جمع آوری دی اکسید کربن؛ چگونه؟

به گزارش مجله سلو بلاگ، بشر امروز میان خیر و شر حوزه انرژی گیر افتاده است. سؤال بزرگ این است که آیا باید بشر خود را از این مخمصه رها کند یا خیر؟ اگر ما می خواهیم هوا و اقلیم خود را به زمانی برگردانیم که تمدن بشری در آن شکوفا شد و حیات بر روی زمین رونق گرفت، باید دی اکسید کربن موجود در جو از حالت فعلی 385 پی پی ام (ppm) (*) به حدود 350 پی پی ام کاهش یابد. برای این که بتوانیم به این هدف برسیم باید تا سال 2030 هر جای زمین که ذغال سنگ سوزانده می گردد را تعطیل کنیم.

بشر امروز میان خیر و شر حوزه انرژی گیر افتاده است. سؤال بزرگ این است که آیا باید بشر خود را از این مخمصه رها کند یا خیر؟ اگر ما می خواهیم هوا و اقلیم خود را به زمانی برگردانیم که تمدن بشری در آن شکوفا شد و حیات بر روی زمین رونق گرفت، باید دی اکسید کربن موجود در جو از حالت فعلی 385 پی پی ام (ppm) (*) به حدود 350 پی پی ام کاهش یابد. برای این که بتوانیم به این هدف برسیم باید تا سال 2030 هر جای زمین که ذغال سنگ سوزانده می گردد را تعطیل کنیم.

چگونگی رها شدن از مخصمه چالش انرژی، سؤال بزرگ قرن 21 قلمداد می گردد و خیلی ها گمان می نمایند پاسخ دادن به آن بسیاری از احتیاجهای بشر را هم پاسخ خواهد گفت. و سرنوشت سیاره ای که در آن زندگی می کنیم، یعنی همان وطن بزرگ ما، زمین را معین خواهد نمود.

در روزگار حاضر انرژی یک بخش جدا افتاده از اقتصاد نیست، بلکه همه اقتصاد بشر است. جان مینارد کینز اقتصاددان بزرگ اعتقاد داشت، از زمانی که تاریخ برای بشر شناخته شد، استانداردهای زندگی هم شرایط دیگری پیدا کرد و در قرن 18 میلادی که بشر نحوه استفاده از ذغال سنگ برای احتراق موتور را فراگرفت، این استانداردها مضاعف شد و پی برد که چگونه از نبوغ و مهارت های خود برای پیشبرد استانداردهای زندگی استفاده و از انرژی با قیمت مناسب استفاده کند.

استانداردهای زندگی در جهان غرب که از انرژی استفاده فراوانی می کرد، به علت ظهور جهان صنعتی و جهانی پیشرفته ناگهان و به صورت خیره نماینده ای رشد کرد. در این عصر دیگر بشر از روش های ساده تبدیل نور آفتاب به انرژی استفاده نمی کرد و صرفاً به طبیعت متکی نبود. غذاهایی که از طبیعت به دست می آورد و حیواناتی که کارهایش را انجام می دادند دیگر کارایی کافی نداشت و کم کم کنار گذاشته شد و بشر یاد گرفت چگونه از ذخیره ای که پس از میلیون ها سال در اثر انباشته شدن سنگواره حیوانات در زمین ایجاد و به ذغال سنگ و نفت تبدیل شده بود، استفاده کند.

به عبارت بهتر، در این دوران بشر به میراث دار خوش شانس قرن ها ذخیره انرژی تبدیل شده بود و با دسترسی به این منبع بزرگ، بدون آن که تعمق کند و به انتها پذیر بودن آن بیندیشد، به صورت گسترده از آن استفاده کرد. این استفاده گسترده و لجام گسیخته، بشر امروز و جهان پیشرفته پیرامون او را به وجود آورد.

غالب تحولات و انقلاب های علمی که در قرن اخیر روی داد از انقلاب صنعتی، شیمیایی، الکترونیک و حتی اطلاعاتی گرفته تا همه تحولات دیگر، ناشی از انرژی تازهی بود که مانند خونی تازه در رگ های اقتصاد جریان پیدا نموده. این تحولات، یک نام دیگر هم داشت و آن انقلاب بزرگ مصرفی بود.

