بررسی تکنولوژی‌های نوین CCU- سینگاس و تخمیر CO2 یا چگونگی دست‌یابی به شاخص‌های کربنی بسیار پایین

جذب کربن، استفاده و ذخیره کربن، گرمایش برقی، فناوری‌های جایگزین، نیرو به مایعات (PTL) و تعویض خوراک (به زیست‌خوراک‌ها) همگی بخش‌هایی از آینده کم‌کربن انرژی و مواد شیمیایی خواهند بود.

تعدادی از گونه‌های موجودات در طبیعت شناخته شده‌اند که بخشی یا تماماً از متان یا مخلوط‌های هیدروژن و دی اکسید کربن که همچنین خوراک‌های رایج برای سنتز شیمیایی هستند، تغذیه می‌کنند. تمام این گونه‌ها باکتری‌های پروکاریوتی با ماشین‌های سلولی تخصصی برای تخمیر گونه‌های گازی هستند. اگرچه این ارگانیسم‌ها معمولاً در مقایسه با سایر انواع باکتری‌ها و ارگانیسم‌های یوکاریوتی مانند مخمرها و گیاهان بالاتر (از نظر تناسب تکاملی) دارای مسیرهای ابتدایی تلقی می‌شوند، باکتری‌های پروکاریوتی که از متان و مخلوط‌های هیدروژن CO_2 استفاده می‌کنند، در محیط زیست بسیار رایج هستند و در محیط‌هایی به تنوع خاک، چشمه‌های آب گرم، روده حیوانات و منافذ عمیق دریا زندگی می‌کنند.

در سال‌های اخیر، این ارگانیسم‌های تخمیر گاز توجه قابل توجهی را از سوی توسعه‌دهندگان تجاری سوخت‌های جایگزین، مواد شیمیایی زیستی و غذاها و خوراک‌ها به خود جلب کرده‌اند. اگرچه این ارگانیسم‌ها چالش‌های قابل توجهی در فرآیندها ایجاد می‌کنند، اما اقتصاد جذاب و به دلیل شدت کربن پایین و توانایی استفاده از CO_2 و سایر خوراک‌های گازهای زائد - که می‌تواند ردپای GHG فناوری‌های دیگر مانند تولید فولاد را کاهش دهد - ارائه می‌دهند. فناوری‌های تخمیر گاز اکنون از نظر تجاری اثبات شده‌اند و ظرفیت آنها به سرعت در حال رشد است، به ویژه با علاقه به تبدیل اتانول به جت.

گزینه‌های ادغام با جذب کربن، محبوب صنعت فعلی

تمرکز بر پایداری در دهه گذشته به یک مدل مبتنی بر شدت کربن تغییر یافته است که بر اساس انتشارات ناشی از تولید محصول است. شدت کربن، یک مفهوم نسبتاً جدید برای بسیاری در صنعت پتروشیمی، معیاری است که نشان می‌دهد چقدر انتشار معادل دی اکسید کربن به ازای هر واحد محصول ( تن، MJ یا MWh، بسته به اینکه شیمیایی، برق یا سوخت) است منتشر می‌شود.

این امر انتشارات را عادی می‌کند و تلاش‌های پایداری را برای شستشوی سبز دشوار می‌سازد. به طور فزاینده‌ای، بسیاری از بازیگران اصلی بازار، از جمله اکثر شرکت‌های بین‌المللی انرژی، شرکت‌های شیمیایی و شرکت‌های لجستیک و حمل‌ونقل، اهداف کاهش شدت کربن خود را اعلام کرده‌اند. اکثریت حتی اهداف انتشار خالص کربن صفر تا سال ۲۰۵۰ را اعلام کرده‌اند و انتظار دارند یا مالیاتی بر انتشار کربن یا اعتباری برای کاهش آن اعمال شود. به طور فزاینده‌ای، بخش مالی انتشار کربن را در سرمایه‌گذاری وزن می‌کند و تمایلی به تأمین مالی آنچه را که «پروژه‌های کثیف» می‌بیند، ندارد.

