يوجد أكثر من 100 منشأة مصممة لإزالة ثاني أكسيد الكربون (CO 2 ) من الغلاف الجوي في مراحل مختلفة من التطوير حول العالم.
وفي الولايات المتحدة، تم افتتاح أول مصنع لالتقاط الهواء المباشر (DAC) في الخريف الماضي في شمال كاليفورنيا.
وتقوم وزارة الطاقة الأمريكية بتمويل أربعة مراكز إقليمية أخرى لـ DAC بمليارات الدولارات من الأموال الأولية.
والآن، يهدف المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) إلى تسهيل تطوير هذه التكنولوجيا الناشئة بسرعة، والتي تقول وكالة الطاقة الدولية، إنها ستكون “تقنية رئيسية” لمكافحة ظاهرة الاحتباس الحراري .
قام علماء NIST بتطوير جهاز اختبار عالي الدقة لقياس أداء المواد، تسمى المواد الماصة، المستخدمة في مصانع DAC لاحتجاز الكربون وإزالته من الهواء.
سيمكن الجهاز الوكالة من تطوير مواد ماصة لاختبار المواد البحثية (RGTM) لصناعة DAC سيتم اختبار هذه المواد المرجعية في الجهاز والتحقق من صحتها لإزالة كمية معينة من ثاني أكسيد الكربون من كمية معينة من الهواء.
سيكون لدى الشركات خيار استخدام RGTMs لمعايرة معداتها، والتأكد من حصولها على نفس النتائج التي يحصل عليها NIST عندما تختبر مواد الوكالة.
ويمكنهم أيضًا استخدام المواد كجزء من عملية البحث والتطوير الخاصة بهم، وقياس أداء موادهم في إزالة الكربون مقابل معايير NIST.
وقال كيميائي أبحاث NIST Sean McGivern: “سيسمح اختبارنا وRGTMs بإجراء تقييم نقدي ومحايد لمواد DAC الجديدة والناشئة وفهم أكثر شمولاً لأدائها”، “نأمل أن يساعد هذا في تطوير القياسات والمعايير لصناعة DAC.”
ينتج الاحتباس الحراري عندما تتراكم الغازات الدفيئة ، بما في ذلك ثاني أكسيد الكربون والميثان وأكسيد النيتروز والمركبات المفلورة، في الغلاف الجوي.
وتمتص الغازات الأشعة تحت الحمراء، مما يؤدي إلى ارتفاع درجات الحرارة بالقرب من سطح الأرض.
أساليب إضافية لمكافحة الاحتباس الحراري
هناك طرق طبيعية لإزالة الكربون من الهواء، مثل زراعة الأشجار وترميم التربة، ومع ذلك، يعتقد العلماء أن هناك حاجة إلى أساليب إضافية لمكافحة ظاهرة الاحتباس الحراري.
عادةً، تستخدم مصانع DAC مراوح عملاقة لامتصاص الهواء، والذي يتم بعد ذلك دفعه عبر مرشح يحتوي على مواد ماصة، عند تسخينها (أو من خلال طريقة أخرى)، تطلق المادة الماصة الكربون أو تمتصه.
يمكن دفن الكربون عميقًا في الأرض أو إعادة استخدامه للاستخدامات الصناعية مثل الخرسانة والوقود الاصطناعي.
يمكن أن تكون المواد الماصة مواد صلبة أو سائلة، جهاز اختبار NIST مخصص فقط للمواد الماصة الصلبة، مثل راتنج التبادل الأيوني، والسيليكا المسامية المشبعة بالبوليمر (PIMS) والأطر المعدنية العضوية (MOF) .
يستطيع مصنع DAC المبني حديثًا في كاليفورنيا إزالة ما يصل إلى 1000 طن متري من ثاني أكسيد الكربون كحد أقصى سنويًا، وهو ما يعادل إزالة ما يقرب من 200 سيارة من الطريق.
ولكن بحلول عام 2050، تتوقع وكالة الطاقة الدولية أنه سيتم بناء العديد من مرافق DAC ذات القدرة المشتركة على إزالة ما يقرب من مليار طن متري من ثاني أكسيد الكربون سنويًا .
توسيع نطاق هذه التكنولوجيا بمقدار ستة أضعاف
تل باميلا تشو، منسقة برنامج محاسبة الكربون وإزالة الكربون التابع للمعهد الوطني للمعايير والتقنية (NIST) “نحن بحاجة إلى توسيع نطاق هذه التكنولوجيا بمقدار ستة أضعاف تقريبًا لتحقيق التأثير المناخي المطلوب”، “هناك حاجة إلى مزيد من البحث والتطوير لجعل هذه التكنولوجيا فعالة ومجدية اقتصاديًا قدر الإمكان.”
تم تصميم جهاز اختبار NIST، الذي تم وصفه لأول مرة في عام 2023 في مجلة أبحاث الكيمياء الصناعية والهندسية، لوضع المواد الماصة الصلبة خلال خطواتها.
وقال الكيميائي الباحث جيفري مانيون، الذي ساعد في إنشائه، إنه يوفر من بين “أفضل القياسات في العالم” لتحديد “مدى جودة أداء المادة في امتصاص الكربون”.
بالنسبة لـ RGTMs، والتي من المتوقع أن يتم أولها في العام المقبل، سيقوم باحثو NIST باختبار المواد الماصة المستخدمة بشكل شائع في صناعة DAC .
RGTM هي مادة مرجعية في مرحلة مبكرة يمكن أن تؤدي إلى مادة مرجعية قياسية (SRM)، والتي يتم وصفها وقياسها بشكل أكثر دقة وتأتي مع شهادة تحليل.
قالت إليزابيث مانسفيلد، الكيميائية البحثية في NIST، إن الوكالة قد تقوم في نهاية المطاف بتطوير SRMs للمواد الماصة DAC، ولكن في هذه المرحلة، تعمل على تزويد الصناعة سريعة النمو وذات التنافسية العالية بالمواد المرجعية في أسرع وقت ممكن.
وقالت: “تقوم العديد من الشركات الآن بتطوير أنواع جديدة من المواد الماصة”. “سيرغبون في معرفة أنهم يعملون في المختبر قبل أن يتوسعوا، ستتيح لهم أجهزة RGTMs هذه اختبار معداتهم المعملية وتمنحهم الثقة في قياساتهم.”
