نیوزویز – یک رویکرد کلیدی برای دستیابی به انتشار خالص کربن صفر متکی بر تبدیل بخش‌های مختلف اقتصاد، مانند وسایل نقلیه شخصی و گرمایش، برای کار با برق تولید شده از منابع تجدیدپذیر است. اما کربن را نمی توان از همه بخش های جامعه حذف کرد. پلاستیک هایی که در دنیای مدرن همه جا وجود دارند را نمی توان کربن زدایی کرد زیرا از مولکول های کربن ساخته شده اند.
توسط یک شیمیدان اداره می شود وندی شاو بر آزمایشگاه ملی شمال غرب اقیانوس آرام (PNNL)یک تلاش چند سازمانی، نقشه راه جدیدی برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای در بخش هایی از اقتصاد ایجاد کرد که برق رسانی به آن سخت است. رویکرد چند جانبه شامل توسعه سوخت‌های غیر کربنی، یافتن منابع غیرفسیلی کربن و حفظ کربن پس از ورود به چرخه است که در حالت ایده‌آل منجر به استفاده‌های متعدد از هر اتم کربن می‌شود.
نویسندگان نقشه راه می گویند کربن یکبار مصرف دیگر نمی تواند گسترده باشد. کربن باید در یک اقتصاد دایره ای جریان داشته باشد، جایی که هر اتم کربن بارها و بارها استفاده می شود. کربن را می توان در همان بخش صنعتی استفاده مجدد کرد یا به عنوان ماده اولیه برای یک بخش صنعتی جدید عمل کرد. مثلا، توسعه فرآیندهای استفاده مجدد از پلیمرها و کارآمد استفاده مجدد از مواد کربنی در آینده ای با کربن صفر خالص محوری خواهد بود.
مدیر PNNL گفت: ما برای تحقق اهداف کربن زدایی خود به راه حل های جدید و خلاقانه نیاز داریم استیون اشبی. و این همکاری کلیدی برای تسریع تحقیقات الهام گرفته از کاربرد در علم تجزیه و جداسازی است که از این راه حل ها پشتیبانی می کند. من مشتاقانه منتظر این نتایج و اجرای آنها در هوانوردی، کامیون های سنگین و حمل و نقل دریایی هستم.
ایده ها از کارگاه آموزشی “بستن چرخه کربن” که توسط PNNL برگزار شد، نشأت گرفت. آزمایشگاه ملی ایمز، آزمایشگاه ملی آرگون، آزمایشگاه ملی بروکهاون، آزمایشگاه ملی لارنس برکلی، آزمایشگاه ملی اوک ریجو آزمایشگاه ملی شتاب دهنده SLAC. رهبران هر آزمایشگاه به ترتیب شامل شاو، جیمز موریس، مکس دلفرو، سانجایا سنانایاک، فرانچسکا توما، میشل کیدر و سیمون بار هستند.
مدیر Argonne گفت: «پیشرفت فناوری‌های بازیافت و تبدیل کربن کلیدی برای آینده انرژی پاک است و Argonne متعهد به حمایت از توسعه آن است. پل کرنز. “من از محققانی که در مجموعه آزمایشگاه ملی وزارت انرژی همکاری می کنند تا این نوآوری های متحول کننده را به سمت صفر خالص تا سال 2050 سوق دهند.”
نقشه راه برای کربن زدایی
هیدروژن و آمونیاک دارای پتانسیل به عنوان سوخت بدون کربن هستند. با این حال، هر دو چالش‌های اجرایی واضحی دارند. به طور خاص، هزینه ذخیره سازی و انتقال هیدروژن آن را با فناوری های فعلی غیرعملی می کند. کار بر روی توسعه مولکول‌ها و مواد حامل برای فعال کردن حمل و نقل ایمن و مقرون به صرفه هیدروژن می‌افزاید. عکس دپارتمان انرژی هیدروژن زمین هدف تولید هیدروژن تجدیدپذیر با قیمت 1 دلار در کیلوگرم یا کمتر. این کاهش هزینه می تواند به ایجاد سیستم های پایدار مبتنی بر هیدروژن کمک کند.
استفاده از کربن از منابع مختلف در رویکرد پیشنهادی مرکزی است. کربن برای بسیاری از بخش‌های مهم اقتصادی حیاتی خواهد بود. این بخش‌ها با بازیافت و ترکیب منابع کربن متعدد، کاندیدای چرخه کربن دایره‌ای هستند. منابع احتمالی کربن ارزشمند عبارتند از: زیست توده، ضایعات مواد غذایی و زباله های پلاستیکی. تحقق این فرآیند مستلزم جداسازی و تبدیل موثر و کارآمد است، زیرا مخلوط‌های پیچیده بیشتر جریان‌های کربن غیرفسیلی را تشکیل می‌دهند.
شاو، مدیر ارشد علم و فناوری اداره علوم فیزیکی و محاسباتی PNNL گفت: کربن باید به عنوان یک کالای گرانبها برای ذخیره و استفاده مجدد در نظر گرفته شود. چشم انداز ما تغییر نقش کربن در اقتصادمان با استفاده مجدد از هر اتم کربن چندین بار در یک اقتصاد دایره ای است.
تبدیل موثر مواد زائد “سنتی” به مواد قابل استفاده مجدد حیاتی است. ترکیب مراحل جداسازی و تبدیل از طریق جداسازی واکنشی می تواند یک رویکرد عملی ارائه دهد. جداسازی‌های واکنشی واکنش‌های شیمیایی را با جداسازی‌های تصفیه ترکیب می‌کنند و می‌توانند تشدید فرآیند را فراهم کنند و کربن غیر فسیلی را به طور مؤثرتری تبدیل کنند.
وی گفت: برای ایجاد رویکردهای صنعتی یکپارچه به تحولات علمی بنیادی جدید نیاز داریم موریس. فن‌آوری‌های حاصل فرصت‌های اقتصادی جدید، پیشرفت‌های آموزشی و رشد شغلی اضافی ایجاد خواهند کرد.»
نقشه راه آینده ای بدون ضایعات را پیش بینی می کند که در آن کربن به عنوان یک کالای ارزشمند به جای یک منبع یکبار مصرف در نظر گرفته می شود. آوردن منابع کربن پایدار به اقتصاد دایره ای کربن برای این آینده ضروری است.
این نقشه راه نتیجه کارگاه آموزشی با عنوان “بستن چرخه کربن: فرصت ها در علم انرژی” است که توسط هفت آزمایشگاه ملی وزارت انرژی در 18 و 19 ژوئیه 2022 میزبانی شده است. مقاله کامل در اینجا موجود است. بررسی های طبیعت شیمی.