طريقة تعمل بالطاقة الحرارية الأرضية وصديقة للمناخ لالتقاط الكربون في الهواء

في دراسة جديدة، طور الباحثون طريقة لالتقاط ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي، مدعومًا بالطاقة الحرارية الأرضية النظيفة وغير المكلفة نسبيًا.

كشفت النتائج التي توصلوا إليها، والتي نشرت في مجلة رسائل البحوث البيئية، أنه من خلال الجمع بين تقنيات احتجاز ثاني أكسيد الكربون المباشر في الهواء (DACC) والطاقة الحرارية الأرضية، يمكن تزويد أنظمة إزالة ثاني أكسيد الكربون (CO 2 ) واسعة النطاق بالطاقة الكافية لإزالة ثاني أكسيد الكربون. من الجو وتخزينها بشكل آمن تحت الأرض.

ينبعث ثاني أكسيد الكربون عندما يحرق البشر الوقود الأحفوري لأشياء مثل الحرارة والكهرباء والنقل، ويمثل ثاني أكسيد الكربون غالبية الغازات الدفيئة المنبعثة من الأنشطة البشرية في الغلاف الجوي.

ولأن هذا التراكم هو أحد المحركات الرئيسية لتغير المناخ، فقد ركزت الجهود المبذولة لمعالجة الفائض على طرق استخراج ثاني أكسيد الكربون، إما من المصدر الأصلي للانبعاثات أو مباشرة من الهواء.

الاحتجاز المباشر لثاني أكسيد الكربون

وقالت مارتينا ليفيني، المؤلفة الرئيسية للدراسة وباحثة ما بعد الدكتوراه في الهندسة المدنية والبيئية والجيوديسية جامعة ولاية أوهايو: “إن تقنيات إزالة الكربون مفيدة بشكل خاص في التخفيف من تغير المناخ لأنه يمكننا التقاط أنواع من الانبعاثات التي يصعب الحد منها بطرق أخرى”لذلك فكرنا، هل يمكننا الجمع بين التقنيات التي يمكن أن تكون مفيدة لبعضنا البعض لتحقيق هذا الهدف بشكل أكثر كفاءة؟”

وقالت ليفيني، إن أساليب DACC النموذجية يمكن أن تكون باهظة الثمن وتتطلب طاقة لتشغيلها، مما يضيف المزيد من غازات الدفيئة إلى الغلاف الجوي، لكنها شرعت في التحقيق فيما إذا كان من الممكن دمج ثاني أكسيد الكربون المعاد تدويره في النظام لجعله أكثر كفاءة.

تسمى الطريقة التي تقترحها ليفيني الاحتجاز المباشر لثاني أكسيد الكربون من الهواء مع استخدام ثاني أكسيد الكربون وتخزينه (DACCUS)، وتستخدم الحرارة الطبيعية المخزنة تحت سطح الأرض داخل طبقات المياه الجوفية المالحة العميقة – التكوينات الجيولوجية تحت الأرض التي تحتوي على الصخور الرسوبية والمياه المالحة – لإنتاج الطاقة المتجددة بشكل مستمر لأنظمة DACC .

ويتم عزل ثاني أكسيد الكربون الملتقط من الهواء في هذه التكوينات الجيولوجية، ويمكن تدوير جزء منه لاستخراج الحرارة الحرارية الأرضية.

يؤدي هذا الدوران إلى رفع الحرارة إلى السطح، حيث يمكن استخدامها مباشرة أو تحويلها إلى كهرباء لتشغيل النظام.
يتطلب مثل هذا النظام الكثير من الطاقة، وهو ما قد يعني في كثير من الأحيان المزيد من التلوث.

بصمة كربونية صغيرة جدًا

وقال جيف بيليكي، المؤلف المشارك للدراسة وأستاذ مشارك في الهندسة المدنية والبيئية والجيوديسية وكلية جون جلين للشؤون العامة في ولاية أوهايو، إنها مشكلة يتناولها عملهم، موضحا أن الطاقة الحرارية الأرضية بشكل عام لها بصمة كربونية صغيرة جدًا، وهذا النهج بالذات أقل لأنه يستخدم ثاني أكسيد الكربون.

ولإظهار إمكانات نظامهم، قام الباحثون بتطوير دراسة حالة حول كيفية عمله في منطقة ساحل الخليج الأمريكي. وقرروا أنه يمكن نشر DACCUS هناك لتحقيق نجاح كبير، نظرًا لكونه معروفًا بامتلاكه موارد وفيرة من الطاقة الحرارية الأرضية.

وقال بيليكي: “يتمتع ساحل الخليج أيضًا بالجيولوجيا المناسبة لوضع ثاني أكسيد الكربون تحت الأرض بشكل آمن وتدفق حراري كافٍ يمكن أن تكون الطاقة الحرارية الأرضية كافية لاستخدامه”، “هذه الخصائص مواتية للغاية.”

خمس سنوات من تخزين الكربون

لكي يعمل نظامهم، يجب أولاً تجهيز نظام استخراج الحرارة الحرارية الأرضية، تمامًا مثل محرك السيارة، ويستغرق ذلك حوالي خمس سنوات من تخزين الكربون من مصادر ثابتة، مثل المصانع التي ينبعث منها ثاني أكسيد الكربون، قبل أن تبدأ منشأة DACCUS في استخراج الغازات الدفيئة من الهواء.

وبافتراض أن نظامهم يمكن أن يكون جاهزًا للعمل بحلول عام 2025، تشير الدراسة إلى أن طريقتها يمكن أن تبدأ في إزالة الكربون بحلول عام 2030.

ويقدر الباحثون، أنه يمكن أن يكون هناك ما يصل إلى 25 نظامًا من أنظمة DACCUS تم إنشاؤها في واحد فقط من التكوينات الجيولوجية الـ 27 في ساحل الخليج بحلول 2050.

ومع ذلك، فإن هذه الدراسة توفر الأمل لمستقبل مناخنا من خلال التأكيد على أهمية دمج الأفكار والمفاهيم الجديدة معًا للوصول بشكل أفضل إلى هدف بعيد المنال، كما قالت ليفيني.

وتشير الدراسة إلى أنه إذا تم تنفيذ عمل هذا الفريق، فإنه يمكن أن يساعد المجتمع على تحقيق الهدف الحالي المتمثل في الحد من ارتفاع درجة حرارة الأرض، مع تجنب بعض أسوأ العواقب لتغير المناخ.

وقالت ليفيني: “يمكن للتكنولوجيات الجديدة أن تساعد بعضها البعض، ومن خلال دمجها، يمكننا معالجة تغير المناخ”،”هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به لمراعاة الاستعداد التكنولوجي والسياسات اللازمة لتحقيق هذا البحث.”