تبدیل تهدید CO۲ به فرصت‌های بزرگ

فرهنگ اقتصاد _سالانه ده‌ها میلیارد تن co2 در جو کره زمین منتشر می‌شود. آلاینده‌های دیگری از‌جمله SO، N، NO و CO در هوا منتشر می‌شوند که با باران و شست‌وشو جذب زمین می‌شوند و میزانشان نیز بسیار کمتر از CO2 است اما باران و شست‌وشو مقدار اندکی از CO2 را جذب می‌کند و این عامل گرمایش کره زمین هر سال روی هم انباشته می‌شود و زمین را در مسیر نابودی پیش می‌برد. جهان مجبور است به سمت انرژی‌های پاک حرکت کند. حتی اگر عقلا بر جهان حاکم شوند و چنین مسیری در پیش گرفته شود، چند دهه طول می‌کشد تا بخش قابل توجهی از انرژی‌های فسیلی با انرژی‌های پاک جایگزین شوند و در آینده درصدی از انرژی‌های فسیلی برای برخی مصارف خاص باقی خواهند ماند.

افزایش تولید برق خورشیدی انگیزه برای تولید هیدروژن پاک را افزایش می‌دهد و الکترولایزرها نقش مهمی در آینده اقتصاد جهانی ایفا خواهند کرد. پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۵۰ حدود ۲۵۰ میلیون تن هیدروژن با الکترولایزرها تولید خواهد شد که در کنار آن حدود دو میلیارد تن اکسیژن نیز تولید می‌شود. این میزان اکسیژن برابر است با میزان اکسیژنی که فقط در یک نیروگاه گازی از بین می‌رود و به CO2 تبدیل می‌شود. در حال حاضر سالانه ۱۵ میلیارد تن نفت، گاز و زغال‌سنگ در جهان می‌سوزند و برای سوختن آنها حدود ۵۵ میلیارد تن اکسیژن موجود در جو زمین را می‌سوزانند و نزدیک به ۴۰ میلیارد تن CO2 ناشی از آن تولید و در فضای تنفس بشر و سایر موجودات زنده منتشر می‌شود و این بزرگ‌ترین فاجعه‌ای است که حیات موجودات زنده در این کره زیبا را تهدید می‌کند. جالب است بدانید یک جنگل هزار هکتاری سالانه تنها حدود دوهزارو ‌۵۰۰ تن اکسیژن تولید می‌کند و جنگلی به طول ۲۰۰ و عرض ۱۰۰ کیلومتر سالانه پنج میلیون تن اکسیژن تولید می‌کند.

گروهی از محققان Global Oxygen Network این تحقیق را انجام داده‌اند. آنها متوجه شدند مناطق کم‌اکسیژن در اقیانوس از سال ۱۹۵۰ میلادی رشد کرده و اکنون مساحتی معادل اتحادیه اروپا را در بر می‌گیرند. حجم آب اقیانوس‌ها که کاملا خالی از اکسیژن است نیز در این بازه زمانی چهار برابر شده است. همچنین گستره مناطق خالی از اکسیژن در ساحل‌ها نیز ۱۰ برابر شده است. افزایش سطح CO2 در هوا، اسیدی‌شدن آب دریاها و اقیانوس‌ها را به دنبال دارد که می‌تواند بر رشد و توسعه آبزیان و دیگر موجودات و گیاهان زیر آب تأثیرات بدی داشته باشد. این اثر می‌تواند به تخریب زنجیره غذایی در اقیانوس‌ها منجر شود. Co2 شامل دو اتم اکسیژن و یک اتم کربن است. برای جداسازی اکسیژن از کربن چندین روش وجود دارد که الکترولیزکردن Co2 از برخی جهان جذاب‌تر از سایر روش‌هاست. افزایش دمای اقیانوس‌ها و تغییرات در سطح آب به دلیل افزایش گاز دی‌اکسیدکربن (Co2)، منجر به افزایش دیوارهای دریایی می‌شود که می‌تواند بر جوامع ساحلی و موجودات زیرآبی تأثیرات مخربی داشته باشد.

