تکنولوژی کربن گیری و ذخیره سازی آن در صنایع دریایی

مقدمه

سهم بخش حمل و نقل از انتشار گاز های گلخانه ای جهان 25 درصد است، که 2.9 درصد از آن انتشار آلودگی مربوط به صنعت دریایی می باشد. تغییر قوانین جهانی در راستای کاهش اثرات زیست محیطی، سهام داران صنایع دریایی را مجبور به اجرای اقداماتی در راستای کربن زدایی نموده است.

سوخت های جایگزین مانند آمونیاک، متانول و غیره، برای استفاده همگانی و مقرون به صرفه چشم اندازی بلند مدت دارند و در حال توسعه اند. همچنین قانون گذاری بر روی نحوه استفاده از آنها صورت نگرفته است. بنابراین مالکان کشتی ها، کشتی سازی ها و سازندگان تجهیزات به دنبال راه حل های جایگزینی مانند سیستم های کربن گیر ((CCS و یا سیستم های کربن گیری و استفاده مجدد آن (CCUS) هستند.

فناوری های CCS و CCUS از دهه های گذشته در دسترسند ولی به تازگی تبدیل به بحثی داغ در صنعت دریایی شده اند. در سال 2021، در کنفرانس تغییرات آب و هوایی سازمان ملل، دو رویداد متمرکز در رابطه با CCUS به نمایش گذاشته شد و دولت های شمال اروپا، تامین بودجه قابل توجهی برای پروژه های CCUS، را شروع کردند.

منظور از فرآیند کربن گیری و ذخیره سازی آن چیست؟

این کار یکی از راه های کاهش انتشار کربن است که کمک بزرگی به مقابله با گرمایش جهانی می کند. فرآیند کربن گیری و ذخیره سازی از سه مرحله تشکیل می شود، ابتدا جذب دی اکسید کربن تولید شده ناشی از سوزاندن سوخت در نیروگاه یا فعالیت های صنعتی ، سپس انتقال دادن آن توسط کشتی، خطوط لوله و یا حمل و نقل زمینی و در نهایت ذخیره سازی آن در جایی عمیق و زیر زمین.

فرآیند کربن گیری، استفاده و ذخیره سازی آن (CCUS) چیست؟ چه تفاوتی بین CCUS و CCS وجود دارد؟

CCS، یکی از جنبه های CCUS می باشد، CCUS مخفف Carbon Capture Utilization and Storage است که در آن می توان علاوه بر ذخیره سازی کربن، مجددا از کربن در صنایع استفاده کرد. برای مثال کربن های ذخیره شده به پلاستیک، بتن یا سوخت زیستی تبدیل می شوند.

آیا فرآیند  CCS در صنعت دریایی کار می کند؟

کشتی های مجهز به فناوری کربن گیری، کربن تولیدی ناشی از احتراق سوخت (دیزل یا LNG) را جذب می کنند. این فناوری قادر است تا بخش قابل توجهی از دی اکسید کربن انتشار یافته از گاز های خروجی، یعنی بالغ بر 90 درصد آن را جذب کند، ولی همچنان برای دستیابی به درصدی بیشتر با چالش مواجه است.

یکی از روش های کربن گیری جذب دی اکسید کربن در حلال است، که می توان آن حلال را با استفاده از گرمای هدر رفته موتور جدا کرد و به فاز گازی تبدیل نمود. سپس دی اکسید کربن می تواند فشرده و مایع شود و در دمای معین، زیر فشار معمولی اتمسفر ذخیره شود.

در مرحله دوم، کشتی ها می توانند کربن جذب شده توسط فرآیند کربن گیری را به ساحل یا هرجایی که باید تخلیه شود، منتقل کنند. بخشی از آن ممکن است دوباره مورد استفاده قرار گیرد یا در مخازن زیر زمینی ذخیره شود. شرکت های مجری این فناوری، برای ذخیره سازی ایمن دی اکسید کربن در فشار و دمای معین و در حین حمل و نقل، از فناوری مشابه حمل آمونیاک و LPG، استفاده می کنند.

