استفاده از فناوری جذب و ذخیره کربن برای تولید انرژی

به گزارش خبرنگار مهر؛ در شرایط کنونی که ایران با چالش جدی کمبود انرژی برق، رشد سریع تقاضای صنعتی و افزایش مصرف خانگی مواجه است، بهره‌گیری از فناوری‌های نوین در حوزه مدیریت انرژی بیش از هر زمان دیگری به یک ضرورت راهبردی بدل شده است.
یکی از فناوری‌های کلیدی که در سطح جهانی به عنوان ابزاری برای گذار انرژی و کاهش انتشار آلاینده‌ها مطرح است، «جذب و ذخیره کربن» (Carbon Capture and Sequestration – CCS) نام دارد.
این فناوری با جداسازی و ذخیره‌سازی دی‌اکسیدکربن تولید شده از نیروگاه‌ها و صنایع پرمصرف، نه تنها امکان کاهش معنادار انتشار گازهای گلخانه‌ای را فراهم می‌آورد بلکه شرایط را برای استمرار بهره‌برداری از منابع فسیلی در یک چارچوب کنترل‌شده و پایدار فراهم می‌سازد.
اهمیت این موضوع برای ایران، به دلیل وابستگی ساختار تولید برق کشور به سوخت‌های فسیلی، محدودیت توان شبکه ملی برق و همچنین فشار در حوزه حفظ محیط زیست، دوچندان است.
بررسی ابعاد فنی، اقتصادی، زیست‌محیطی و حتی دیپلماسی انرژی مرتبط با این فناوری نشان می‌دهد که جذب و ذخیره کربن می‌تواند به عنوان یک ابزار مکمل در استراتژی کلان تأمین انرژی کشور، کاهش شدت انتشار آلاینده‌ها و ارتقای جایگاه ایران در تحولات آینده انرژی جهانی نقش‌آفرین باشد.
ماهیت و سازوکار جذب و ذخیره کربن
جذب و ذخیره کربن به مجموعه‌ای از فرایندهای پیچیده اطلاق می‌شود که هدف اصلی آن جداسازی، فشرده‌سازی و انتقال دی‌اکسیدکربن تولیدشده از فعالیت‌های صنعتی یا نیروگاهی به مکان‌های ایمن برای ذخیره‌سازی بلندمدت است.
در این فناوری، دی‌اکسیدکربن در سه مرحله اصلی قابل جذب است:
در مرحله پیش‌احتراق که بیشتر در نیروگاه‌های گازی به‌کار می‌رود و شامل تبدیل سوخت‌های فسیلی به گاز سنتز و سپس جداسازی کربن از هیدروژن است؛
در مرحله پس‌احتراق که دی‌اکسیدکربن پس از احتراق سوخت از گازهای خروجی دودکش جدا می‌شود؛
و در احتراق با اکسیژن خالص که با استفاده از اکسیژن به‌جای هوا در فرآیند احتراق، غلظت بالای دی‌اکسیدکربن در محصولات احتراق امکان جداسازی آسان‌تر را فراهم می‌آورد.
هر یک از این روش‌ها بسته به نوع صنعت، ساختار نیروگاه و میزان انتشار، مزایا و محدودیت‌های خاص خود را دارند.
پس از جداسازی، دی‌اکسیدکربن یا در سازندهای زمین‌شناختی همچون آکوئیفرهای شور و میادین نفت و گاز متروکه تحت فشار تزریق می‌شود و یا در قالب فناوری «جذب، استفاده و ذخیره کربن» به چرخه اقتصادی بازمی‌گردد؛ به‌گونه‌ای که می‌تواند به تولید سوخت‌های سنتتیک، مواد شیمیایی، پلاستیک‌ها و حتی مصالح ساختمانی مقاوم‌تر تبدیل شود.
این دو مسیر، یعنی ذخیره‌سازی و استفاده، مکمل یکدیگر هستند و می‌توانند هم‌زمان به کاهش بار زیست‌محیطی و ایجاد ارزش افزوده اقتصادی برای صنایع کمک کنند.
