موضوع مقاله: جداسازی مستقیم کربن از هوا | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # جداسازی مستقیم کربن از هوا | مقدمه: پس از استخراج، یک جریان غنی از CO2 برای جداسازی یا استفاده یا تولید سوخت بدون کربن تولید می‌شود. | ## بخش 1: جداسازی مستقیم کربن از هوا | حذف دی‌اکسید کربن زمانی حاصل می‌شود که هوای محیط با مواد شیمیایی، به‌طور معمول یک حلال قلیایی آبی یا جاذب، تماس پیدا کند. این مواد شیمیایی پس از انجام کار، از طریق اعمال انرژی گرمایی از CO2 پاک می‌شوند و در نتیجه جریان CO2 باقی می‌ماند که می‌تواند پس از حذف آب (آب زدایی)، فشرده‌سازی گردد، در حالی که به‌طور همزمان مواد شیمیایی برای استفاده مجدد آماده‌سازی می‌شوند. این فرایند به تأمین انرژی پایدار نیاز دارد زیرا به ازای هر مول جذب CO2، حدود ۴۰۰ کیلوژول، انرژی مورد نیاز است. جذب و ذخیره مستقیم کربن می‌تواند به عنوان یک مکانیسم حذف دی‌اکسید کربن از اتمسفر (یا یک فناوری کربن منفی) عمل کند. اگرچه این فرایند تا سال ۲۰۲۳ هنوز در تجارت انتشار گازهای گلخانه‌ای ادغام نشده‌است، زیرا با هزینه بیش از ۱۰۰۰ دلار آمریکا برای هر تن دی‌اکسید کربن، چندین برابر قیمت کربن در آن بازارها است. چند ین کارخانه تجاری در اروپا و ایالات متحده برنامه‌ریزی شده‌اند یا در حال فعالیت هستند اما استقرار سامانه‌های مقیاس بزرگ ممکن است زمانی که با برنامه‌های اقتصادی یا مشوق‌ها مرتبط شوند، تسریع شود. برخلاف جذب و ذخیره‌سازی کربن (CCS) که انتشار گازهای گلخانه‌ای را از یک منبع نقطه‌ای مانند کارخانه ضبط می‌کند، جداسازی مستقیم، غلظت دی‌اکسید کربن را در جو به‌طور کلی کاهش می‌دهد. روش‌های جداسازی بیشتر روش‌های تجاری به فن‌های بزرگی نیاز دارند تا هوای محیط را از فیلتر عبور دهند. این شرکت ادعا می‌کند که این روش جداسازی گرفتن غیرفعال CO2، به‌طور قابل توجهی هزینه انرژی مصرفی برای جذب مستقیم هوا را کاهش می‌دهد و هندسه آن باعث امکان جذب در مقیاس گیگاتن می‌شود. | ## بخش 2: جداسازی مستقیم کربن از هوا | بیشتر تکنیک‌های تجاری از یک حلال مایع، معمولاً مبتنی بر آمین یا قلیا برای جذب CO2 از گازها استفاده می‌کنند. به عنوان مثال، یک حلال رایج قلیایی، هیدروکسید سدیم است که با CO2 واکنش می‌دهد و کربنات سدیم پایدار را رسوب می‌دهد. در میان فرایندهای شیمیایی مخصوص این موضوع، سه مورد برجسته هستند: سوزاندن با هیدروکسیدهای قلیایی، کربناته شدن و جاذب‌های هیبریدی آلی-غیر آلی متشکل از آمین‌های پشتیبانی شده در جاذب‌های متخلخل. روش‌های دیگر تحقیقاتی ایده استفاده از بسیاری از اسکرابرهای کوچک پراکنده DAC - مشابه گیاهان زنده - برای ایجاد کاهش قابل توجه سطوح CO2 در محیط زیست، نام این فناوری را به عنوان درختان مصنوعی در رسانه‌ها به خود اختصاص داده‌است.Freitas RA Jr. به‌طور معمول از غشاهای پلیمری، شیشه‌ای یا لاستیکی، برای جذب مستقیم کربن از هوا استفاده می‌شود. جذب غشایی دی‌اکسید کربن هنوز در حال توسعه است و قبل از اینکه بتوان آن را در مقیاس بزرگتر اجرا کرد، به تحقیقات بیشتری نیاز دارد. تأثیرات زیست‌محیطی طرفداران فن آوری جداسازی کربن از هوا استدلال می‌کنند که این یک جزء ضروری برای کاهش تغییرات آب و هوایی است. محققان بر این باورند که جداسازی می‌تواند به اهداف توافق پاریس (یعنی محدود کردن افزایش میانگین دمای جهانی به کمتر از ۲ درجه سانتی گراد بالاتر از سطوح قبل از صنعتی شدن) کمک کند. با این حال، برخی دیگر ادعا می‌کنند که تکیه بر این فناوری خطرناک است و ممکن است کاهش انتشار را با این تصور به تعویق بیاندازد که بعداً می‌توان مشکل را برطرف کرد و پیشنهاد می‌کنند که کاهش انتشار ممکن است راه‌حل بهتری باشد. | ## بخش 3: جداسازی مستقیم کربن از هوا | جداسازی کربن از هوا با تکیه بر جذب مبتنی بر آمین، نیاز به آب مصرفی قابل توجهی دارد. از سوی دیگر، استفاده از هیدروکسید سدیم به آب بسیار کمتری نیاز دارد، اما خود این ماده بسیار قلیایی و خطرناک است. حداقل انرژی مورد نیاز برای استخراج CO2 از هوای محیط، حدود ۲۵۰ کیلووات ساعت در هر تن CO2 است، در حالی که جذب از نیروگاه‌های گاز طبیعی و زغال سنگی به ترتیب به حدود ۱۰۰ و ۶۵ کیلووات ساعت در هر تن CO2 نیاز دارد. به دلیل این تقاضای ضمنی برای انرژی، برخی استفاده از «نیروگاه‌های هسته ای کوچک» متصل به تأسیسات جداسازی کربن را پیشنهاد کرده‌اند. هنگامی که جداسازی کربن با یک سیستم جذب و ذخیره کربن (CCS) ترکیب می‌شود، می‌تواند تأسیسات انتشار منفی تولید کند، اما این امر مستلزم یک منبع برق بدون کربن است. استفاده از هر گونه الکتریسیته تولید شده با سوخت فسیلی، در نهایت منجر به انتشار CO2 بیشتری نسبت به جذب آن در جو می‌شود. علاوه بر این، استفاده از DAC برای افزایش بازیابی نفت، هرگونه مزیت احتمالی کاهش آب و هوا را منتفی می‌کند. هزینه‌ها یکی از بزرگ‌ترین موانع اجرای تأسیسات جداسازی کربن از هوا، هزینه آن است. | ## جمع‌بندی | تا سال ۲۰۲۳ تخمین زده می‌شود که هزینه کل سیستم بیش از ۱۰۰۰ دلار به ازای هر تن CO2 جداسازی شده باشد.