منشأة الماموث تضع معايير عالية لتقنيات التقاط الهواء المباشر

تحدد وزارة الطاقة في حكومة الولايات المتحدة المهمة البالغة الأهمية المتمثلة في: تقنية التقاط الهواء المباشر "كشكل من أشكال إزالة ثاني أكسيد الكربون الذي يأخذ ثاني أكسيد الكربون من الهواء المحيط أو الهواء الساكن. ويمكن بعد ذلك تخزين ثاني أكسيد الكربون المنفصل بشكل دائم في أعماق الأرض، أو يمكن تحويله إلى منتجات.

وفقًا للتقديرات المتاحة، من المتوقع أن يشهد حجم سوق التقاط الهواء المباشر نموًا هائلاً في السنوات القادمة، من أكثر من 23.59 مليون دولار أمريكي في عام 2022 إلى أكثر من 614.07 مليون دولار أمريكي في عام 2028. ويترجم ذلك إلى معدل نمو سنوي مركب يزيد عن 72%، أي نمو يقارب 30 مرة خلال ست سنوات.

ولكن ما الذي يدفع هذا النمو لتقنيات DAC؟ إزالة ثاني أكسيد الكربون يخدم غرض خفض درجة الحرارة العالمية. ثاني أكسيد الكربون يحبس الحرارة عن طريق امتصاص أشعة الشمس ينعكس ثاني أكسيد الكربون من سطح الأرض على شكل موجات تحت حمراء. بخلاف غازي الأكسجين والنيتروجين اللذين لا يتداخلان مع موجات الأشعة تحت الحمراء، يمتص ثاني أكسيد الكربون طاقة هذه الأشعة.

وكجزء من عملية الامتصاص هذه، تمر طاقة الأشعة تحت الحمراء عبر الاهتزازات ويتم إعادة إطلاقها مرة أخرى في جميع الاتجاهات. ويذهب حوالي نصف هذه الطاقة إلى الفضاء، ويعود نصفها تقريبًا إلى الأرض على شكل حرارة، مما يساهم في "ظاهرة الاحتباس الحراري"، وفقًا للعلماء.

إن إزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي من شأنه أن يساعدنا في التخلص من التهديد الوشيك للانحباس الحراري العالمي، وارتفاع درجات الحرارة في جميع أنحاء العالم.

وفي حين أن هناك العديد من الطرق لمكافحة هذا التهديد، فإن التقاط الهواء المباشر يبرز بسبب مزاياه من حيث تأثيره على موارد الأرض.

على سبيل المثال، استخدام الطاقة في هذه التقنية هو أمر "غير تافه". حسب التقديراتإن الوصول إلى قدرة التقاط تبلغ 7-9 ملايين طن سنويا في الولايات المتحدة بحلول عام 2030 من شأنه أن يستخدم 0.3-0.4% من توليد الكهرباء في الولايات المتحدة اليوم.

هذه التكنولوجيا لا تتطلب التعدي على الأراضي الصالحة للزراعة. وقد ينخفض ​​استخدامها للمياه بشكل ملحوظ مع تطور أنظمة DAC الصلبة الماصة.

لقد ألهمت فوائد أنظمة DAC وقدرتها على إفادة الكوكب الكثيرين لتطوير حلول DAC مبتكرة ومحسنة. في الآونة الأخيرة، إحدى الشركات التي قامت باستمرار بعمل جدير بالثناء في هذا المجال هي شركة Climeworks. وفي الآونة الأخيرة، أطلقت أحدث منشآتها: ماموث.

في الأجزاء القليلة التالية، سنلقي نظرة على ما يتعلق بهذه المنشأة، والتي تقع في أيسلندا، ويقال إنها أكبر بحوالي عشرة أضعاف من مصنع Climeworks السابق في أوركا.

منشأة Climeworks Mammoth: ما الذي تخطط لتحقيقه؟

الهدف الأساسي من وراء إنشاء منشأة الماموث كان الهدف من ذلك تلبية الطلب المتزايد على المزيد من مشاريع DAC. وتؤكد الشركة أن المنشأة الجديدة ستساعدها على زيادة طاقتها الإنتاجية "من آلاف الأطنان إلى عشرات الآلاف سنويًا - وهي خطوة مهمة على طريق الوصول إلى طاقة إنتاجية تصل إلى ميغاطن بحلول عام 2030 وغيغاطن بحلول عام 2050".

قبل التعمق في فهم كيفية تخطيط Climeworks لتنفيذ هذه المهمة، دعونا نلقي نظرة على بعض الجوانب التشغيلية الإضافية لفهم ذريعة نطاقها وطموحها بشكل أفضل.