چنانچه بتوانیم با سرمایه‌گذاری اقتصادی در صنعت الکترولایزرها، Co2 را به Co و اکسیژن تجزیه و اکسیژن را جایگزین هوای ورودی به نیروگاه‌ها کنیم، خروجی دودکش نیروگاه‌ها با احتراق کامل Co2 خالص خواهد شد و مجدد Co2 خروجی دودکش نیروگاه را با الکترولایزر به Co+1/2O2 تجزیه کنیم، می‌توانیم در ادامه مسیر Co را با بخار آب واکنش دهیم و دو اتم هیدروژن به‌علاوه Co2 تولید کنیم. هیدروژن تولیدی از این مسیر برابر با میزان تولید هیدروژن دستگاه‌های الکترولایزر آب است، با این تفاوت که مصرف برق الکترولایزرهای Co2 حدود یک‌دهم الکترولایزر آب است. فرایند گردشی ذکرشده چند محصول تولید می‌کند که عبارت‌اند از Co+O+H+Co2. ترکیب Co+H همان گاز سنتز است که گاز پایه صنعت پتروشیمی است و با آن می‌توان محصولات ارزشمند و متنوعی همچون متانول، اتیلن و پروپیلن (در واحدهای MTO)، گاز متان، اسید استیک، بنزین، زایلن‌ها، تولوئن، بنزن‌اتانول و متیل‌آمین و… تولید کرد. الکترولیز CO2 مزایای بیشتری نسبت به الکترولیز آب برای آینده کره زمین و اقتصاد جهانی دارد. هیدروژن قابل ذخیره‌سازی و نگهداری در تانکر‌ها نیست اما اکسیژن و Co2 را می‌توان در تانکرها ذخیره و نگهداری کرد. اکسیژن حاصل از تجزیه Co2 جایگزین هوای ورودی به محفظه احتراق نیروگاه‌ها و کوره واحدهای صنعتی شود و بخشی از Co‌ تولیدی با بخار آب واکنش داده و هیدروژن تولید می‌کند (Co+H2O می‌شود CO2+H2) که به‌عنوان گاز سنتز وارد فرایند تولید محصولات پالایشی و پتروشیمی می‌شود. Co2 حاصل از واکنش Co با بخار آب، مجدد وارد الکترولایزرها می‌شود. از طرف دیگر گاز متان تولیدشده به‌عنوان سوخت نیروگاه‌های اکسی‌فیول وارد چرخه بسته مدنظر می‌شود. در این چرخه گاز متان به‌طور ناقص می‌سوزد و Co+2H2 تولید می‌شود. از هیدروژن تولیدشده در فرایند ذکرشده استفاده بسیار خواهد شد، اما بخشی از CO تولیدی در فرایند گاز سنتز به محصولات پتروشیمی و گاز متان برای سوخت نیروگاه تبدیل می‌شود و بخش دیگر CO با بخار آب واکنش می‌دهد و هیدروژن و Co2 تولید می‌شوند. با تجزیه Co2 اکسیژن مورد نیاز نیروگاه‌های اکسی‌فیول تأمین می‌شود و این چرخه بدون ایجاد آلایندگی در کره زمین نیاز بشر به برق و محصولات شیمیایی و پتروشیمیایی را تأمین می‌کند بدون اینکه آلایندگی برای کره زمین ایجاد کند و بدون اینکه اکسیژن محدود و ارزشمند موجود در جو هوا را نابود کند. میلیاردها تن Co2 به سوخت نیروگاه تبدیل می‌شود. چنانچه بتوان با سرمایه‌گذاری مناسب صنعت الکترولایزرهای Co2 را توسعه داد، کره زمین شاهد تحولی شگرف در زمینه محیط زیست و انتشار ذرات آلاینده در هوا خواهد شد، گرمایش کره زمین متوقف می‌شود و شرایط آب‌و‌هوای کره زمین مسیر رو به بهبود را طی خواهد کرد، اقیانوس‌ها و دریاها نجات می‌یابند و بیماری‌های جسمی و روحی ناشی از آلودگی هوا به شدت کاهش خواهد یافت. تلاش جهت ارزان‌سازی تولید الکترولایزرهای Co2 کره زمین را از مسیر زوال و نابودی نجات خواهد داد و می‌تواند رفاه و آسایش و رشد بشر و تعالی بشر را به دنبال داشته باشد.

به‌زودی در تحلیل مفصل دیگری این فرایند را بیشتر تشریح خواهم کرد.