حدود نیم قرن پس از انتها جنگ جهانی دوم، رویای آمریکایی برای بسیاری از افراد در نقاط مختلف جهان محقق شد و افراد توانستند خانه های بزرگی را در کنار یکدیگر بسازند و آن را با انبوهی از وسائل تازه پر نمایند. آنها برترین الگوهای سوزاندن سوخت را به دست آوردند، خانه های بزرگی ساختند، وسائل و امکانات بیشتری را در آن انباشتند و خودروهای بزرگ و وسائل برقی فراوانی را به کار گرفتند.

در واقع آمریکایی ها با ابداع چنین الگویی در زندگی روش مصرف کردن انرژی را به جهان هم منتقل کردند. آنها به وسیله برنامه های تلویزیونی خود به جهان نشان دادند که چگونه می توانند در آسایش و رفاه زندگی نمایند، اما هیچ وقت فکر نکردند که شاید روزی این انرژی به انتها برسد. دورنمای زندگی بشر این بود که همه ثروتمند شوند. به عبارت بهتر، در این برنامه هر کسی باید بتواند به اندازه کافی از این انرژی سهم ببرد، اما معین بود که دردسرهایی هم در این راستا ظاهراً درخشان، بروز می نماید.

نسل اول نیروگاه های متکی بر ذغال سنگ زمانی در آمریکا و انگلستان ابرهای سیاهی را بالای سر خود فراوری می کردند، اما حالا در چین و بسیاری از نقاط دیگر جهان هم این کار را انجام می دهند. به عبارت بهتر، کشورهای شرقی هم یاد گرفتند که چگونه مانند غربی ها انرژی را بسوزانند و دود سیاه ناشی از آن را به هوا بفرستند. تا اوائل دهه 90 میلادی همه چیز ظاهراً خوب پیش می رفت، هیچ کس به فکر آلودگی های ناشی از سوزاندن این همه انرژی نبود و کسی هم تمایل نداشت به چنین مسئله ای فکر کند.

شاید 20 سال پیش معدودی افراد به موضوع گرم شدن کره زمین و تبعات ناشی از آن فکر می کردند. 5 سال پیش کسی با مفهومی موسوم به اوج مصرف نفت آشنا نبود. اما امروزه بحث گرمایش زمین و اوج مصرف نفت دو مفهوم درهم تنیده ای هستند که بسیاری از گزینه های بشر برای استفاده از انرژی را محدود می نمایند. این دو مفهوم به خوبی می توانند به ما نشان دهند که آینده بشر در چه راستای قرار گرفته است. آینده ای که در آن بشر عملاً در استفاده از انرژی به بن بست خواهد رسید و از ترس آلوده کردن محیط زیست و جوی که در آن زندگی می نماید، شاید دیگر قادر نباشد به راحتی گذشته این انرژی را بسوزاند.

آینده ای که ناگهان همه چیز درست از نقطه عکس آن چیزی که فکرش را می کردیم، آغاز خواهد شد. مراجعه به فرمول ها، اعداد و ارقام ریاضی کمی می تواند این آینده را برای ما بیشتر تبیین کند. اداره اطلاعات انرژی آمریکا سال گذشته پیش بینی کرد، مصرف انرژی جهان تا سال 2030، 50 درصد افزایش خواهد یافت. این عدد ظاهراً عدد رندی است و نشان دهنده تمایل فزاینده مردم نقاط مختلف جهان برای داشتن وسایل تازه از قبیل یخچال، تلویزیون، فریزر، موتورسیکلت و دستگاه های تهویه هوا در نقاط گرراستا خواهد بود. با این حال، این عدد به تنهایی نمی تواند چالش های مهم فراروی بشر را شرح دهد.