مالکان کشتی ها می توانند از روشهای مختلفی برای ذخیره سازی دی اکسید کربن، استفاده کرده و همچنین برای بهینه سازی فضای محدود کشتی ها، یک مخزن بزرگ یا چند مخزن کوچک را به کار ببرند.

حمل و نقل دی اکسید کربن توسط کشتی ها، چالش های ایمنی خاصی را به همراه دارد مانند احتمال ایجاد خفگی، در اینجا ما با تفاوت های کوچیکی نسبت به گاز های شناخته شده مانند LPG مواجه هستیم. دی اکسید کربن مایع به صورت منظم در چندین صنعت مورد استفاده قرار می گیرد و ریسک آن به نسبت مقیاس کاربرد، تغییر می کند.

مسئله دیگری که باید بر آن غلبه کرد، مخازن و تجهیزات دریافت دی اکسید کربن است، بنابرین فناوری CCUS، می تواند تنها در مسیر و بنادری که به زیرساخت های کافی آن مجهز هستند، مورد استفاده قرار گیرد.

کربن جذب شده در فرآیند CCS، در کجا ذخیره می شود؟

مکان هایی با قابلیت ذخیره آلودگی های کربن شامل، سفره های زیر زمینی نمکی یا چاه های نفتی تخلیه شده و مخازن گازی ای هستند که باید حداقل 0.62 مایل (1 کیلومتر)، در زیر زمین باشند.

برای مثال، سایت ذخیره سازی ارائه شده برای پروژه Zero Carbon Humber، در بریتانیا، سفره نمکی زیرزمینی به نام Endurance هست که در جنوب دریا شمال، به فاصله 90 کیلومتری از ساحل، واقع شده است. Endurance، عمق تقریبی 1.6 کیلومتری از بستر دریا دارد و توانایی ذخیره سازی حجم انبوهی از دی اکسید کربن را داراست.

CCS چگونه به چلوگیری از گرمایش جهانی کمک می کند؟

Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) ، خاطرنشان کرد، اگر ما بخواهیم به انگیزه های توافق پاریس و محدودیت افزایش دمای آینده 1.5 درجه سانتیگراد، برسیم، باید کاری بیش از تلاش برای کاهش انتشار گاز های گلخانه ای انجام دهیم. باید فناوری های مربوط به حذف کربن از اتمسفر را گسترش دهیم. فناوری CCS، یکی از این تکنولوژی ها است و می تواند نقش مهمی در مقابله با گرمایش جهانی، ایفا کند.

مزایای فناوری CCUS و CCS

قابلیت دسترسی: برخلاف بسیاری از سوخت های جایگزین و فناوری های رانش، تجهیزات کربن گیری و ذخیره سازی برای بخش فرا ساحل، قابلیت خرید از بازار را دارند، فناوری مربوط به شناورها هم در مرحله آزمایشی می باشند. مالکان کشتی ها به زودی می توانند این فناوری را در کشتی خود نصب کنند.

قابلیت پایداری: فناوری CCUS ، نقش مهمی در کربن زدایی، هم به عنوان یک راه حل مستقل و هم برای ایجاد زنجیره تامین سبز برای سایر انرژی های پاک، بازی می کند. به عنوان مثال، فرآیند تولید انرژی از یک مزرعه بادی فراساحل، به مصالح ساختمانی کربن فشرده، نیاز دارد. با استفاده از فناوری CCUS، در خط تولید، تولیدکنندگان می توانند اثرات زیست محیطی خود را به حداقل رسانده و اعتبار سازگاری با محیط زیست مزرعه باد خود را افزایش دهند.

کارآیی: در مقایسه با سایر روش های کاهش انتشار کربن، CCUS، از برتری برخوردار است. فناوری CCUS، راه حل بلند مدتی در جذب دی اکسید کربن و ذخیره آن در سایت های مناسب ارائه می دهد و این اطمینان را ایجاد می کند که این فراورده های مضر، هرگز در اتمسفر رها نخواهند شد.