خداحافظی با دی‌اکسیدکربنِ حاصل از فعالیت صنایع

6 تا 8 درصد از دی‌اکسیدکربن منتشر شده در جهان مربوط به صنعت سیمان است. محققانی که در حال بررسی روش‌های مختلف برای ارتقای وضعیت کنونی هستند، در تلاشند با طراحی و ساخت سیستمی آزمایشی در کارخانۀ سیمانی در بلژیک، مشکل انتشار دی‌اکسیدکربن در محیط زیست را کنترل کنند.

این کارخانه سیمان، با مساحتی به وسعت 70 هکتار و با بهره‌مندی از 180 نیروی کارگر، 4/1 میلیون تن از 15 نوع مختلف سیمان را از مواد اولیه (سنگ آهک) تولید می‌کند. این میزان از تولید، بهای زیست محیطی دارد و با تولید هر میزان از سیمان، مقدار زیادی دی‌اکسیدکربن در محیط زیست منتشر می‌شود.

به گفتۀ جان تویلن، مدیر منابع سیمان هایدلبرگ (Heidelberg cement)، به ازای تولید هر تن از سیمان، 6/0 تن دی‌اکسیدکربن منتشر می‌شود. به طور کلی، این میزان از دی‌اکسیدکربن، ناشی از مواد اولیه‌ای است که در فرآیند تولید سیمان مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ بنابراین، برای جلوگیری از انتشار دی‌اکسیدکربن در محیط زیست، توسعۀ فناوری‌های جذب دی‌اکسیدکربن بسیار ضروری و مهم است.

میزان انتشار دی‌اکسیدکربن از سوی صنایع متفاوت به سه دسته تقسیم می‌شود. از مجموع سهم 5/27 درصدی صنعت در انتشار دی‌اکسیدکربن، 18 درصد مربوط به حمل و نقل جاده‌ای، 7 درصد مربوط به سیمان و 5/2 درصد مربوط به سیستم حمل و نقل هوایی است. در کارخانۀ سیمان، تیم تحقیقاتی خبره‌ای متشکل از محققان فعال در پروژۀ تحقیقاتی اروپایی به نام «آهک و سیمان با تراکم (شدت) انتشار کم (Leilac)»، فناوری‌های جذب دی‌اکسیدکربن را مورد بررسی قرار داده‌اند.

نتایج حاصل از تحقیقات این گروه، منجر به طراحی و ساخت دستگاه جذب دی‌اکسیدکربن شد. این دستگاه 60 متر ارتفاع دارد و با یک راکتور آزمایشی همراه است و می‌تواند 5 درصد از کل دی‌اکسیدکربن تولیدی روزانۀ کارخانه را جذب کند.

دنیل رنی، مدیر پروژۀ گروه تولید آهک و سیمان با شدت انتشار کم یا «Leilac»، توضیح داد: «در قسمت بیرونی دستگاه، یک تیوب فلزی بزرگ وجود دارد که تا 1000 درجه سانتی‌گراد داغ می‌شود. مواد خام اولیه در قسمت بالایی رها شده و به آرامی به سمت پایین حرکت می‌کند. گرم شدن مواد اولیه باعث انتشار دی‌اکسیدکربن می‌شود. این دی‌اکسیدکربن آزاد شده در قسمت بالایی تیوب جذب می‌شود.» براساس نتایج به دست آمده، فناوری موجود، کمترین میزان تغییرات را در زنجیرۀ تولید سیمان داشته است. به عبارت دیگر، استفاده از فناوری جذب دی‌اکسیدکربن در کارخانه سیمان، خللی در فرآیند تولید کارخانه ایجاد نمی‌کند. این سیستم بدون استفاده از هرگونه مواد شیمیایی عمل کرده و به‌راحتی قادر به جذب دی‌اکسیدکربن است.

با وجود مزیت‌های بسیاری که استفاده از این فناوری در جذب دی‌اکسیدکربن به همراه دارد، همچنان چالش‌هایی وجود دارد که باید برطرف شوند:

براساس نتایج به دست آمده از تحقیقات انجام شده در قسمت مهندسی فرآیند، مواد اولیه خام باید امکان حرکت روان در راکتور را داشته باشد. مواد خام بعد از جاری شدن در راکتور باید به قسمت‌های دیگر نیز منتقل شود. یکی دیگر از پارامترهای فنی مهم این دستگاه در جذب دی‌اکسیدکربن، اطمینان از انتقال حرارت کافی به راکتور و سایر قسمت‌های دستگاه است.

هدف اصلی از طراحی و ساخت چنین سیستمی، جذب دی‌اکسیدکربن در ایمن‌ترین، به‌صرفه‌ترین و بالاترین حالت ممکن است. محققان باید ایمنی و کارآیی کل فرآیند را هم در یک محیط آزمایشگاهی کنترل شده و هم در خود راکتور ارزیابی کنند تا میزان کارآمد بودن سیستم از نظر مصرف انرژی تعیین شود.

قبل از اضافه شدن و ورود پودر به دستگاه و همچنین بعد از گذر مواد از راکتور، میزان دی‌اکسیدکربن موجود در آن اندازه‌گیری می‌شود. اختلاف میان این دو مقدار اندازه گیری شده، میزان دی‌اکسیدکربن جذب شده توسط سیستم را نشان می‌دهد.

امروزه محققان در تلاشند تا فناوری جذب دی‌اکسیدکربن را به سطحی برسانند که 95 درصد از دی‌اکسیدکربن منتشر شده از کارخانه‌ها را جذب کند. تحقیقات مربوطه با هدف توسعۀ سایر مدل‌های تجاری-اقتصادی انجام می‌شود.

با توجه به اینکه خلوص دی‌اکسیدکربن جذب شده در این سیستم از اهمیت بالایی برخوردار است، با انجام چند مرحلۀ خالص‌سازی می‌توان از دی‌اکسیدکربن جذب شده در صنعت غذا و پرورش گیاهان استفاده کرد. همچنین می‌توان برای ساخت سوخت‌های جدید و حتی در ساخت محصولات جدید از آن استفاده کرد.

محققان بر این باورند که می‌توانند با استفاده از این نوع سیستم، به درصد هدف (80 درصدی) خود در کاهش انتشارات دی‌اکسیدکربن در اروپا دست یابند.