گزینه‌های ذخیره‌سازی و استفاده
ذخیره‌سازی زمین‌شناختی، به‌ویژه در آکوئیفرهای شور عمیق، سازندهای رسوبی متراکم یا مخازن نفت و گاز تخلیه‌شده، یکی از مطمئن‌ترین و متداول‌ترین گزینه‌ها برای به دام انداختن بلندمدت دی‌اکسیدکربن به شمار می‌رود.
این سازندها به دلیل عمق بالا، فشار هیدروستاتیک زیاد و ویژگی‌های سنگ‌شناختی نظیر لایه‌های پوششی غیرقابل نفوذ، شرایط مناسبی برای حبس طولانی‌مدت کربن فراهم می‌کنند.
تجربه‌های بین‌المللی، از جمله پروژه اسلیپنر در نروژ و گورگون در استرالیا، نشان داده است که در صورت طراحی مناسب، احتمال نشت در این سامانه‌ها بسیار محدود است.
با این حال، پایش مداوم، استفاده از حسگرهای لرزه‌ای، ابزارهای ژئوفیزیکی و مدل‌سازی رایانه‌ای برای پیش‌بینی رفتار مخزن، همچنان ضرورت دارد و هزینه‌های قابل توجهی بر پروژه تحمیل می‌کند.
از سوی دیگر، استفاده از دی‌اکسیدکربن در مسیرهای ارزش‌افزا نظیر تولید سوخت‌های مصنوعی، مواد شیمیایی پایه، پلیمرها یا به‌کارگیری در فرایند بازیافت نفت (EOR) به عنوان گزینه‌ای مکمل مطرح است.
هرچند این شیوه به دلیل استمرار وابستگی به سوخت‌های فسیلی و تشویق به افزایش استخراج نفت خام مورد مناقشه است، اما در کوتاه‌مدت می‌تواند به تأمین بخشی از هزینه‌های بالای پروژه‌های جذب و ذخیره کربن کمک کرده و انگیزه اقتصادی لازم برای سرمایه‌گذاران را فراهم سازد.
منافع و کاربردهای راهبردی
فناوری جذب و ذخیره کربن نقشی کلیدی در کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای بخش‌هایی چون صنایع فولاد، سیمان، پتروشیمی و حتی صنایع انرژی‌بر دیگر نظیر آلومینیوم و کاغذ ایفا می‌کند؛ صنایعی که در ایران نیز سهم بالایی در مصرف انرژی و انتشار آلاینده‌ها دارند و جایگزینی آن‌ها با منابع تجدیدپذیر در کوتاه‌مدت عملاً امکان‌پذیر نیست.
در واقع، بدون به‌کارگیری فناوری جذب و ذخیره کربن تحقق اهداف کاهش انتشار در این بخش‌ها دشوار و پرهزینه خواهد بود.
از سوی دیگر، توسعه این فناوری می‌تواند در تولید هیدروژن آبی حاصل از ترکیب گاز طبیعی با فناوری جذب و ذخیره کربن جایگاهی محوری داشته باشد و ایران را در زنجیره ارزش جهانی انرژی‌های پاک و بازارهای نوظهور هیدروژن وارد نماید.
این مسئله نه تنها جنبه زیست‌محیطی دارد بلکه به‌عنوان فرصتی اقتصادی و ژئوپلیتیکی نیز مطرح است، زیرا کشورهای پیشرو به سمت واردات هیدروژن کم‌کربن حرکت کرده‌اند.
همچنین، اهمیت این موضوع برای ایران در شرایطی که شبکه برق کشور توان پاسخ‌گویی کامل به نیازهای صنعتی و خانگی را ندارد و گذار سریع به انرژی‌های تجدیدپذیر به دلیل محدودیت‌های زیرساختی و مالی دشوار است، دوچندان می‌شود.
از همین روی، فناوری جذب و ذخیره کربن می‌تواند به‌عنوان پلی میان وابستگی کنونی به سوخت‌های فسیلی و آینده مبتنی بر انرژی‌های تجدیدپذیر عمل کند و هم‌زمان سهم ایران را در گذار جهانی انرژی ارتقا دهد.
چالش‌ها و محدودیت‌ها
با وجود مزایای بی شمار ذکر شده، فناوری جذب و ذخیره کربن همچنان با چالش‌های چندوجهی و قابل توجهی روبه‌رو است.
نخست، هزینه‌های سرمایه‌گذاری اولیه در این حوزه بسیار بالا بوده و اجرای پروژه‌ها مستلزم تجهیزات پیشرفته، فناوری‌های نوین جداسازی و ذخیره‌سازی و ایجاد زیرساخت‌های تخصصی برای انتقال دی‌اکسیدکربن است.
دوم، نیاز به شبکه‌های انتقال و ذخیره‌سازی پیشرفته، شامل خطوط لوله مقاوم در برابر فشار و خوردگی و ایستگاه‌های فشرده‌سازی، یکی از موانع اساسی در این زمینه محسوب می‌شود.
سوم، ریسک‌های زیست‌محیطی همچون احتمال نشت کربن، تغییرات فشار زیرسطحی یا تأثیرات لرزه‌ای احتمالی، همچنان به عنوان نگرانی‌های عمده مطرح هستند که ضرورت پایش مداوم و هزینه‌بر را ایجاب می‌کنند.
همچنین تجربه‌های بین‌المللی از جمله پروژه‌های اسلیپنر نروژ و پترا نوا در آمریکا نشان می‌دهد که موفقیت پروژه‌های جذب و ذخیره کربن نیازمند حمایت‌های قوی سیاستی، مشوق‌های مالی پایدار، چارچوب‌های قانونی شفاف و نظام‌های پایش بلندمدت است.
از همین روی، در جمهوری اسلامی ایران نیز توسعه این فناوری بدون تدوین چارچوب‌های حقوقی مشخص، جذب سرمایه‌گذاری بخش خصوصی، ایجاد همکاری‌های فناورانه با مراکز علمی و صنعتی و تأمین منابع مالی پایدار، دشوار و پرریسک خواهد بود.
جمع‌بندی
در شرایطی که ایران با بحران تأمین برق و فشارهای زیست‌محیطی ناشی از وابستگی شدید به سوخت‌های فسیلی مواجه است، بهره‌گیری از فناوری جذب و ذخیره کربن می‌تواند بخشی از پاسخ عملی به این چالش‌ها باشد.
این فناوری نه تنها امکان تداوم بهره‌برداری از نیروگاه‌های موجود را با سطح انتشار آلاینده به‌مراتب کمتر فراهم می‌سازد، بلکه با فراهم نمودن زمینه تولید هیدروژن آبی و مشارکت در زنجیره فناوری‌های نوین انرژی، جایگاه ایران را در تحولات آینده انرژی تقویت می‌کند.
در نهایت، می‌توان نتیجه گرفت که تحقق چنین چشم‌اندازی مستلزم آن است که سیاست‌گذاران با طراحی سیاست‌های حمایتی پایدار، تدوین چارچوب‌های قانونی روشن، ارائه مشوق‌های مالی و جذب سرمایه‌گذاری داخلی و خارجی، بستر لازم برای اجرای پروژه‌های پایلوت و سپس گسترش صنعتی جذب و ذخیره کربن را ایجاد کنند.
افزون بر این، ادغام این فناوری با برنامه‌های توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر و ارتقای بهره‌وری شبکه برق، می‌تواند راهبردی جامع برای مدیریت بحران انرژی و کاهش اثرات زیست‌محیطی کشور ترسیم کند؛ راهبردی که ایران را قادر می‌سازد در مسیر گذار به اقتصاد کم‌کربن نقش فعال و اثرگذار ایفا کند.