موفقیت زیست‌محیطی پژوهشگران MIT: جذب مستقیم دی‌‌اکسیدکربن از آب اقیانوس

آیا جذب کربن از آب منطقی است؟

اگرچه ممکن است در ابتدا جذب کردن گازهای گلخانه‌ای از آب، ایده‌ای عجیب به نظر برسد؛ اما با توجه به مقادیر عظیم کربن در دریاها و اقیانوس، این مسئله اهمیت بالایی پیدا می‌کند. در سوی دیگر جذب مستقیم کربن از هوا هزینه و انرژی زیادی نیاز دارد و حتی بهینه‌ترین فناوری فعلی هم حدود ۶.۶ گیگاژول انرژی، معادل ۱.۸۳ مگاوات بر ساعت، به ازای جذب هر تن دی اکسید کربن مصرف می‌کند. اغلب این انرژی صرف فشرده کردن هوا یا تامین دمای مورد نیاز قطعات جاذب می‌شود و طبق تخمین‌ها، هزینه آن در سال ۲۰۳۰ به ازای هر تن به  ۳۰۰ الی ۱۰۰۰ دلار  خواهد رسید.

در سوی دیگر هیچ کشوری حاضر به اخذ مالیات متناسب با هزینه‌های گفته شده از صنایع آلاینده نیست و حتی اروگوئه که در رتبه اول مالیات آلایندگی دی اکسید کربن قرار دارد، تنها ۱۳۷ دلار به ازای هر تن دریافت می‌کند. این موضوع باعث شده تا فرایند به دام انداختن کربن با کمبود بودجه مواجه شود و توجه کافی به آن صورت نگیرد. اکنون محققان با ایده جذب مستقیم کربن از آب اقیانوس‌ها به جای هوا پا به میدان گذاشته‌اند که می‌تواند مشکل گفته شده را برطرف کند. سطح آب‌های آزاد همیشه با هوا در تماس است و به همین دلیل ۳۰ تا ۴۰ درصد از دی اکسید کربن موجود در هوا را به داخل خود جذب می‌کند.

بیرون کشیدن کربن از آب می‌تواند تعادل این ماده را در اقیانوس‌ها برهم بزند و موجب انتقال مقادیر بیشتری از هوا به آب شود. همچنین باید این نکته را هم لحاظ کرد که غلظت دی اکسید کربن در آب، ۱۰۰ برابر بیشتر از هوا است و این موضوع می‌تواند فرایند استخراج را آسان‌تر کند. تلاش‌های قبلی برای جذب کربن از آب چندان موفق نبوده است؛ زیرا در کنار هزینه بالا، به شکل دائمی وابسته به مواد شیمیایی بوده‌اند. حالا پژوهشگران MIT راهی یافته‌اند که با مصرف انرژی کمتری می‌تواند به صورت بهینه کربن را از آب جدا نماید.

در سیستم جدید، آب اقیانوس وارد دو اتاقک می‌شود که در یکی از آن‌ها الکترودها برای آزادسازی پروتون قرار دارند و می‌توانند آب را اسیدی کنند. اسید شدن آب موجب تبدیل فرم محلول CO2 (بی‌کربنات) به حالت گازی می‌شود که در ادامه با استفاده از مکش جمع‌آوری خواهد شد. در نهایت آب به اتاقک دوم می‌رود تا در فرایندی معکوس، اسیدیته آن خنثی شود تا بتوان دوباره آن را در طبیعت رهاسازی کرد. این مراحل با برعکس شدن متناوب قطبیت الکترودها به صورت چرخه‌ای تکرار می‌شوند و جریان مخالف آب تضمین‌کننده ادامه یافتن واکنش خواهد بود.

روش جدید فعلاً برای استخراج هر تن کربن، ۰.۷۷ مگاوات انرژی مصرف می‌کند؛ اما محققان امید دارند این رقم را بیشتر هم کاهش دهند. همچنین هزینه جذب کربن به ازای هر تن به ۵۶ دلار رسیده است که فاصله چشمگیری با ارقام مربوط به شیوه‌های قبلی دارد. البته هزینه راه‌اندازی اولیه و برخی تجهیزات جانبی در این مقدار، لحاظ نشده است.

اسیدی شدن آب اقیانوس‌ها در دهه‌های اخیر به دلیل تجمع کربن در آن آسیب‌های مختلفی را به محیط زیست وارد کرده است که از جمله مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به نابودی صخره‌های مرجانی اشاره کرد. بازگرداندن اسیدیته آب به حالت طبیعی می‌تواند به حفظ بقای گونه‌های آبزی کمک شایانی کند. با این حال تا اجرایی شدن چنین فرایندهایی در مقیاس وسیع فاصله زیادی باقی‌مانده است.