جستجو برای کاهش ردپای کربن ما باعث شده تلاش‌های زیادی برای توسعه سیستمی به منظور حذف انتشار گازهای گلخانه‌ای مانند دی‌اکسید کربن از منبع آن‌ها صورت گیرد.
انتشار دی‌اکسید کربن از نیروگاه‌ها، پالایشگاه‌های صنعتی، کارخانه‌های سیمان و سایر صنایع هدف اصلی این تلاش‌ها بوده است.
این تلاش‌ها، هرچند تأثیرگذار، اغلب قادر به مقابله با مقادیر عظیم دی‌اکسید کربنی که در حال حاضر در جو موجود است، نمی‌باشند.
اما تصور کنید اگر راهی وجود داشته باشد که این گازهای مضر را مستقیماً از جو ما تصفیه کنیم.
سیستم جذب دی‌اکسید کربن
تیمی از محققان متعهد در دانشگاه سینسیناتی به دنبال این هدف به ظاهر دشوار بوده‌اند. مأموریت آن‌ها؟ تسلط بر هنر استخراج دی‌اکسید کربن مستقیماً از جو.
به گفته رهبر تیم، پروفسور جو-یوف لی، رسیدن به این هدف مشابه “سعی در خارج کردن یک مشت توپ پینگ‌پنگ قرمز از استادیوم فوتبال پر از توپ‌های سفید” است.
این تمثیل پیچیدگی این کار را برجسته می‌کند، زیرا غلظت دی‌اکسید کربن در جو بسیار پایین است.
پیشرفت در جذب کربن
با وجود چالش‌ها، پروفسور لی و دانشجویانش پیشرفت‌های قابل توجهی داشته‌اند. آن‌ها سیستمی کارآمد برای جذب دی‌اکسید کربن از هوا طراحی کرده‌اند که در حدود ۴۲۰ قسمت در میلیون عمل می‌کند.
زیبایی این فرآیند که به آن “جذب مستقیم هوا” گفته می‌شود این است که می‌توان آن را تقریباً در هر مکانی پیاده‌سازی کرد.
نیروگاه‌ها و حمل‌ونقل حدود ۵۳٪ از تمام انتشار دی‌اکسید کربن را تشکیل می‌دهند. انتشارهای باقی‌مانده توسط ساختمان‌های تجاری و مسکونی، صنعت، کشاورزی و سایر فعالیت‌های انسانی تولید می‌شود.
پروفسور لی گفت: “اگرچه تلاش‌هایی برای کاهش کربن در صنعت در حال انجام است، اما پیاده‌سازی جذب کربن در سایر بخش‌ها واقعاً دشوار است.”
نحوه کار سیستم
این سیستم از برق برای جداسازی دی‌اکسید کربن استفاده می‌کند. با این حال، تمایل به استفاده از آب داغ به جای برق یا بخار دارد که این امر آن را از سایر سیستم‌های جذب کربن کارآمدتر می‌سازد.
برای دستیابی به این هدف، تیم یک مدل آزمایشگاهی ایجاد کرد. هوا به‌طور محیطی از طریق یک مخزن پمپاژ می‌شود که با یک بلوک شبیه به لانه زنبوری که با فیبر کربن پوشیده شده، پر شده است.
این بلوک که در آزمایشگاه لی طراحی و ساخته شده است، حاوی سلول‌های جداگانه‌ای است که با یک ماده جاذب ویژه پوشش داده شده‌اند که دی‌اکسید کربن را جذب می‌کند.
وقتی سطح دی‌اکسید کربن در خروجی بلوک شروع به افزایش می‌کند، تیم متوجه می‌شود که وقت آن است که ساختار را گرم کنند تا دی‌اکسید کربن گیر افتاده آزاد شود.
مقیاس‌گذاری فرآیند
تیم سینسیناتی این فرآیند را بیش از ۲۰۰۰ بار بدون هیچگونه کاهش در کارایی یا تخریب مواد تکرار کرده است.
پروفسور لی امیدوار است که این فرآیند بتواند تا ۱۰,۰۰۰ سیکل گسترش یابد که این امر سیستم را اقتصادی‌تر خواهد کرد.
آزمایش نهایی زمانی انجام شد که تیم پروژه را گسترش داد. درون یک اتاق کنترل‌شده اقلیمی، آن‌ها یک مخزن به اندازه شخص ساختند که همچنین هوا را از خارج جذب می‌کند، اما قادر است نوسانات دما، رطوبت و سرعت باد را مدیریت کند.
با سیستم گسترش‌یافته، پروفسور لی و تیمش به دنبال یک نمونه اولیه به اندازه صنعتی هستند.
مقابله با تغییرات اقلیمی
سومیترا پایرا، دانشمند پسا‌دکترا در دانشگاه سینسیناتی، مشتاقانه منتظر آینده‌ای است که در آن این فناوری دی‌اکسید کربن را در مقیاس وسیع از جو جذب کند.
پایرا گفت: “فکر می‌کنم این یک پروژه عالی است. ما در حال انجام برخی از کاربردهای واقعی هستیم که می‌توانند به محیط زیست کمک کنند.”
پروفسور لی اشاره کرد که این سیستم‌ها می‌توانند در مقابله با تغییرات اقلیمی مؤثر باشند، چرا که تقاضا برای برق در سال‌های آینده به شدت افزایش خواهد یافت.
او گفت: “شرکت‌های بزرگ فناوری مانند گوگل، مایکروسافت و آمازون از این نوع تحقیقات حمایت می‌کنند. آن‌ها به انرژی زیادی برای راه‌اندازی مراکز داده خود نیاز دارند.”
او افزود: “در بازار اعتبار مالیاتی کربن، هرچه برق بیشتری مصرف کنید، دی‌اکسید کربن بیشتری تولید می‌کنید. بنابراین آن‌ها در حال خرید اعتبار مالیاتی کربن هستند که از توسعه این فناوری‌های جذب کربن حمایت می‌کند.”
پیشرفت در فناوری جذب کربن
این تحقیق که توسط وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) تأمین مالی شده است، پیشرفت‌های قابل توجهی در توسعه فناوری جذب کربن به دست آورده است.
سیستم نوآورانه تیم پتانسیل این را دارد که روش مبارزه با تغییرات اقلیمی را تغییر دهد و راه‌حلی مقیاس‌پذیر و انرژی‌کارآمد برای کاهش دی‌اکسید کربن جو ارائه دهد.
پروفسور لی امیدوار است که DOE به حمایت از برنامه‌های او برای توسعه یک نمونه اولیه به اندازه صنعتی ادامه دهد.
لی گفت: “فناوری ما ثابت کرده است که ۵۰٪ از گرمای مورد نیاز برای جداسازی را کاهش می‌دهد. این یک پیشرفت بسیار بزرگ است. با استفاده از نیمی از انرژی، می‌توانیم دی‌اکسید کربن را با کارایی بیشتری جدا کنیم. و می‌توانیم سیکل را هر بار طولانی‌تر کنیم.”