درست است که تا سال 2030 مصرف انرژی بشر 50 درصد افزایش پیدا می نماید، اما درست در همان زمان اندازه ذخایر نفت هم به شدت کاهش خواهد یافت. در نوامبر 2008 آژانش بین المللی انرژی برآوردهایی را ارائه کرد که براساس آنها فراوری نفت خام جهان هر ساله 6/7 درصد کاهش پیدا می نماید. رقمی که می تواند در گذر زمان، فرایندی وحشتناک تر به خود بگیرد. برای مقابله با آثار تهدید آمیز چنین کاهشی در فراوری نفت، کشورهای نفت خیز در خاورمیانه باید مخازن تازهی از نفت را کشف نمایند، اما بسیاری از تحلیل گران بر این باورند که بشر دیگر قادر به فراوری نفت بیشتر نیست و اوج مصرف و فراوری نفت رخ داده است.

شاید برخی از افراد خوش بین گمان نمایند با پیدا کردن مخازن و میدان های تازه نفتی، بتوان باز هم فراوری نفت را افزایش داد، اما عملاً افزایش خیره نماینده قیمت نفت در سال های گذشته و رسیدن آن به رقم 147 دلار در هر بشکه نشان داد که بالاتر از سیاهی رنگی نیست. رکود بزرگ اقتصادی و کاهش یکباره قیمت نفت و رسیدن آن به ارقام بسیار پایین درستی این ادعا را نشان داد. کنترل قیمت گاز در دوران های رکود اقتصادی هم عملاً نتوانسته راه درمانی برای حل این مشکل باشد. گزینه های بشر برای مقابله با این فرایند چیست؟

برخی می گویند سوخت های فسیلی دیگری مانند گاز هم وجود دارد، اما واقعیت این است که گاز طبیعی هم مدت زمان کوتاهی مهمان ما خواهد بود. یکی از جایگزین های طبیعی که در این زمینه پیشنهاد می گردد، ذغال سنگ است، ولی مخازن ذغال سنگ جهان هم به شدت کاهش یافته است. علاوه بر این، ذغال سنگ به علت این که سوزاندن آن، انبوهی از دی اکسید کربن را در جو منتشر کند و دی اکسید کربن مهم ترین علت و ریشه اصلی گرم شدن کره زمین است، کثیف ترین سوخت موجود در اختیار بشر قلمداد می گردد. گرمایش زمین هم مانند بحث اوج نفت با سرعت و شتاب خیره نماینده ای در حال رشد است. مثلاً در تابستان سال 2007 درصد زیادی از یخ های قطبی، آب شد. براساس برآوردهای اجرا شده در انتها تابستان 22 درصد این یخ ها آب شده بود و حجم کل یخ ها نسبت به سال قبل 22 درصد کاهش یافته بود. ادامه فرایند آب شدن یخ ها در تابستان سال بعد باعث شد گذرگاه های شمال غربی و شمال شرقی در قطب شمال به صورت همزمان باز شوند و برای اولین بار بشر این امکان را پیدا کرد تا از گذرگاه های باز آبی به منطقه قطب شمال سفر کند.

این ذوب یخ ها 30 سال قبل از پیش بینی های ابر رایانه رخ داد و نشان داد که ما بیش از آن چه فکر می کنیم در حال گرم کردن سیاره محل سکونت خود هستیم. هیچ گونه توجیه دیگری در این زمینه وجود ندارد. آب شدن یخ های قطبی با این سرعت بالا نشان می دهد که تهدید گرمایش زمین بسیار جدی است. به عبارت بهتر، امروز دیگر به جای صفحات زیبا و دلنشین یخ که در منطقه قطب شمال وجود داشت و مانند یک آینه بزرگ 80 درصد از پرتوهای خورشیدی را مجدداً به فضا منعکس می کرد، در حال حاضر یک برکه بزرگ آب واقع شده است که 80 درصد پرتوهای خورشید را به خود جذب می نماید.

این همان روش تشدید نماینده گرم شدن کره زمین است، به عبارت بهتر، ما خودمان طبیعت را به روزی انداخته ایم که چنین گرمایی را جذب کند. رشد خیره نماینده انتشار گازهایی مانند دی اکسید کربن و متان که یکی دیگر از گازهای گلخانه ای قلمداد می گردد هم در این گرم شدن بسیار نقش دارد. این گرم شدن تأثیرات مخربی هم بر رشد گیاهان و محصولات کشاورزی دارند، به طوری که طولانی شدن فصل گرما در بسیاری از منطقه ها باعث از بین رفتن ده ها میلیون هکتار درخت در آمریکای شمال غربی شده است و آتش سوزی های گسترده ای که در این جنگل ها به وجود می آید، نتیجه مستقیم از بین رفتن همین درخت ها است که به یکباره آتش می گیرند.

شاید بشر مستقیم این بلا را به سر خودش نیاورده باشد، اما اثرات آن مستقیماً وی را تهدید می نماید. ماشین ها و کارخانه هایی که ما در اختیار داریم باعث واکنش های گسترده ای در طبیعت شده است. البته جای شگفتی نیست. زیرا ما ذخیره و انباشت هیدروکربن میلیون ها سال تنها ظرف چند دهه مصرف کردیم و به حالت دی اکسید کربن به جو زمین فرستادیم پس مشکل اصلی خود ما هستیم.

حتی امروزه یعنی چند دهه بعد از این که عموم مردم جهان از گرم شدن کره زمین مطلع شده اند، هنوز بشر در حال شتاب بخشیدن به مصرف خیره نماینده خود است. داده ها و ارقام و اعداد علمی حاکی از افزایش چشمگیر نرخ خشکسالی است، زیرا گرم شدن هوای کره زمین باعث تبخیر بیشتر آب و رفتن آن به جو زمین و در نتیجه افزایش نرخ سیل و باران های سیل آسا و طوفان ها می گردد. می دانیم که آب تبخیر شده ای که به جو فرستاده می گردد بلافاصله باید در قالب باران هایی به زمین برگردد. افزایش نرخ سیل و طوفان ها عملاً باعث افزایش بیماری و حشرات موذی مولد بیماری می گردد. نکته حائز اهمیت دیگر این است که آب شدن یخ های قطبی، مصرف آب شرب منطقه ها بسیار زیادی از آسیا و نقاط دیگر شبه قاره را با خطر روبرو می نماید.

پژوهش های تازه بر روی یخ های قطبی نشان می دهد که منطقه غربی قطب شمال می تواند در آینده خطرات تازهتری هم برای ما به وجود بیاورد، چرا که در اثر آب های گرمی که در قطب شمال در پی آب شدن یخ ها به وجود آمده بسیاری از صفحات یخ از پیکر اصلی خود جدا شده و به سمت اقیانوس حرکت می نمایند.

نتایج یکی از پژوهش هایی که در پاییز سال گذشته منتشر شد نشان می دهد که افزایش سطح آب دریاها به اندازه حدود 2 متر در آینده ای نزدیک اتفاق خواهد افتاد. این اندازه افزایش یک رقم تکان دهنده برای تمدن بشری خواهد بود، چرا که چنین افزایش سطح آبی می تواند بسیاری از سواحل زیبای جهان را با حوادثی روبرو کند که در طوفان های اخیر نیواورلئان رخ داد. همین طوفان ها بسیاری از زمین های حاصلخیز جهان را به سرنوشت دلتای میانمار که در آن سیل سنگینی جاری شد و عملاً زمین ها را از بین برد، دچار می نماید.

به این ترتیب، بسیاری از فعالیت های فراوریی و مولد بشر با خطرات جدی روبرو خواهد شد و ما به قاتلان طبیعت تبدیل خواهیم شد. این فجایع بزرگ را شاید بتوان با فجایع هسته ای که بشر برای خود به وجود آورد، مقایسه کرد. انبوه خساراتی که از این راستا به بشر می رسد، شاید از فجایع هسته ای رخ داده هم بیشتر باشد. جیمز کانتن یکی از اقلیم شناسان برجسته، اعداد و ارقام وحشتناک دیگری را در این زمینه ارائه نموده است. او و همکارانش در پژوهشی رابطه تاریخی میان کربن جوی و افزایش آب دریاها را در طول تاریخ بشر مورد مطالعه قرار دادند. بنابر پژوهش آنها تا قبل از انقلاب صنعتی، هوایی که ما استشمام می کردیم به ازای هر یک میلیون ذره تنها 275 ذره معلق دی اکسید کربن داشت، اما بعد از انقلاب صنعتی اوضاع کاملاً دگرگون شده است. نتیجه ای که جیمز کانتن و گروه تحقیقاتی اش گرفتند این است که اگر ما می خواهیم هوا و اقلیم خود را به زمانی برگردانیم که تمدن بشری در آن شکوفا شد و حیات بر روی زمین رونق گرفت، باید دی اکسید کربن موجود در جو از حالت فعلی 385 پی پی ام (ppm) (*) به حدود 350 پی پی ام کاهش یابد.