المشروع قيد التشغيل حاليًا، ويواصل تنفيذ رؤيته الطموحة. تقع المنشأة في هيليشيدي، أيسلندا، ويمكن أن تصل طاقتها الإنتاجية السنوية، وفقًا لتصميمها، إلى 36,000 طن من ثاني أكسيد الكربون. وبينما ستساهم المنشأة، في أبسط مستوياتها، في توفير الخبرة الهندسية والتشغيلية اللازمة لتوسيع نطاق أعمال كلايم ووركس بعشرة أضعاف، فإنها ستُضيف قيمةً من خلال المساعدة في تطوير سلسلة التوريد وتوفير قدرات إضافية عالية الجودة لإزالة الكربون في السوق.

بدأ العمل في المنشأة قبل 18 شهرًا، وتحديدًا في 28 يونيو 2022. وفي الوقت الحالي، تُفيد الشركة بأن البنية التحتية للمصنع جاهزة تمامًا، حيث تعمل 90% من الأنظمة، بما في ذلك نظام شريك التخزين كاربفيكس.

وأثناء حديثه عن الرؤية التي قادت عملية بناء القدرات، قال كريستوف جيبالد، المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي المشارك لشركة Climeworks:

"استنادًا إلى منحنيات التوسع الأكثر نجاحًا، فإن الوصول إلى جيجا طن بحلول عام 2050 يعني التسليم على نطاق ميجا طن بحلول عام 2030. لم يقم أحد على الإطلاق ببناء ما نبنيه في DAC، ونحن متواضعون وواقعيون على حد سواء بأن الطريقة الأكثر ضمانًا للنجاح هي تشغيل التكنولوجيا في العالم الحقيقي بأسرع ما يمكن ونشرها بلا هوادة.

لمزيد من التفاصيل حول ما يعنيه المصنع وآثاره، إذا جاز التعبير، قال جان فورتزباخر، المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي المشارك لشركة Climeworks، ما يلي:

"إن توفير البنية التحتية الأساسية وتشغيلها في غضون 18 شهرًا فقط هو دليل على قدرة Climeworks على التوسع بسرعة، مع دورات تطوير سريعة، في طريقها إلى الوصول إلى سعة جيجا طن بحلول عام 2050."

ولكن كيف تخطط للسفر على هذا الطريق من ميجا طن إلى جيجا طن؟ دعونا نحاول أن نفهم.

كيف ستعمل المنشأة؟

تحتوي منشأة Climeworks Mammoth على قاعة معالجة في مركزها، تُستخدم لمعالجة ثاني أكسيد الكربون المحتجز وتكييفه قبل عزله تحت الأرض. تتضمن العملية تنقية وتكثيف ثاني أكسيد الكربون قبل إذابته في الماء واحتجازه تحت الأرض بواسطة كاربفيكس، حيث يتحول إلى حجر بطريقة التمعدن. وبصرف النظر عن وحداتها التشغيلية، ستحتوي قاعة العمليات أيضًا على غرف تحكم ومكاتب ومركز للزوار.

بما يتناسب مع السعة التي من المتوقع أن تتعامل معها، ستحتوي منشأة ماموث على 72 حاوية تجميع لالتقاط ثاني أكسيد الكربون من الهواء، بينما تتكون منشأة Orca من ثماني حاويات تجميع.

بالإضافة إلى ذلك، تستضيف منشأة ماموث أيضًا قاعة صيانة تهدف إلى تحسين الكفاءة عند الحاجة إلى أعمال الصيانة.

وفي حديثه عن الفلسفة التشغيلية للمنشأة، قال دوغلاس تشان، مدير العمليات في شركة Climeworks، ما يلي:

"إنه يوضح بشكل جيد للغاية نهج Climeworks في قيادة صناعة DAC: التسريع المستمر مع إحياء أكثر المعايير التشغيلية صرامة."

العديد من الشركات الأخرى تنشط بنفس القدر في مجال DAC. في الأجزاء القادمة، سنناقش اثنين من هذه الشركات.

# 1. التقاط الهواء

استخدم أداء فريد من Aircapture يتضمن ذلك تركيب وحدات التقاط الهواء المباشر (DAC) المعيارية في مواقع تصنيع عملائها، مما يوفر إمدادًا مباشرًا بثاني أكسيد الكربون النظيف في عملياتهم الإنتاجية. وتؤكد الشركة أن تسويق ثاني أكسيد الكربون الجوي تجاريًا يُعدّ الحل الأكثر فعاليةً وقابليةً للتطوير لتحسين البيئة والاقتصاد.

