اربد

منتدى معلومات عامة
 
صفحة الاعلاناتالرئيسيةبحـثالتسجيلدخول
دخول
اسم العضو:
كلمة السر:
ادخلني بشكل آلي عند زيارتي مرة اخرى: 
:: لقد نسيت كلمة السر

pubacademy.ace.st--!>
pubacademy.ace.st--!>

شاطر | 
 

 حجز ثنائي أكسيد الكربون وخزنه

استعرض الموضوع السابق استعرض الموضوع التالي اذهب الى الأسفل 
كاتب الموضوعرسالة
kingsam




مُساهمةموضوع: حجز ثنائي أكسيد الكربون وخزنه    23/11/2010, 05:08

حجز ثنائي أكسيد الكربون وخزنه



بدلا من الانتظار إلى حين إنشاء محطات طاقة جديدة تعمل بالفحم للبدء باحتجاز ثنائي أكسيد الكربون وخزنه، فقد بدأ كبار رجال الأعمال باستخدام هذه العملية في المرافق القائمة التي تنتج الهدروجين للصناعة أو تقوم بتنقية الغاز الطبيعي (الميثان) لأغراض التدفئة وتوليد الكهرباء. وتولد هذه العمليات في الوقت الراهن تيارات مركزة من ثنائي أكسيد الكربون. وتتضمن عمليات التصنيع المخصصة لإنتاج الهدروجين والمتوضعة في مصافي النفط ومصانع الأمونيا، نزع ثنائي أكسيد الكربون من خليط ذي ضغط مرتفع من ثنائي أكسيد الكربون والهدروجين مع ترك ثنائي أكسيد الكربون ينطلق في الجو. ويتعين على مصانع تنقية الغاز الطبيعي نزع ثنائي أكسيد الكربون لأن الميثان سيتجه إلى ناقلة للغاز الطبيعي المسيل ويجب أن يكون خاليا من ثنائي أكسيد الكربون الصلب البارد (الثلج الجاف) الذي يمكن أن يتسبب في انسداد النظام، أو لأن تركيز ثنائي أكسيد الكربون أعلى (أكثر من 3 في المئة) من الحد المسموح به في التوزيع على شبكة الغاز الطبيعي.

ويدرس قطاع صناعة النفط والغاز اليوم العديد من مشاريع حجز ثنائي أكسيد الكربون باستعمال تلك المصادر. إن إنتاج الهدروجين وتنقية الغاز الطبيعي هما المنطلقان الأوليان لحجز الكربون بالكامل في محطات الطاقة؛ وينتج عالميا في هاتين الصناعتين نحو 5 في المئة من ثنائي أكسيد الكربون الناتج من توليد الطاقة الكهربائية.

واستجابة للطلب المتزايد على النفط المستورد لتزويد المركبات بالوقود، اتجهت بعض البلدان، كالصين، إلى الفحم لاستعماله خاما لإنتاج وقود صنعي يستعمل بديلا من الغازولين والديزل. ويعد ذلك، من منظور التغيرات المناخية، خطوة إلى الوراء، لأن حرق الوقود الصنعي القائم على الفحم بدلا من الغازولين في القيادة مسافة معينة يطلق تقريبا ضعف كمية ثنائي أكسيد الكربون، إذا أخذت في الحسبان الانبعاثات الصادرة عن أنابيب تصريف العادم ومصانع الوقود المحضر صنعيا. ففي إنتاج الوقود المحضر صنعيا من الفحم يتحول نصف الكربون الموجود في الفحم فقط إلى وقود في النهاية، في حين ينطلق النصف الآخر إلى الجو من المحطة. ويمكن أن يعدل المهندسون تصميم محطة الوقود المحضر صنعيا من الفحم بحيث يساعد على حجز انبعاثات ثنائي أكسيد الكربون من المحطة. وقد تسير السيارات مستقبلا بالكهرباء أو بالهدروجين الخالي من الكربون المستخلص من الفحم في محطات الطاقة التي يجري فيها حجز ثنائي أكسيد الكربون.
خطط بديلة لخزن ثنائي أكسيد الكربون

