گاز گلخانه ای و کربن دی اکسید در این مقاله بررسی می شوند. در این مقاله بررسی می شوند. کاربردهای گاز CO2 برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای موضوع این محتوای سپهر گاز کاویان است.
ابتدا بیاید در رابطه با گاز دی اکسید کربن و کاربرد های این گاز و همچنین مشخصات فنی آن آشنا شویم.
گاز CO2 جهت کاهش انتشار گازهای گلخانه ای
این گاز از سوختن هیدروکربن ها و اکسیژن تولید می شود و در واقع یک آلاینده هوا محسوب می شود. با این حال کاربرد های فراوانی دارد و در صنعت بسیار مورد توجه قرار گرفته است و در بسیاری از فرآیندهای شیمیایی و صنعتی استفاده می شود.
اگر بتوان راهی پیدا کرد که CO2 موجود در هوا توسط صنایع مختلف استفاده شوند می توان آلودگی هوا را نیز کاهش داد.
برای اینکار روش هایی مانند جذب کربن سنتی یا جذب مستقیم از هوا وجود دارد.
در نگاه اول، گاز CO₂ دیاکسید کربنخودش یکی از اصلیترین گازهای گلخانهای است، اما جالب است بدانیم که در برخی فناوریها از CO₂ برای کاهش انتشار گازهای گلخانهای دیگر یا کنترل آنها استفاده میشود.
در واقع، منظور از “استفاده از CO₂ برای کاهش انتشار” معمولاً مدیریت، جذب و استفادهی دوباره از این گاز است، نه آزادسازی آن.
هدف
کاهش تأثیر گازهای گلخانهای از طریق مدیریت هوشمند CO₂، یعنی بهجای رها کردن آن در جو، آن را جمعآوری، ذخیره یا استفاده مجدد کنیم.
روشهای اصلی استفاده از CO₂ برای کاهش آلودگی:
- بازیافت و استفاده مجدد (Carbon Utilization)
CO₂ جمعآوریشده میتواند در صنایع مختلف بهعنوان ماده خام استفاده شود:
• تولید نوشابههای گازدار
• تولید سوختهای مصنوعی (Synthetic Fuels)
• ساخت پلاستیکها، کودها و متانول
این کار باعث میشود بهجای استخراج سوختهای جدید، از CO₂ موجود استفاده شود. - جذب و ذخیرهسازی کربن (CCS: Carbon Capture and Storage)
• در نیروگاهها یا صنایع سنگین، CO₂ از دودکشها جذب میشود.
• سپس به مخازن زیرزمینی عمیق مثل چاههای نفت خالی یا لایههای سنگیتزریق و ذخیره میشود.
به این ترتیب از ورود آن به جو جلوگیری میشود. - جذب و استفاده زیستی (Bio-CCU)
ن گیاهان و جلبکها CO₂ را از هوا جذب کرده و در زیستتوده خود ذخیره میکنند.
• سپس میتوان از این زیستتوده برای تولید انرژی یا مواد شیمیایی پاک استفاده کرد. - افزایش بهرهوری انرژی (EOR – Enhanced Oil Recovery)
• CO₂ به درون چاههای نفت تزریق میشود تا بازیابی نفت آسانتر شود.
• بخشی از CO₂ در چاه به دام میافتد و وارد جو نمیشود.
نتیجه نهایی:
اگرچه CO₂ خودش گاز گلخانهای است، اما با بازیافت، استفاده مجدد و ذخیرهسازی آن میتوان مقدار گازهای گلخانهای در جو را کاهش داد و به سمت اقتصاد کمکربن حرکت کرد.
مشخصات فنی
جرم مولی این گاز تقریبا 44 گرم بر مول است. گازی بی رنگ است، چگالی آن در حالت گازی 1600 گرم بر لیتر و در حالت جامد 1.98 می باشد. انحلال پذیری در آب 1.45 و گشتاور دو قطبی آن صفر است. اگر بخواهیم ساختار این گاز را بررسی کنیم باید گفت که در آن یک اتم کربن با دو اتم اکسیژن پیوند کوالانسی دوگانه برقرار می کنند. تعداد قلمرو های الکترونی در آن 2 است و به طور کلی چهار پیوند کوالانسی تشکیل می دهد. شکل ملکول آن خطی است.