در حال حاضر اندازه دی اکسید کربنی که بشر فراوری می نماید، بسیار بالا است و علت اصلی ذوب شدن یخ های قطبی هم همین است. به عبارت بهتر، گرمایش زمین تنها مسئله ای نیست که آیندگان بخواهند به آن بپردازند، بلکه مشکل و بحران حاد فعلی بشر امروز هم قلمداد می گردد. به این ترتیب، عدد 350 پی پی ام برای دی اکسید کربن به مهم ترین عدد موجود در کره زمین تبدیل شده است و همه باید برای رسیدن به آن کوشش نمایند.

رسیدن به این عدد احتیاجمند اعمال تغییرات گسترده در مقیاس های بسیار بزرگ است. کانتن در این باره می گوید: برای این که بتوانیم به این هدف برسیم باید تا سال 2030 هر جای زمین که ذغال سنگ سوزانده می گردد را تعطیل کنیم و این تعطیلی مصرف ذغال سنگ باید در جهان توسعه یابد و بسیار سریع تر اتفاق بیفتد. برخی از فناوری های موجود این امکان را می دهند که دی اکسید کربن سوزانده شده از دودکش کارخانه ها ذخیره شده و مجدداً به زیر زمین منتقل شوند، اما این فناوری ها هنوز توسعه مطلوبی پیدا ننموده است. اما بسیاری معتقدند تعطیل کردن اقتصادی که متکی بر سوخت های فسیلی است خسارات اقتصادی گسترده ای برای بشر در بر خواهد داشت. مخالفان این مباحث هم اعتقاد دارند هنوز می توان از فناوری های قدیمی سوزاندن سوخت های فسیلی برای توسعه زندگی بشر استفاده کرد و این فناوری ها هنوز کارایی خود را دارند. در عین حال بشر باید روش های جایگزینی برای تأمین انرژی پیدا کند و یافتن منابع تازه وظیفه ای نیست که بر عهده نسل های بعدی باشد، بلکه همین نسل باید برای پیدا کردن چنین منابعی کوشش کند.

آیا می توانیم ذغال سنگ را از زندگی بشر حذف کنیم؟

کاهش وابستگی به ذغال سنگ و مبارزه با تغییرات اقلیمی، وعده هایی است که در خصوص استفاده و استقرار سامانه های انرژی پاک داده می گردد، اما بسیاری از کارشناسان زبده در این حوزه اعتقاد دارند که ذغال سنگ پاک اساساً یک ضد و نقیض گویی به تمام معنا است. دعوای اصلی در این زمینه بر روی مفهوم کلمه پاک است. ذغال سنگ یکی از منابع اصلی انرژی است و این منبع انرژی وافر حاوی بسیاری از آلاینده ها نظیر دی اکسید سولفور، نیتروژن و جیوه است. برای ابداع ذغال سنگ پاک عملاً باید عناصر آلاینده از آن حذف گردد. سولفور مدت ها است از ترکیب اصلی ذغال سنگ جدا شده است و این جداسازی با شستشوی ذغال سنگ قبل از سوزاندن و خرد کردن آن به وجود می آید. سپس با استفاده از وسایل دیگر و دستگاه های تازه که کار مایع سازی را انجام می دهند، ذغال سنگ در دمای خنک تری می سوزد و سوختن در دمای پایین تر باعث فراوری اندازه کمتری اکسید نیتروژن می گردد.

به این ترتیب، بسیاری از نیروگاه های استفاده نماینده از ذغال سنگ در حال حاضر 95 درصد مواد آلاینده موجود در این ماده که به فراوری باران های اسیدی می انجامند را حذف نموده اند. این روش شاید به لحاظ استانداردهای تاریخی بتواند نوعی ذغال سنگ پاک قلمداد گردد، اما هنوز همین ذغال سنگ پاک نتوانسته عامل اصلی گرمایش زمین یعنی دی اکسید کربن را از بین ببرد.

بسیاری از پیشنهاد دهندگان و فعالان این حوزه معتقد به استفاده از روش های تازهی مانند جمع آوری کربن و ذخیره آن هستند که در این حالت دی اکسید کربن از ذغال سنگ در هنگام سوزاندن جدا شده و به یک مخزن ذخیره سازی راهنمایی و سپس به وسیله فناوری مربوط مجدداً به زیر زمین تزریق می گردد. فرآیندی که می تواند اندازه انتشار دی اکسید کربن را تا 90 درصد کاهش دهد. منتقدان این روش هم معتقدند؛ جمع آوری دی اکسید کربن و راهنمایی آن به زیر زمین بازدهی نیروگاه های استفاده نماینده از ذغال سنگ را کاهش می دهد و باعث می گردد تقاضای آنها برای سوزاندن ذغال سنگ بیشتر گردد.

مدار هوشمند چیست؟

فرض کنید که جریان خون در بدن شما فقط در یک جهت سیلان دارد. اگر چنین راستای را بتوانید تصور کنید دقیقاً توانسته اید حالت مدارهای تازه و هوشمند برق را هم تجسم کنید. این مدارها حدود یک قرن پیش ابداع شد که در آنها جریان انتقال برق به ایستگاه های ثانویه و خطوط انتقال کاملاً یک طرفه بود، اما این جریان یک طرفه معضلات و چالش هایی هم دارد، چه این که امکان کنترل نبض جریان در طول راستا وجود ندارد و اگر جایی از راستا جریان برق از دست برود امکان احیا شرایط در آن نقطه وجود نخواهد داشت، اما امروزه که بحث بازدهی مصرف انرژی به صورت فزاینده ای جای خود را در محافل علمی باز نموده، نوع امکانات مورد استفاده در این مدارها هم ارتقا یافته است تا بتوانیم مدار هوشمند را تعبیه کنیم.

به عبارت بهتر، در سیستم مدارهای هوشمند به جای استفاده از یک سیستم یک طرفه که تنها برق را توزیع می نماید، نوعی مدار هوشمند قرار داده می گردد که به توده ها این امکان را می دهد تا برق خود را فراوری نمایند و هر ایستگاهی که برق فراوری می نماید مازاد فراوری خود را به مرکز می فرستد تا برای مصارف دیگر ذخیره یا فرستاده گردد. تمام مراحل این کار با یاری مزارع باد، صفحات خورشیدی و سایر ژنراتورهای کوچک برق انجام می گردد.

در مدار هوشمند ویژگی کوچک دیگری هم در حوزه توزیع و توانایی محاسبه قرار گرفته است که مانند اینترنت عمل می نماید و به آن این امکان را می دهد هر زمانی که بخواهد سیستم را رصد نموده و براساس احتیاجهای سیستم، فراوری را تنظیم کند. برای مثال: یک ماشین لباسشویی در زمانی که مدار در حالت برگشت برق واقع شده است می تواند به کار خود ادامه دهد. وقتی در نقطه ای از مدار دستگاهی برق را به صورت بزرگ مصرف می نماید، فراوری نماینده های کوچک تر برق که در نقاط دیگر وجود دارند، می توانند این نوع مصرف را جبران نمایند و این مسئله باعث می گردد دیگر مصارف کوچک برق مثلاً روشنایی معابر یا ایستگاه ها از کار نیفتد و مدار به کار خود ادامه دهد. نتیجه انتهای این که مدار هوشمند مداری است که می تواند عرضه را با تقاضا هماهنگ کند و بازدهی را بالا ببرد و در عین حال احتیاج به نیروگاه های برقی تازه را هم کاهش دهد، اما در کنار همه این مزیت ها استقرار یک مدار برق ملی هوشمند میلیاردها دلار هزینه در برخواهد داشت.

پی نوشت ها :

(*). per milliom Parts.

منبع: نشنال جئوگرافیک

منبع: نشریه دانشمند، شماره 581..