مجلس البحوث الوطني الإسباني يُحقق نجاحًا في احتجاز ثاني أكسيد الكربون من خلال عملية الكربنة- الكلسنة

قدمه المكتب الإسباني للبراءات والعلامات التجارية

انبعاثات ثاني أكسيد الكربون: واحدة من أكبر المشاكل التي تواجه كوكبنا

تتسبب انبعاثات ثاني أكسيد الكربون وتراكمها في الغلاف الجوي في الاحتباس الحراري العالمي وارتفاع لاحق في متوسط درجة حرارة الغلاف الجوي والمحيطات على الأرض.

ووفقًا للتقرير الخاص الأخير حول الاحتباس الحراري العالمي بمقدار 1.5 cº الذي أصدرته الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ، التي أنشأتها المنظمة العالمية للأرصاد الجوية وبرنامج الأمم المتحدة للبيئة، لا يزال احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه أداة رئيسية في التخلص من الكربون في القطاعات الصناعية التي يصعب تزويدها بالكهرباء (مثل صناعات الأسمنت والصلب) وتحقيق انبعاثات سلبية في عمليات معينة مدعومة بالكتلة الحيوية المتجددة.

رواد عالميون في تفاعلات عكسية ذات درجة حرارة عالية جدًا لاحتجاز ثاني أكسيد الكربون

تتطلب عملية احتجاز ثاني أكسيد الكربون فصله عن الغازات الأخرى المنبعثة خلال العمليات الصناعية لتخزينها لاحقا في باطن الأرض في حقول النفط أو الغاز الناضبة في ظروف فوق حرجة. ويمكن أيضًا استخدام جزء صغير من تدفق ثاني أكسيد الكربون المحتجز لتشغيل عمليات تصنيع جديدة للمنتجات التي تحتوي على الكربون، وبالتالي تجنب استخراج الوقود الأحفوري القابل للاحتراق لهذا الغرض.

وتعتمد إحدى عيّنات عمليات احتجاز ثاني أكسيد الكربون الواعدة للغاية على تفاعل الكربنة- الكلسنة العكسي لأكسيد الكالسيوم/ كاربونات الكالسيوم (CaO/CaCO3)، حيث يتم استخدام أكسيد الكالسيوم (CaO) لاحتجاز ثاني أكسيد الكربون على شكل كربونات الكالسيوم (CaCO3) من أجل تحريره لاحقًا عبر كلسنة كربونات الكالسيوم (CaCO3) في ظروف ذات تركيزات عالية من ثاني أكسيد الكربون (حرق مادة قابلة للاشتعال مع ثاني أكسيد الكربون النقي أو توفير الحرارة للأرمد بشكل غير مباشر).

إن تطبيق هذه التفاعلات العكسية ذات درجة حرارة عالية جدًا من أجل تطوير عمليات ذات كفاءة في استخدام الطاقة هو حديث نسبيًا. وكان مجلس البحوث الوطني الإسباني أحد الرواد العالميين في هذا المجال، سواء في معهد العلوم والتكنولوجيا القائمة على الكربون أو في معهد كيمياء الكربون.

وأزهرت سنوات البحث العديدة في شكل براءات اختراع وعمل علمي ومحطة La Pereda التجريبية.

وبعد عدة سنوات من البحث الأساسي، تقدم المجلس في عام 2002 بطلب للحصول على براءة اختراع (ES2192994A1) بشأن استخدام الحرارة المتولدة في غرفة الاحتراق أثناء التفاعل الماص للحرارة، للأرمد لإعادة تدوير المواد الماصة باستخدام جدران معدنية تفصل غرفة الاحتراق عن الأرمد أو من خلال تحريك نفايات خاملة بين الغرفتين.

وكان المجلس مصدراً لستة براءات اختراع نشطة توسع نطاقها دولياً فضلا على حيازته لعمليات جديدة متقدمة أو على عمليات قائمة محسّنة.

ونشر باحثو المجلس العديد من الأعمال العلمية الأكثر استشهادًا في هذا المجال، بما في ذلك النتائج الأولى في العالم من محطة تجريبية مستمرة بقوة 30 كيلوواط. وقد أدى ذلك إلى إنشاء مجموعة المصالح الاقتصادية AIE LA PEREDA بين المجلس و ENDESA وHUNOSA، وهما مؤسستان إسبانيتان تنشطان في قطاع الطاقة، لتطوير هذه التكنولوجيات وتنفيذها في محطة بقوة 1.7 ميغاواط في La Pereda ( أسطوريا، إسبانيا / الصورة المرفقة(.

وحصلت مؤسسة Foster Wheeler الأمريكية الشمالية فيما بعد على نسبة من حقوق الاستغلال لهذه التكنولوجيات، حيث عملت كخبير تقني في مشروع AIE LA PEREDA.

إن محطة La Pereda التجريبية هي الأكبر والأكثر نشاطًا في العالم في مجال الكربنة-الكلسنة، بعد حيازتها على عقود جارية نُفذت من 2009 إلى 2019، كما تراكم أكثر من 4000 ساعة من الاختبار.

واستحدث بالتوازي مُتغير العملية بشأن الكتلة الحيوية (ES2339733A1، المملوكة لمؤسسة Naturgy)، والذي يجعل توليد الكهرباء ممكنا بانبعاثات سلبية، في محطة تجريبية بقدرة 400 كيلوواط في محطة الطاقة الحرارية في لا روبلا (ليون، إسبانيا).

وفي السنوات الأخيرة، تراجع الاهتمام بتكنولوجيات احتجاز الكربون وتخزينه في قطاع توليد الكهرباء في جميع أنحاء أوروبا، بالرغم من النجاح الكبير واختراق سوق الكهرباء المتجددة. ومع ذلك، لا تزال تكنولوجيات الكربون وتخزينه تمثل أولوية في أوروبا داخل القطاعات الصناعية التي يصعب تزويدها بالكهرباء، مثل صناعة الأسمنت (حيث يقوم المجلس بإجراء البحوث في إطار مشروع Cleanker) وصناعة الصلب إذ سيوسع المجلس نطاق تكنولوجيته الحاصلة على براءة اختراع (PCT/ES2010/070585) في محطة ArcelorMittal لتصل إلى مستوى 7 من التأهب التكنولوجي، كجزء من مشروع C4U الأوروبي.

المجلس الوطني للبحوث الإسبانية (Consejo Superior de Investigaciones Científicas) هو وكالة حكومية للبحث العلمي والتطوير التكنولوجي في إسبانيا. ويرمي إلى تشجيع وتنسيق وتطوير ونشر البحوث العلمية والتكنولوجية متعددة التخصصات من أجل المساهمة في تقدم المعرفة والتنمية الاقتصادية والاجتماعية والثقافية.

ويقوم المجلس، من خلال مراكزه البالغ عددها 120 مركزًا الموزعة في جميع أنحاء إسبانيا، بإجراء البحوث في شتى المجالات العلمية والتكنولوجية. والمجلس الذي يحتل المرتبة الأولى من حيث تقديم طلبات البراءة في إسبانيا، ما فتئ يقدم طلبات الحصول على براءات اختراع أوروبية وبراءات دولية (طلبات بموجب معاهدة التعاون بشأن البراءات) أكثر من أي هيئة أخرى في إسبانيا، كما يتوفر على ثالث أكبر عدد من براءات الاختراع الأوروبية على مستوى جميع الهيئات العامة الأوروبية.

وفي السنوات الخمس الماضية، رخّص المجلس 437 تكنولوجيا لاستغلال السوق، منها 216 تكنولوجيا محمية بموجب براءات اختراع.