کاربرد های دی اکسید کربن
در حالت کلی به دو روش این گاز را در صنعت استفاده می کنند:
1-به صورت مستقیم
2-تغییر شکل شیمیایی یا بیولوژیکی
صنایعی که یه صورت مستقیم از CO2 استفاده می کنند:
صنایع غذایی
تولید نوشیدنی های کربن دار
صنایعی که با تغییر بیولوژیکی یا شیمیایی از این گاز استفاده می کنند:
صنایعی که سوخت های سنتزی و مواد شیمیایی مانند پلیمر ها و مواد آلی و معدنی تولید می کنند.
از دیگر کاربرد های دی اکسید کربن که تاثیر زیادی در کاهش این آلاینده در هوا ندارد می توان به تولید سوخت مایع که جایگزینی برای بنزین و گازوئیل است اشاره نمود. زمانی که دچار احتراق شود و بسوزد دوباره وارد جو شده و باعث آلودگی می گردد.
به این کاربرد CO2کاربرد های بسته نیز گفته می شود که در آن فقط این گاز یکبار بازیافت شده و دوباره وارد هوا می شود.کربن دی اکسید و گاز گلخانه ای از مباحث مورد بررسی هستند.
در فرآیند های دیگری مانند تولید سیمان، این گاز مدت زمان بیشتری محبوس می شود این روند ممکن است یک قرن ادامه داشته باشد. به اینگونه فرآیندها، فرآیند های بسته می گویند.
در تولید بتن ساختمان ها از دی اکسید کربن استفاده می کنند. انجام این فرآیند دارای چندین مرحله است که برخی از آنها را در ادامه بررسی می کنیم:
سنگدانه هایی که در آسفالت یا بتن وجود دارند را می توان از تبدیل CO2 به کربنات کلسیم تولید کرد. به این روش کانی سازی می گویند.کربن دی اکسید و گاز گلخانه ای از مباحث مورد بررسی هستند.
در صورت نیاز به بتن قوی تر می توان از دی اکسید کربن به جای آب برای اختلاط بتن استفاده نمود.
سوخت مایع پاک از دیگر کاربرد های این گاز به شمار می آید.
اگر این گاز را بتوان از هوا و الکتریسیته را از منابع تجدید پذیر و گاز هیدروژن را از الکترولیز خورشیدی بدست آورد می توان مقدار قابل توجهی از گازهای گلخانه ای را کاهش داد. در حقیقت بزرگترین صنعتی که از این گاز استفاده می کنند همین سوخت مایع پاک می باشد.
مواد شیمیایی و پلیمری
برای تولید واسطه های شیمیایی، از دی اکسید کربن و کاتالیزور استفاده می کنند. در واقع موادی مانند متانول و اسید فرمیک که در صنعت کاربرد های فراوانی دارند اینگونه تولید می شوند. با استفاده از کاتالیزور، CO2 را به انواع پلیمر ها و چسب و… تبدیل می کنند. لازم به ذکر است که پلیمر هایی که از این گاز تولید می شوند بسیار پر هزینه و گران هستند ولی با توجه به اینکه سوخت های فسیلی در آینده به اتمام خواهند رسید اینکار گزینه مناسبی است. موادی که از این گاز تهیه می شوند مانند اوره هنوز در مقیاس تجاری تولید نمی شوند.کربن دی اکسید و گاز گلخانه ای از مباحث مورد بررسی هستند.
شاید برایتان جالب باشد که از کربن دی اکسید در تولید جلبک نیز استفاده میکنند!
برای افزایش رشد جلبک ها، CO2 موجود در هوا را جذب می کنند.
جلبک کاربرد های زیادی دارد برای مثال:
1-ماده اولیه غذا
2-سوخت های زیستی
3-پلاستیک
در گذشته جلبک گیاهی شگفت انگیز بود و به همین دلیل بسیاری از شرکت ها شروع به تولید آن کردند.
برای تولید سوخت های مایع نیز کاربرد دارد.
سوخت های مایع مانند بنزین و گازوئیل از پالایش هیدروکربن ها تولید می شوند ولی می توان این مواد را از کربن موجود در هوا نیز تولید نمود که به آن روش مصنوعی می گویند. روش های مختلفی برای تولید مصنوعی سوخت مایع وجود دارد.
برای تولید آنها وجود سه ماده ضروری است:
ماده کربن دار( CO2)
انرژی
برای جدا کردن اکسیژن از کربن و همجنین اتصال کربن به هیدروژن نیاز به انرژی وجود دارد بس از طی این مراحل هیدروکربن که همان سئخت می باشد تولید می شود.
انرژی برای جدا کردن اکسیژن از کربن و چسباندن کربن به هیدروژن استفاده می شود تا هیدروکربن که همان سوخت است به دست بیاید.
بدون شرح