مئوية. هكذا، تكون طبقات المياه الجوفية ساخنة بدرجة كافية لجعل المحلول الملحي المأخوذ من باطن الأرض مصدرًا جيدًا للطاقة الحرارية الجوفية. تعتمد الطاقة الحرارية الجوفية المستخدمة حاليًا على التقاط البخار المتولد في الخزانات من الماء والبخار الذي يغلي حتى عند ملامسته للصهارة عبر الأنابيب والأنابيب ملائم. يجعل هذا البخار ريش التوربينات تدور ، ويقوم المولد بتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية.
محطة توليد الطاقة الحرارية الجوفية
وبالتالي ، فإن الجمع في نظام واحد من هذه العمليات الثلاث (تخزين CO2 تحت الأرض ، يصبح استخراج الميثان من المحلول الملحي والحصول على التدفئة الحرارية الأرضية من هذا المحلول الملحي عملية قابلة للتطبيق اقتصاديًا ، لأنها ذاتية الاستدامة.
لفهم كيفية عمل هذه العملية بشكل أفضل ، وهي دائرة مغلقة ، انظر الجدول أدناه:
مخطط عملية حل ثاني أكسيد الكربون2 في محلول ملحي تحت الأرض
1. يتم التقاط المحلول الملحي تحت التربة العميقة. بسبب عمقها ، فهي تحت ضغط عالٍ وبالتالي فإن الطاقة اللازمة لإحضارها إلى السطح صغيرة جدًا ؛
2. يحتوي هذا المحلول الملحي على ميثان مذاب ، وعندما يصل إلى السطح ينخفض الضغط ويخرج جزء من هذا الغاز. من المحلول الملحي ، الذي يتم التقاطه ونقله بواسطة خط أنابيب لاستخدامه كمصدر للطاقة (غاز طبيعي)؛
3. يذهب المحلول الملحي إلى مبادل حراري ، حيث يقوم بتسخين دائرة مائية يتم إرسالها إلى المباني المجاورة. يمكن استخدام هذه الطاقة الحرارية الأرضية لتدفئة البيئات والمياه في المنازل والمبادلات الحرارية التي تحول الهواء الساخن إلى هواء بارد في مكيفات الهواء ؛
4. CO2 يتم حقنه في محلول ملحي بارد ، مما يؤدي إلى خروج المزيد من الميثان منه ويتم نقله أيضًا بواسطة خطوط الأنابيب ، مما يؤدي إلى الحصول على كمية أكبر من الغاز الطبيعي ؛
5. محلول ملحي يحتوي على أول أكسيد الكربون2 يتم إذابته وتحت ضغط عالٍ يتم ضخه مرة أخرى إلى التربة التحتية التي تم أخذها منها ، ويتم تخزين ثاني أكسيد الكربون هناك بشكل دائم.
عندما يتم حقن كميات كبيرة من السوائل تحت الأرض ، يكون هناك خطر حدوث زلازل. ومع ذلك ، في هذه العملية ، في نفس الوقت الذي يتم فيه حقن المحلول الملحي ، يتم أيضًا إزالة المحلول الملحي ، لذلك لا يوجد مثل هذا الخطر. كما يتطلب أيضًا إنشاءًا وتشغيلًا دقيقين للغاية لمنع تسرب الميثان.
لا تزال هذه الأفكار قيد التطوير ، ولكن من المعروف أن بناء كل الأجهزة اللازمة لـ مثل هذا ، سيستغرق الأمر وقتًا وتكاليف يمكن أن تنتقل إلى مستهلكي كهرباء. لكن أي إجراء آخر للحد بشكل كبير من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون2 إلى الغلاف الجوي سيكون أيضًا مكلفًا ويستغرق وقتًا طويلاً. يبقى أن نرى ما إذا كانت تقنية عزل المحلول الملحي تعمل بالفعل كما يبدو أنها تعمل من الناحية النظرية.
بقلم جينيفر فوغاسا
تخرج في الكيمياء
مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/possivel-solucao-para-reduzir-as-emissoes-co2.htm