يمكن خزن ثنائي أكسيد الكربون المحتجز ليس فقط في مستودعات النفط والغاز الناضبة وتشكيلات الماء المالح الجوفية، بل أيضا في المعادن التي تشكل مركبات كربوناتية، وفي طبقات الفحم، وفي أعماق المحيط.
ويحتمل أن تكون المعادن التي يمكن أن تتحول إلى كربونات قادرة على حجز كمية من ثنائي أكسيد الكربون على سطح الأرض تزيد على ما تختزنه تكوينات الماء المالح في باطن الأرض. فأكسيد المغنيزيوم الموجود في اثنين من المعادن المتوافرة التي تحوي الحديد والمغنيزيوم، هما السرپنتين والأوليڤ ين، يتحد مع ثنائي أكسيد الكربون لينتج كربونات مغنيزيوم على درجة عالية من الاستقرار والثبات. ويكمن التحدي الكبير في جعل ثنائي أكسيد الكربون يتفاعل بسرعة مع كميات ضخمة من هذه الصخور، ربما عن طريق طحنها على هيئة مسحوق لزيادة المساحة السطحية التي تحدث عندها التفاعلات.
وتمتز السطوح المسامية الموجودة ضمن تشكيلات الفحم غاز الميثان، وأثناء استخراج الفحم من مناجمه يمكن أن يتحرر بعض هذا الميثان، فيتسبب في معظم الأحيان في انفجارات في باطن الأرض وموت عمال المناجم. ويمكن إدخال ثنائي أكسيد الكربون المضغوط في طبقات الفحم غير المستغلة حيث يمكن أن يحل محل الميثان الممتز، والذي يمكن بعد ذلك استرجاعه وبيعه وقودا.
أما حقن ثنائي أكسيد الكربون في المحيطات فمسألة خلافية. إذ يشير أنصار الخزن في أعماق المحيط إلى أن ثنائي أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي ينتقل بصورة مستمرة إلى سطح المحيط، لأن منظومة الهواء والمحيط تتجه نحو تحقيق التوازن الكيميائي. ويؤدي إبطاء زيادة ثنائي أكسيد الكربون في الهواء إلى خفض الكمية التي تذوب منه في المياه السطحية. ولذلك فإن الحقن في أعماق المحيطات سوف يؤدي إلى نقل بعض ثنائي أكسيد الكربون من المياه السطحية إلى أكثر الطبقات انخفاضا مما يخفف الآثار البيئية بالقرب من السطح، حيث يوجد الجزء الأكبر من الحياة البحرية. أما معارضو الخزن في المحيطات فيستندون إلى القانون الدولي الذي يحمي المحيطات من أنواع معينة من الاستخدامات الصناعية وصعوبة رصد انتقال ثنائي أكسيد الكربون بعد الحقن. وفي مناطق كثيرة من العالم، يعتمد المعارضون على اتجاه حضاري مفضل وقوي يدعو إلى ترك المحيطات وشأنها



يمكن أيضا توليد الكهرباء من الوقود الحيوي، وهو مصطلح يعبر عن أنواع الوقود التجارية المشتقة من المواد النباتية: كالمحاصيل والمخلفات الزراعية، ونفايات صناعة الخشب والورق، وغاز مقالب القمامة. وإذا ما تجاهلنا الوقود الأحفوري المستخدم في حصر المواد النباتية وتصنيعها، فإن تبادل الغازات بين الغلاف الجوي والأرض سيصبح متوازنا لأن كمية ثنائي أكسيد الكربون المنطلقة من محطة طاقة تقليدية تعتمد على المواد الحيوية تعادل تقريبا الكمية المنزوعة من الغلاف الجوي بفعل البناء الضوئي أثناء نمو النبات. ولكن الطاقة الحيوية يمكن أن تفعل ما هو أفضل من ذلك. فلو زودت هذه المحطات بمعدات حجز الكربون، وأعيدت زراعة نباتات مكافئة للكتلة الحيوية التي جرى حصادها، فستكون النتيجة النهائية هي تنقية الهواء من ثنائي أكسيد الكربون. ومما يؤسف له أن انخفاض كفاءة البناء الضوئي يحد من فرص تنقية الغلاف الجوي بسبب الحاجة إلى مساحات واسعة من الأراضي لزراعة الأشجار أو المحاصيل. ومع ذلك، فإن تقانات المستقبل قد تغير ذلك. وقد يصبح ممكنا في وقت ما التخلص من ثنائي أكسيد الكربون بكفاءة أكبر باستخدام النباتات الخضراء وحجز ثنائي أكسيد الكربون من الهواء بطريقة مباشرة بإمراره فوق مادة كيميائية ماصة، مثلا.

