نقش ترسیب کربن

ترسیب کربن می‌تواند یک روش موثر برای مقابله با تغییرات آب و هوایی باشد. اما ترسیب کربن چیست و چگونه عمل می‌کند؟ این مقاله به این سوالات پاسخ می‌دهد.

آیا می‌دانستید؟

یک سوم از کربن دی اکسید سالانه که توسط فعالیت‌های انسان منتشر و آزاد می‌شود در اقیانوس‌ها ذخیره و انبار می‌شود که مقدار آن در حدود 2 میلیارد تن متریک (تن هزار کیلویی) در هر سال است. ‌
دنیای امروز شاهد اثرات تغییرات آب و هوایی است. سیلاب مکرر، رگبارها، تند بادها، بارندگی‌های موسمی بی‌موقع و سونامی‌ها ارتباط زیادی با این پدیده دارند. به طور جهانی انگشت اتهام به سمت استفاده از سوخت‌های فسیلی نظیر زغال سنگ و نفت که بشر برای آتش کردن ماشین‌های خود به کار می‌رود، گرفته شده است.
تغییر به منابع انرژی تجدید پذیر به عنوان بهترین عمل، پیشنهاد شده است. اما پژوهش‌ها و آمار ثابت کرده‌اند که تغییر فوری، امکان پذیر نیست و حداقل چندین سال بعدی طول خواهد کشید. علاوه بر این، شبکه‌های الکتریکی بزرگ مثلاً در آمریکا نمی‌توانند فقط با استفاده از منابع تجدید پذیر انرژی، راه اندازی شوند.
چون متهم اصلی تغییرات آب و هوایی، آلاینده‌های هوا نظیر کربن دی اکسید است، توجه بر روی رهایی از این معضل متمرکز شده است. امکان به دام انداختن این گاز از هوا به مدت‌های طولانی مورد نظر بوده است. این فرآیند ترسیب کربن نامیده می‌شود و تعریف ساده‌تر آن، ذخیره کربن دی اکسید در مخزن به جای هوا است. وقتی این کار به طور مصنوعی با مایع کردن و ذخیره‌‌ی کربن دی اکسید انجام می‌شود، فرآیند گرفتن و ترسیب کربن و یا انبار (CCS) نامیده می‌شود. بیایید روش‌های مختلف ترسیب کربن را همراه با مزایا و معایب آن بررسی کنیم.

ترسیب کربن چیست؟

ترسیب کربن روشی است که در آن گازهای غنی از کربن از اتمسفر جذب می‌شوند و به محصولات دیگر تبدیل می‌شوند و بعداً در گیاهان، خاک، اقیانوس‌ها و ساختارهای ژئولوژیکی انبار می‌شوند. این فرآیند از میلیاردها سال قبل، به طور طبیعی رخ می‌دهد ولی در دهه‌های اخیر انسان‌ها سعی کرده‌اند از آن بهره ببرند تا مقدار کربن دی اکسید آزاد شده از فعالیت‌های صنعتی را کاهش دهند.

نقش ترسیب کربن :

کربن به شکل‌های مختلفی بر روی کره‌ی زمین وجود دارد؛ در هوا، خاک، ذات گیاهان و حیوانات و اقیانوس‌ها. کربن در اتمسفر به شکل گازهای گلخانه‌ای نظیر کربن دی اکسید حضور دارد. این گازها پوششی در اطراف سطح زمین تشکیل می‌دهند و با به دام انداختن پرتوهای مادون قرمز، آن را گرم‌تر از حالت معمول می‌سازند در نتیجه از زندگی حمایت می‌کنند. این شبیه گلخانه است که در آن حرارت، در داخل به دام می‌افتد تا رشد گیاه را افزایش دهد. کربن دی اکسید توسط گیاهان و حیوانات به هنگام تنفس و در طول تجزیه‌ی آنها و از خاک و اقیانوس‌ها آزاد می‌شوند. اما اگر غلظت آن در اتمسفر بیش از حد شود می‌تواند دمای کره‌ی زمین را تا سطح خطرناکی افزایش دهد.
برای حفظ تعادل کربن (چرخه‌ی کربن نامیده می‌شود)، کربن دی اکسید باید از هوا جذب شود و به شکل‌های دیگر، در کره‌ی زمین و چاهک‌هایی انبار شود. چاهک‌های طبیعی کربن، گیاهان، خاک و اقیانوس‌ها هستند. اما به خاطر افزایش سطح آلودگی، تعادل کربن به هم ریخته است و منجر به انباشت اضافی کربن دی اکسید در هوا شده است. ترس‌هایی وجود دارند مبنی بر این که این امر می‌تواند با گرم کردن کره‌ی زمین، منجر به تغییرات آب و هوایی شود. در نتیجه برای کنترل سطح کربن دی اکسید و جلوگیری از تغییرات آب و هوایی، باید اهمیت بیشتری به ترسیب کربن داده شود.

روش‌های ترسیب کربن :

فرآیندهای طبیعی :

 گیاهان، کربن دی اکسید را از طریق منافذ برگ‌های خود به نام دهانه، از هوا جذب می‌کنند و فوتو سنتز انجام می‌دهند تا این گاز را به کربن تبدیل کنند و در بافت‌های بدنی خود نظیر ریشه، ساقه و برگ‌ها ذخیره و انبار کنند.
 حیواناتی که گیاهان را مصرف می‌کنند، گیاه خوار نامیده می‌شوند و کربن انبار شده را از طریق فضولات خود به خاک منتقل می‌کنند. گیاهان و حیوانات به هنگام مردن توسط میکروب‌های خاک تجزیه می‌شوند و کربن نیز آزاد می‌کنند. کربن خاک به شکل قطعات گیاهی و حیوانی متلاشی شده، میکروب‌هایی نظیر نخسانه و قارچ و به شکل مخلوط مواد معدنی – کربن به نام گیاخاک ذخیره می‌شود.
 در باتلاق زغال سنگ نارس، مواد گیاهی با عدم حضور هوا تجزیه می‌شوند و منجر به این می‌شوند که کربن بیشتری به جای آزاد شدن در اتمسفر، در آن ذخیره شود. در طول زمان، رسوبات کربنی بزرگ، مخازن زغال سنگ را نظیر آنچه که توسط انسان‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند، تشکیل می‌دهند.
 بیشتر کربن دی اکسید در اقیانوس‌ها توسط پلانکتون‌ها و گیاهان آبی که آن را از طریق فوتو سنتز جذب می‌کنند، ترسیب می‌شود. وقتی اینها می‌میرند به کف اقیانوس می‌روند و تجزیه می‌شوند و رسوبات کربنی آزاد می‌کنند.

فرآیندهای مصنوعی :

 ترسیب کربن می‌تواند با تغییر روش‌های استفاده از خشکی به ویژه الگوی چیدن محصول تقویت شود مثلاً با کاشت گیاهان پوششی در زمین، بین دو فصل و یا بین ردیف‌های محصول اصلی، با کشاورزی خاک ورزی، استفاده از کمپوست و کود، با کشت نوبتی و حفاظت از شیب با کاشت درخت.
 درختانی که سریع رشد می‌کنند، می‌توانند به طور مخصوص برای به دام انداختن کربن دی اکسید در زمین‌های لم یزرع، کاشته شوند. چون مطلوب است که این درختان نباید دوباره کربن را با تجزیه، به اتمسفر برگردانند، درختانی که عمر طولانی دارند به ویژه آنهایی که بالای 100 سال عمر می‌کنند، ارجحیت دارند.
 حفاظت از جنگل‌های موجود، احیای زمین‌های مرطوب، مدیریت بهتر علف زارها، کاهش علف چرانی و کاهش احتمال آتش سوزی جنگل می‌تواند نقش موثری در حفظ سرعت طبیعی ترسیب کربن داشته باشد.
 کربن دی اکسید تولید شده در نیروگاه‌ها می‌تواند به دام انداخته شود، به مایع تبدیل شود و به میدان‌های نفتی قدیمی تزریق شود تا نفت را با فوران بیشتری به بالا هدایت کند؛ این عمل، فرآیند احیای نفت تقویت شده نامیده می‌شود. قبلاً برای این کار، آب تزریق می‌شد.
 کربن دی اکسید مایع شده می‌تواند به طور عمیق به درون رسوبات مواد معدنی نظیر سیلیکات منیزیم و کلسیم تزریق شود تا واکنش دهد و کربنات‌های جامد را تشکیل دهد که زیر زمین باقی می‌مانند. این فرآیند هنوز در مراحل برنامه ریزی است و مصرف انرژی نیروگاه را 60 تا 180 درصد افزایش خواهد داد.
 گاز کربن دی اکسید می‌تواند به طور عمیق به درون اقیانوس‌ها تزریق شود که در آنجا فشار بالا موجب مایع و یا جامد شدن آن می‌شود و به آرامی در آب حل می‌شود و یا پایدار می‌ماند.
 روش دیگر برای ترسیب کربن، تهیه‌ی پلانکتون‌های آبی با مواد مغذی مصنوعی (نظیر براده‌های آهن) است تا این که آنها از این مواد برای انجام فوتو سنتز استفاده بکنند و در عین حال مقدار بیشتری از کربن دی اکسید را از هوا جذب بکنند.
 دفن درختان مرده و مواد آلی دیگر به طور عمیق درون زمین، روش ترسیب دیگر برای حفظ کربن در داخل زمین است که در غیر این صورت بعد از تجزیه‌ی مرسوم به صورت گاز کربن دی اکسید آزاد خواهد شد.