فرایندهای جذب کربن ثابت شده تجاری در حال حاضر راه حل‌های افزودنی برای کاهش کربن برنامه‌های آلوده‌کننده سنگین موجود هستند، در حالی که جذب مستقیم هوا راهی برای دریافت اعتبار کربن برای حذف برنامه‌هایی است که به راحتی نمی‌توان آن‌ها را کربن زدایی کرد - این دو می‌توانند به ذینفعان کمک کنند تا اهداف انتشار خالص صفر را بدون تغییر مدل تجاری اساسی که به طور چشمگیری تغییر می‌کند، هدف قرار دهند. علاقه به جذب CO_2 برای چند فرضیه خوب پیوسته بالا است:

ما با مواد و فناوری‌های تجدیدپذیر و پایدار موجود محدود هستیم: به عبارت ساده، بین اکنون و سال ۲۰۵۰ به اندازه کافی مواد اولیه تجدیدپذیر، انرژی تجدیدپذیر یا فناوری‌های تجدیدپذیر در دسترس نیست تا استفاده از سوخت‌های فسیلی را حذف کند. حتی با نرخ‌های رشد بسیار چشمگیر صنعت - بیش از هر انقلاب صنعتی قبلی - ما همچنان احتمالاً کم می‌آوریم. بسیاری همچنین به راهی برای جبران انتشارات غیرقابل ضبط یا غیرقابل حذف نیاز خواهند داشت.

صنعت انتظار دارد مقررات انتشار - و حمایت از فناوری‌های کاهش انتشار: تقریباً همه شرکت‌های بزرگ چندملیتی انرژی و شیمیایی جهان علناً اعلام کرده‌اند که نه تنها انتظار دارند مالیات کربن، سقف و معامله و یا برخی سیستم‌های اعتباری دیگر برای کمک به مهار انتشار در بازارهای اصلی، بلکه آن‌ها نیز از این تلاش‌ها حمایت می‌کنند.

پیامدها برای عدم اقدام در حال انباشت است: اکنون به طور گسترده پذیرفته شده است که جامعه جهانی احتمالاً به هدف ۱.۵ درجه (یا قبلاً) دست نخواهد یافت - طوفان‌های قدرتمندتر، آتش‌سوزی‌های شدید، افزایش سطح دریا، خشکسالی‌ها و سایر اختلالات در غذاهای جهانی، شیمیایی و انرژی صنایع با افزایش میانگین دمای سیاره در حال افزایش هستند.

تخمین زده می‌شود که انتشار جهانی  CO_2در سال ۲۰۲۲ حدود ۳۶.۸ میلیارد تن باشد. برای زمینه بزرگ‌تر، ظرفیت کل خط لوله پروژه، از جمله عملیاتی و آنهایی که در حال توسعه هستند، در مجموع تقریباً ۱۴۹.۳ میلیون تن در سال است که کمتر از یک درصد از کل انتشار جهانی  CO2 را نشان می‌دهد.

انتشار جهانیCO₂، تقاضا، و ظرفیت جذب

یک قطعه کلیدی پازل باقی می‌ماند؛ کاربرد نهایی برای کربن جذب شده چیست؟ جذب کربن مانع آسان‌تری است. فهمیدن اینکه چه کاری با کربن انجام دهیم یک چالش بزرگ‌تر است، اما تخمیر CO2می‌تواند در این زمینه کمک کند.

تامین CO2

عرضه تجاری توسط منابعی هدایت می‌شود که CO2 غلظت بسیار بالایی دارد که از نظر عملیاتی و سرمایه‌ای مزیت هزینه را فراهم می‌کند. اگرچه راه‌حل‌های فنی برای اجتناب، حذف یا هدایت جریان‌های CO2 مدت‌هاست وجود داشته است، مانع اصلی، توجیه اقتصادی بر اساس غلظت منابع انتشار بوده است. عرضه جهانی CO2 از منطقه‌ای به منطقه دیگر متفاوت است که به دسترسی به CO2 با غلظت بالا، از منابع طبیعی و یا فعالیت‌های صنعتی بستگی دارد. در واقع بزرگترین عرضه CO2 تجاری شده از یک میدان CO2 طبیعی، McElmo Dome در کلرادو، است که حاوی نزدیک به ۲ میلیارد تن  CO2 با خلوص بالا است.

مثال قابل توجه دیگر جکسون دُم در میسیسیپی است که حدود ۲۵۰ میلیون تن CO_2 با خلوص بالا را در خود جای داده است. میدان‌های طبیعی CO2 زیادی در حوضه‌های رسوبی در سراسر جهان وجود دارد. برخی از آن‌ها میلیون‌ها سال CO2 را بدون نشت نگهداری کرده‌اند، اما بسیاری دیگر نیز نشت می‌کنند. نشتی معمولاً به صورت چشمه‌های کربناته یا نشت خشک ظاهر می‌شود.