اعتمدت الشركة نهجًا محليًا للغاية في عملها، مما يُخفف من مخاطر سلسلة التوريد ويُقلل من البصمة الكربونية للسوق التقليدية. ومن بين العوامل التي تُميز Aircapture زيادة موثوقيتها، وتحسين معايير الجودة، وانخفاض تكلفتها، وإنتاجها منتجات أنظف ذات انبعاثات أقل بكثير.

حلول Aircapture المُصمَّمة تجعلها جاهزة للتسويق لمجموعة من التطبيقات، بما في ذلك تصنيع المشروبات، والزراعة في البيوت الزجاجية، وغيرها. على سبيل المثال، فهي قادرة على إنتاج ثاني أكسيد الكربون السائل عالي الجودة للمشروبات، مع محتوى منخفض من الأكسجين، بكميات وجداول إنتاج متنوعة.

يمكن أن يُسهم هذا النظام في استبدال المواد الخام كثيفة الانبعاثات اللازمة لتصنيع الوقود الاصطناعي بثاني أكسيد الكربون عالي الجودة والنظيف. كما يُساعد إيركابتشر في إنتاج ثاني أكسيد الكربون في منشآت زراعة عملائه، مما يُساعدهم على تلبية دورة الطلب اليومية وزيادة إنتاجية المحاصيل.

يعد ثاني أكسيد الكربون الناتج عن تقنية Aircapture قابلاً للحقن بشكل دائم في كتل خرسانية أو خرسانة جاهزة، مما يعزز معايير طرق المعالجة السائدة.

ومثل مشروع ماموث، تشارك شركة Aircapture أيضًا في إجراء دراسات وتجارب تساعد على الاستفادة من الحرارة المهدرة والطاقة الخالية من الكربون لعزل ثاني أكسيد الكربون جيولوجيًا من الغلاف الجوي.

وأخيرًا، يمكن أيضًا تحويل ثاني أكسيد الكربون السائل من Aircapture إلى ثلج جاف، مما يلبي احتياجات عملاء التجزئة والنقل والخدمات اللوجستية. يشتهر الثلج الجاف بالمساعدة في شحن البضائع القابلة للتلف وللاستخدامات الصناعية الأخرى.

في أبريل 2022، فازت شركة Aircapture، جنبًا إلى جنب مع شركة تحويل ثاني أكسيد الكربون OCOchem وشركاء آخرين، بجائزة منحة بقيمة 2.93 مليون دولار من وزارة الطاقة الأمريكية لتصميم وهندسة مصنع متكامل لالتقاط ثاني أكسيد الكربون وتحويله في مصنع Nutrien's Kennewick Fertilizer Operations في كينيويك، واشنطن.

وفي معرض حديثه عن المنحة وفوائدها، قال مات أتوود، المؤسس والرئيس التنفيذي لشركة Aircapture:

"إن تقنيتنا المعيارية الموجودة في الموقع والتي تأخذ ثاني أكسيد الكربون من الهواء وتضعه مباشرة في عمليات الإنتاج الخاصة بعملائنا تعالج تحديات المناخ مع تقديم قيمة لعملائنا وهي مناسبة تمامًا لهذا المشروع مع Nutrien."

#2. تقنيات الكربون جرينليت

الشركة الأخرى التي قامت بعمل جيد بشكل ملحوظ في مجال DAC هي تقنيات الكربون الأخضر. تأسست Greenlyte في عام 2022 على يد اثنين من رواد الأعمال وباحث DAC ذو خبرة عالية، وتقع في مدينة إيسن، وتستمد بشكل كبير من النظام البيئي المحيط بها والذي يضم جامعات تقنية رائدة وعمالقة عالميين في مجال المواد الكيميائية والصناعية والطاقة.

في السنة التشغيلية 2022-23، أكملت Greenlyte بناء أول نموذج أولي للدورة المستمرة وجهاز عرض DAC بوزن 100 طن.

تتضمن رؤيتها المستقبلية بناء عمليات قوية وفعّالة ومربحة على نطاق واسع بحلول عام ٢٠٢٧. وبحلول عام ٢٠٣٥، تسعى الشركة إلى إكمال مهمة "المنصة"، مما يجعل العمليات القوية والفعّالة والمربحة على نطاق واسع واقعًا ملموسًا. وبحلول عام ٢٠٥٠، تسعى جرينلايت إلى زيادة إنتاجها السنوي إلى ١٠٠ طن متري، وأن تصبح رائدة عالمية في مجال مُحَوِّلات التحلل الرقمي.

من أهم مزايا شركة Greenlyte التي تجعلها خيارًا مناسبًا لريادة تقنية التقاط ثاني أكسيد الكربون (DAC) هي عملية التقاط ثاني أكسيد الكربون منخفضة الطاقة والتكاليف الرأسمالية. يُستخرج الغاز من تيارات الغاز، وتحديدًا من الهواء المحيط. ويؤدي التحويل اللاحق لثاني أكسيد الكربون والهيدروجين إلى استخلاص هيدروكربونات تُضيف قيمة إلى العملية وتجعل هذه التقنية مربحة.

تُحسّن جرينلايت تقنيتها بشكل أكبر من خلال اعتماد نهج دوري كامل، حيث يُعاد توليد المادة الماصة المستخدمة في التحليل الكهربائي، ثم تُستخدم لاحقًا في عملية الامتصاص. وقد سُجِّلت براءة اختراع جرينلايت للعديد من معايير العملية، بما في ذلك الامتصاص في محلول ماص سائل، والترسيب على شكل بيكربونات الهيدروجين، والامتصاص بالتحليل الكهربائي.

في مارس 2024، شركة Greenlyte Carbon Technologies أغلق جولة ما قبل السلسلة A بقيمة 10.5 مليون يورو. بالإضافة إلى المشاركة الكبيرة لجميع المستثمرين، وهم Earlybird Venture Capital، وGreen Generation Fund، وCarbon Removal Partners، وعضو مجلس الإدارة الدكتور أودو جونغ، انضمت شركة Partech إلى مجموعة المستثمرين.

يؤكد التمويل على صحة الجر الذي تمكنت Greenlyte من تحقيقه مؤخرًا في شكل شراكات واتفاقيات شراء عالية القيمة. فازت الشركة بمنحتين من الصندوق الأوروبي للتنمية الإقليمية، وقد جمعت الآن أكثر من 20 مليون يورو من الأسهم والمنح مجتمعة منذ إنشائها قبل 18 شهرًا.

أثناء شرحه لأهمية الأموال التي تم جمعها، قال فلوريان هيلدبراند، الرئيس التنفيذي والمؤسس المشارك لشركة Greenlyte: "مع الأموال الجديدة، سنكون قادرين على تنمية فريقنا من 30 إلى 50 شخصًا، مما يسمح لنا بتنفيذ تطوير التكنولوجيا ونشرها في بالتوازي مع دخولنا السريع إلى السوق، وتسريع عملية التوسع لدينا وخفض التكاليف بسرعة أكبر. الجولة هي دليل على طموحنا لبناء بطل عالمي في DAC بسرعة.

المستقبل مع تقنيات التقاط الهواء المباشر الأكثر كفاءة

لقد أدركت الحكومات في جميع أنحاء العالم فوائد تقنيات الالتقاط المباشر للهواء. ونتيجة لذلك، بدأوا في دعم وتشجيع مشاريع لجنة المساعدة الإنمائية بأفضل الطرق الممكنة.

على سبيل المثال، خصصت وزارة الطاقة في الولايات المتحدة ما يصل إلى ثلاثة من مكاتبها، الطاقة الأحفورية وإدارة الكربون، ومظاهرات الطاقة النظيفة، ووكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة - الطاقة، لمهمة دعم أبحاث احتجاز الهواء المباشر. التنمية، والتظاهر. يحتوي هذا البحث على العديد من الجوانب، بما في ذلك استكشاف العلوم والتكنولوجيا وراء المواد والمواد الكيميائية والعمليات البيوكيميائية والجيولوجية المرتبطة باحتجاز ثاني أكسيد الكربون وتحويله وعزله.

واحدة من المبادرات الأكثر شعبية في هذا المجال كانت مبادرة الكربون السلبي- دعوة للابتكار في مسارات إزالة ثاني أكسيد الكربون التي ستلتقط ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي وتخزنه بمقاييس تبلغ مليار طن بأقل من 2 دولار للطن المتري الصافي من مكافئ ثاني أكسيد الكربون.

ومن المؤكد أن مثل هذه الجهود، مقترنة بالاستثمارات في القطاع الخاص، من شأنها أن تساعد في تحقيق تقدم كبير ليس فقط في رفع المستوى ولكن أيضًا في جعل هذا المستوى في متناول الصناعة ومنتجي ثاني أكسيد الكربون في جميع أنحاء العالم.

انقر هنا للحصول على قائمة بأفضل مخزونات احتجاز الكربون.