خزن ثنائي أكسيد الكربون
بطبيعة الحال، لا يمثل احتجاز الكربون إلا نصف المهمة. فعندما يقوم أحد مرافق توليد الكهرباء ببناء محطة تعمل بالفحم قدرتها 1000 ميغاواط ومصممة لتحتجز ثنائي أكسيد الكربون، فإن هذا المرفق يحتاج إلى مكان للخزن الآمن لستة ملايين طن من الغاز ستولدها المحطة كل عام طوال فترة بقائها. ويرى الباحثون أن أفضل الأمكنة لذلك في معظم الحالات هي تكوينات الصخور الرسوبية الموجودة في باطن الأرض والتي تضم ثقوبا مملوءة حاليا بالماء المالح. ولكي تكون هذه المواقع ملائمة، فإن الوضع الأمثل هو أن تكون موجودة على أعماق كبيرة تحت أي مصدر لماء الشرب، أي على عمق 800 متر على الأقل تحت سطح الأرض. وعند هذا العمق، يكون الضغط أكبر بثمانين مرة من قيمة الضغط الجوي، وهو ضغط مرتفع إلى درجة تجعل ثنائي أكسيد الكربون المحقون والمضغوط موجودا في الطور «فوق الحرج» supercritical phase ـ وهو طور له تقريبا نفس كثافة الماء المالح الذي يحل محله في التكوينات الجيولوجية. ويُعثر أحيانا أيضا على النفط الخام أو الغاز الطبيعي في تكوينات الماء المالح حيث يكون هذان العنصران قد تغلغلا في الماء المالح قبل ملايين السنين.

ويمكن التعبير عن كميات ثنائي أكسيد الكربون التي تضخ في باطن الأرض بوحدة «البرميل»، وهي وحدة الحجم القياسية التي تمثل 42 غالونا والمستخدمة في صناعة النفط. وفي محطة تعمل بالفحم معدلة لاحتجاز الكربون تصل قدرتها إلى 1000 ميغاواط، يخزن سنويا نحو 50 مليون برميل من ثنائي أكسيد الكربون الموجود في الطور فوق الحرج ـ أي نحو 100000 برميل يوميا. وبعد 60 سنة من تشغيل المحطة، سوف تبلغ الكمية المحتجزة تحت سطح الأرض نحو ثلاثة بلايين برميل (نصف كيلومتر مكعب). وتبلغ مساحة حقل النفط الذي تصل قدرته الإنتاجية إلى ثلاثة بلايين برميل ستة أضعاف مساحة أصغر الحقول التي يطلق عليها في هذه الصناعة اسم الحقول «العملاقة»، والتي يوجد منها نحو 500 حقل. ويعني ذلك أن كل محطة معدلة كبيرة تعمل بالفحم سوف تحتاج إلى أن يرافقها مستودع عملاق لخزن ثنائي أكسيد الكربون. ومن هذه الحقول العملاقة للنفط، جاء نحو ثلثي النفط الذي أنتجه العالم حتى اليوم (والبالغ قدره ألف بليون برميل). وهكذا فإن هذه الصناعة تملك فعلا قدرا كبيرا من الخبرة فيما يتعلق بحجم العمليات المطلوبة لخزن الكربون.

سيكون أول المواقع التي تنشأ لاحتجاز ثنائي أكسيد الكربون هي تلك التي يمكن أن تحقق ربحا. ومن هذه المواقع حقول النفط القديمة التي يمكن أن يحقن فيها ثنائي أكسيد الكربون لزيادة إنتاج النفط الخام. وتستفيد هذه العملية، التي يطلق عليها عملية استخراج النفط المعززة، من حقيقة أن ثنائي أكسيد الكربون المضغوط مناسب كيميائيا وفيزيائيا لإزاحة النفط المتبقي في ثقوب الطبقات الجيولوجية بعد المراحل الأولى للإنتاج والذي يصعب استخراجه. وتستخدم في هذه العملية مكابس ضخمة لدفع ثنائي أكسيد الكربون في النفط المتبقي في المكامن، حيث ينتج من التفاعلات الكيميائية نفط خام معدل ينتقل بسهولة أكبر خلال الصخر المسامي باتجاه آبار الإنتاج. ويعمل ثنائي أكسيد الكربون، بصفة خاصة، على خفض التوتر السطحي البيني للنفط الخام ـ وهو شكل من أشكال التوتر السطحي يحدد كمية الاحتكاك بين النفط والصخر. وهكذا، يبعث ثنائي أكسيد الكربون حياة جديدة في الحقول القديمة
الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل
KLIM




مُساهمةموضوع: رد: حجز ثنائي أكسيد الكربون وخزنه    23/11/2010, 05:09

مبدع سامو
الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل
 
حجز ثنائي أكسيد الكربون وخزنه
استعرض الموضوع السابق استعرض الموضوع التالي الرجوع الى أعلى الصفحة 
صفحة 1 من اصل 1

صلاحيات هذا المنتدى:لاتستطيع الرد على المواضيع في هذا المنتدى
اربد :: المنتدى العلمي :: فلك و جيولوجيا-
انتقل الى: