ابتكرت مجموعة من الباحثين تقنية احتجاز كربون وتخزينه، وصفوها بأنها الأعلى كفاءةً في العالم، وفق متابعات القطاع لدى منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن).

وتعمل التقنية التي كشف باحثون كوريون النقاب عنها، على فصل غاز ثاني أكسيد الكربون في أكبر محطة كهرباء تجريبية عاملة بالغاز في العالم، ووصف الباحثون التقنية كذلك بأنها الأكبر من نوعها عالميًا.

ولا تفصل تقنية احتجاز كربون وتخزينه مبتكرة كتلك ثاني أكسيد الكربون فحسب، بل إنها تنتج بخارًا يُستعمَل في توليد الكهرباء؛ ما يؤكّد فوائدها المزدوجة وإمكاناتها التطبيقية واسعة النطاق.

واشتمل تطوير التقنية الجديدة التي بمقدورها العمل لمدة 300 ساعة بكفاءة دون توقف، على تحقيق تقدمٍ في تقليل فقدان الحرارة، والحفاظ على الكفاءة العالية، وإنتاج جزيئات تحمل الأكسجين بكمياتٍ كبيرة؛ ما يبرز إمكاناتها التسويقية تجاريًا.

تجربة رائدة

تمثّل تقنية احتجاز الكربون وتخزينه في محطة كهرباء عاملة الغاز، أول تجربة من نوعها في العالم في استغلال تلك التقنية لإنتاج البخار، بهدف توليد الكهرباء، وفق نتائج دراسة حديثة صادرة عن معهد كوريا لبحوث الطاقة كي آي إي آر (KIER)

وتحرق محطات الغاز التقليدية الوقود، لينبعث منها غاز ثاني أكسيد الكربون إلى جانب النيتروجين وبخار الماء؛ وبما أن غاز ثاني أكسيد الكربون يمتزج بالنيتروجين، يتطلّب الأمر بناء منشآت إضافية لفصله واحتجازه؛ ما يزيد بدوره التكاليف التشغيلية.

ولمواجهة عائق التكلفة هذا، استعمل الباحثون تقنية الاحتراق الكيميائي الحلقي سي إل سي (CLC)، وهي طريقة متطورة صديقة للبيئة في توليد الكهرباء.

الاحتراق الكيميائي الحلقي

بخلاف الاحتراق التقليدي الذي يتفاعل خلاله الوقود مباشرةً مع الهواء، تستعمِل تقنية الاحتراق الكيميائي الحلقي جزيئات تحمل الأكسجين في نقل الأكسجين إلى الوقود.

وتطلق تلك الجزئيات غاز الأكسجين في أثناء الاحتراق، وتُعيد امتصاصه لاحقًا عند التعرّض للهواء؛ ما يتيح للعملية تكرار نفسها في دائرة مستمرة.

وتضمن تلك الطريقة أن يتفاعل الوقود فقط مع الأكسجين؛ ما يزيل النيتروجين من التفاعل، ونتيجة لذلك لا يُنتِج الاحتراق سوى غاز ثاني أكسيد الكربون وبخار المياه.

ويتكثّف بخار المياه بسهولة؛ ما يجعل غاز ثاني أكسيد الكربون مهيّئًا للفصل مباشرةً، ويزيل الحاجة إلى بناء منشآت إضافية لفصله، وفق معلومات طالعتها منصة الطاقة المتخصصة.

إلى جانب ذلك تخفّض تلك العملية كثيرًا الانبعاثات الناجمة عن أكسيد النيتروجين، وهو مصدر رئيس للتلوث بالجسيمات الدقيقة للغاية، بسبب طبيعة احتراقها دون لهب.

يُشار إلى أن معهد "كيه آي إي آر" قد طوّر التقنية العالمية في مجال احتجاز الكربون وتخزينه، بالتعاون مع معهد كيبكو للأبحاث (KEPCO Research Institute) الكوري الجنوبي.

ففي عام 2023 أسّس فريق البحث في "كيه آي إي آر" أكبر محطة كهرباء تجريبية عاملة بالغاز في العالم، سعة 3 ميغاواط، وأجروا سلسلة من الاختبارات المكثفة على جدوى تقنية فصل الكربون في المحطة.

وخلال أكثر من 300 ساعة من التشغيل المستمر، حقّق النظام كفاءة تزيد نسبتها على 96% في فصل غاز ثاني أكسيد الكربون، متجاوزًا الرقم القياسي العالمي السابق البالغ 94%.

تسويق التقنية تجاريًا

اتخذ فريق البحث خطوةً كبيرةً نحو تسويق التقنية الجديدة تجاريًا، فللمرة الأولى ينجح الباحثون في استعمال تقنية احتجاز الكربون وتخزينه لإنتاج البخار، بهدف توليد الكهرباء، وفق معلومات طالعتها منصة الطاقة المتخصصة.

وأجرت دول -مثل الصين والولايات المتحدة الأميركية ومعهما دول الاتحاد الأوروبي- تجارب مكثفة على تقنية احتجاز الكربون وتخزينه، لم يثبت أي منها جدواها في إنتاج البخار.

وتظهر الاختبارات صغيرة النطاق كفاءةً عاليةً، غير أن فقدان الحرارة بكميات كبيرة يحول دون إنتاج البخار.

وفي المقابل تكافح الاختبارات واسعة النطاق من أجل المحافظة على الكفاءة والفاعلية.

وتغلّب فريق البحث في معهد بحوث الطاقة الكوري "كيه آي إي آر" على تلك التحديات عبر تحسين تصميم العملية، وتقليل فقدان الحرارة، وتحسين تقنيات إنتاج الجزيئات الحاملة للأكسجين على نطاق واسع.

ويُسهم هذا الإنجاز في تحويل تقنية احتجاز الكربون وتخزينه من ابتكار واعد إلى حل قابل للتطبيق تجاريًا.

أرباح تشغيلية

وفق التحليلات الاقتصادية، فإنه بالمقارنة مع محطة كهرباء تقليدية عاملة بالغاز الطبيعي سعة 100 ميغاواط، من الممكن أن تنتِج محطات الطاقة القائمة على تقنية احتجاز الكربون وتخزينه أرباحًا تشغيلية سنوية بنحو 14.4 مليار وون كوري، مع تحسين كفاءة توليد الطاقة بنسبة 4%.

ومن المتوقع أن تُسهم التقنية كذلك في خفض تكاليف احتجاز الكربون وتخزينه بنسبة 30%، مقارنةً بالطرق الحالية، مع احتمالية بلوغ حجم ثاني أكسيد الكربون المحتجزة 150 ألف طن سنويًا.

وأكد الباحث الرئيس في قسم أبحاث احتجاز الكربون وتخزينه، الدكتور ريو هو جونغ، أهمية هذا الإنجاز، قائلًا: "لتحقيق الحياد الكربوني على المستوى الوطني، بات ضروريًا إنشاء محطات كهرباء تعمل بالغاز وتشغيلها تتضمّن تقنيات مبتكرة مثل الاحتراق الحلقي الكيميائي".

وأضاف جونغ: "سنواصل تحقيق التقدم في هذا المسار وإثبات قدرة تقنيتنا على تسريع التسويق التجاري لحلول توليد الكهرباء من الجيل التالي"، وفق تصريحات رصدتها منصة الطاقة المتخصصة.

وبفضل تلك التطورات، تؤدي تقنية احتجاز الكربون وتخزينه المطورة، بوساطة معهد بحوث الطاقة الكوري دورها، إلى تغيير قواعد اللعبة في السباق نحو إنتاج الطاقة المستدامة والفاعلة.

يُشار إلى أن السعة التشغيلية لتقنية احتجاز الكربون وتخزينه واستعماله سترتفع من 94 مليون طن إلى 120 مليون طن سنويًا خلال عام 2025، صعودًا بواقع 26 مليون طن على أساس سنوي، وفق تقديرات شركة أبحاث الطاقة وود ماكنزي.

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..

المصادر: