الاستدامة
مرفق ماموث يرفع المستوى لتقنيات التقاط الهواء المباشر
تعرف وزارة الطاقة في حكومة الولايات المتحدة المهمة الحيوية لتقنية تقنية التقاط الهواء المباشر بأنها “شكل من أشكال إزالة ثاني أكسيد الكربون يلتقط CO2 من الهواء المحيط أو الهادئ. يمكن بعد ذلك تخزين ثاني أكسيد الكربون المفصول بشكل دائم عميقًا تحت الأرض، أو يمكن تحويله إلى منتجات.”
وفقًا للتقديرات المتاحة، من المتوقع أن يشهد حجم سوق التقاط الهواء المباشر نموًا هائلًا 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. وهذا يترجم إلى معدل نمو سنوي مركب يزيد عن 72٪، أي نمو يقارب 30 مرة خلال ست سنوات.
لكن ما الذي يدفع هذا النمو لتقنيات DAC؟ إزالة ثاني أكسيد الكربون تهدف إلى خفض درجة الحرارة العالمية. فثاني أكسيد الكربون يحجز الحرارة بامتصاص ضوء الشمس الذي يُعاد إشعاله من سطح الأرض على شكل موجات تحت حمراء. وعلى عكس الأكسجين والنيتروجين اللذين لا يتداخلان مع الموجات تحت الحمراء، فإن ثاني أكسيد الكربون يمتص الطاقة تحت الحمراء.
كجزء من عملية الامتصاص هذه، تمر الطاقة تحت الحمراء عبر اهتزازات وتُعاد انبعاثها في جميع الاتجاهات. يخرج نصف هذه الطاقة إلى الفضاء، بينما يعود النصف الآخر إلى الأرض على شكل حرارة، مما يساهم في ما يُسمى “ظاهرة الاحتباس الحراري”، وفقًا للعلماء.
إزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي سيساعدنا على التخلص من تهديد الاحتباس الحراري المتصاعد وارتفاع درجات الحرارة عالميًا.
بينما توجد طرق عديدة لمكافحة هذا التهديد، يبرز التقاط الهواء المباشر بفضل مزاياه في تأثيره على موارد الأرض.
على سبيل المثال، استهلاك الطاقة في هذه التقنية ليس “بسيطًا”. وفقًا للتقديرات، فإن الوصول إلى قدرة التقاط تتراوح بين 7-9 ملايين طن سنويًا في الولايات المتحدة بحلول عام 2030 سيستهلك 0.3-0.4٪ من إنتاج الكهرباء الحالي في الولايات المتحدة.
هذه التقنية لا تتطلب استيلاءً على الأراضي الصالحة للزراعة. كما قد ينخفض استهلاكها للمياه بشكل ملحوظ مع تطور أنظمة DAC الصلبة ذات الماصة الصلبة.
فوائد أنظمة DAC وإمكانيتها في خدمة الكوكب ألهمت الكثيرين لتطوير حلول DAC مبتكرة ومحسّنة. في الآونة الأخيرة، تُعد شركة Climeworks واحدة من الشركات التي قامت بأعمال متميزة في هذا المجال. وقد أطلقت مؤخرًا أحدث منشآتها: ماموث.
في الفقرات القليلة التالية، سنستعرض ما يخص هذا المرفق، الذي يقع في آيسلندا، ويُزعم أنه أكبر بحوالي عشرة أضعاف من منشأة Orca السابقة لشركة Climeworks.
مرفق ماموث من Climeworks: ما الذي يخطط لتحقيقه؟
الهدف الأساسي من إنشاء مرفق ماموث كان تلبية الطلب المتزايد على مشاريع DAC أكثر. وتدعي الشركة أن المرفق الجديد سيساعدها على توسيع طاقتها “من آلاف الأطنان إلى عشرات الآلاف سنويًا—إنجاز مهم على الطريق نحو قدرة ميغاطن بحلول 2030 وجيغاطن بحلول 2050.”
قبل الخوض بعمق في فهم كيفية تنفيذ Climeworks لهذه المهمة، دعونا نلقي نظرة على بعض الجوانب التشغيلية لفهم دوافع حجمها وطموحها.
المشروع الآن في مرحلة التشغيل المستمر ويستمر في رؤيته للتوسع. يقع في هيلسهييدي، آيسلندا، وقد تصل طاقة المرفق السنوية، وفقًا لتصميمه، إلى 36,000 طن من CO₂. بينما سيساعد المرفق، على المستوى الأساسي، في توفير الخبرة الهندسية والتشغيلية لتوسعة Climeworks بمقدار 10 أضعاف، سيضيف قيمة من خلال تطوير سلاسل الإمداد وتوفير قدرة إضافية عالية الجودة لإزالة الكربون إلى السوق.
بدأ حفر المرفق قبل 18 شهرًا، بالتحديد في 28 يونيو 2022. وفي الوقت الحالي، تُفيد الشركة بأن بنية المرفق التحتية قد تم إنشاؤها بنجاح، مع تشغيل 90٪ من الأنظمة، بما في ذلك شريك التخزين Carbfix.
أثناء الحديث عن الرؤية التي دفعت هذا التوسع، قال كريستوف جيبالد، المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي المشارك لشركة Climeworks:
“استنادًا إلى أكثر منحنيات التوسع نجاحًا، يعني الوصول إلى جيغاطن بحلول 2050 تقديم قدرة ميغاطن بحلول 2030. لم يُبْنَ أحدٌ ما نبنيه في DAC، ونحن متواضعون وواقعيون في أن الطريقة الأكثر تأكيدًا للنجاح هي تشغيل التقنية في العالم الحقيقي بأسرع ما يمكن ونشرها بلا هوادة.”
وبينما يوضح ما يعنيه هذا المرفق وتداعياته، قال يان ورزباخر، المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي المشارك لشركة Climeworks:
“إن وجود البنية التحتية الأساسية وتشغيلها خلال 18 شهرًا فقط يُظهر قدرة Climeworks على التوسع بسرعة، مع دورات تطوير سريعة، على طريقها نحو قدرة جيغاطن بحلول 2050.”
لكن كيف تخطط الشركة للسير في هذا الطريق من ميغاطن إلى جيغاطن؟ دعونا نحاول الفهم.
كيف سيعمل المرفق؟
يحتوي مرفق Climeworks ماموث على قاعة معالجة في مركزه، تُستخدم لمعالجة وتكييف ثاني أكسيد الكربون الملتقط قبل تخزينه تحت الأرض. تتضمن العملية تنقية وتكثيف ثاني أكسيد الكربون قبل أن يُذاب في الماء ويُخزن تحت الأرض بواسطة Carbfix، حيث يتحول إلى حجر عبر طريقة التمعدن. إلى جانب الوحدات التشغيلية، ستضم قاعة المعالجة غرف تحكم ومكاتب ومركزًا للزوار.
تماشيًا مع السعة المتوقعة، سيضم مرفق ماموث 72 حاوية جمع لالتقاط CO₂ من الهواء، بينما تتألف Orca من ثماني حاويات جمع.
بالإضافة إلى ذلك، يضم مرفق ماموث أيضًا قاعة صيانة تهدف إلى تحسين الكفاءة عند الحاجة إلى أعمال الصيانة.
عند الحديث عن فلسفة تشغيل المرفق، صرح دوغلاس تشان، الرئيس التنفيذي للعمليات في Climeworks:
“إنه يوضح جيدًا نهج Climeworks في قيادة صناعة DAC: تسارع مستمر مع إضفاء أقصى معايير التشغيل الصارمة إلى الواقع.”
عدة شركات أخرى نشطة في مجال DAC. في الفقرات القادمة، سنناقش بعضًا من هذه الشركات.
#1. Aircapture
تتضمن الوظيفة الفريدة لشركة Aircapture تثبيت وحدات DAC معيارية في مواقع تصنيع عملائها، مما يخلق إمدادًا مباشرًا من CO₂ النظيف في عملية الإنتاج. وتدعي الشركة أن تسويق ثاني أكسيد الكربون الجوي أصبح الحل الأكثر فاعلية وقابلية للتوسع لتحسين البيئة والاقتصاد.
اعتمدت نهجًا محليًا فائقًا في عملها، مما يقلل مخاطر سلاسل الإمداد ويقضي على البصمة الكربونية للسوق التقليدية. من بين العوامل التي تجعل Aircapture مميزة هي موثوقيتها المتزايدة، معايير الجودة المحسنة، انخفاض التكلفة، والمنتجات الأنظف مع انبعاثات منخفضة بشكل كبير.
توفر حلول Aircapture جاهزة للسوق لمجموعة من سيناريوهات التطبيق، بما في ذلك تصنيع المشروبات والزراعة داخل الصوب وغيرها. على سبيل المثال، تستطيع إنتاج ثاني أكسيد الكربون السائل المناسب للمشروبات بمحتوى منخفض من الأكسجين بأحجام وجداول إنتاج مختلفة.
يمكنها المساعدة في استبدال المواد الخام ذات الانبعاثات العالية المطلوبة لتصنيع الوقود الصناعي بثاني أكسيد كربون نظيف وعالي الجودة. كما تساعد Aircapture في إنتاج ثاني أكسيد الكربون في مرافق عملائها المتنامية، مما يساعد العملاء على تلبية دورة الطلب اليومية وتعزيز غلات المحاصيل.
يُحقن ثاني أكسيد الكربون من Aircapture بشكل دائم في كتل الخرسانة أو الخرسانة الجاهزة، مما يعزز معايير طرق المعالجة الحالية.
مثل مشروع ماموث، تشارك Aircapture أيضًا في إجراء دراسات وتجارب تستفيد من الحرارة المهدرة والطاقة الخالية من الكربون لتخزين ثاني أكسيد الكربون جيولوجيًا من الغلاف الجوي.
أخيرًا، يمكن تحويل ثاني أكسيد الكربون السائل من Aircapture إلى ثلج جاف، يلبي احتياجات عملاء التجزئة والنقل واللوجستيات. يُعرف الثلج الجاف بدوره في شحن البضائع القابلة للتلف واستخداماته الصناعية الأخرى.
في أبريل 2022، فازت Aircapture، إلى جانب شركة تحويل ثاني أكسيد الكربون OCOchem وشركاء آخرين، بمنحة $2.93 مليون من وزارة الطاقة الأمريكية لتصميم وهندسة محطة متكاملة لالتقاط وتحويل ثاني أكسيد الكربون تُقَع بجوار مصنع عمليات الأسمدة لشركة Nutrien في كينويك، واشنطن.
عند الحديث عن المنحة وفوائدها، صرح مات أتود، مؤسس ورئيس شركة Aircapture:
“تقنيتنا المعيارية في الموقع التي تلتقط CO2 من الهواء وتضعه مباشرةً في عمليات إنتاج عملائنا تُعالج تحديات المناخ مع تقديم قيمة لعملائنا وتُعد ملائمة تمامًا لهذا المشروع مع Nutrien.”
#2. Greenlyte Carbon Technologies
شركة أخرى قامت بعمل مميز في مجال DAC هي Greenlyte Carbon Technologies. تأسست في عام 2022 على يد رائدين متسلسلين وباحث DAC ذو خبرة عالية، وتقع Greenlyte في إيسن، وتستفيد بشكل كبير من نظامها البيئي المحيط الذي يضم جامعات تقنية رائدة وعمالقة كيميائيين وصناعيين وطاقة عالميين.
في السنة التشغيلية 2022-23، أكملت Greenlyte بناء أول نموذج أولي لدورة مستمرة ومُظهر DAC بقدرة 100 طن.
رؤيتها للمستقبل تشمل بناء عملية قوية وفعّالة ومربحة على نطاق ملحوظ بحلول 2027. بحلول 2035، تريد الشركة إكمال مهمة “التنظيم المنصات”، وجعل العمليات القوية والفعّالة والمربحة على نطاق ملحوظ حقيقة واقعة. وبحلول 2050، تسعى Greenlyte إلى رفع إنتاجها السنوي إلى 100 ميغاطن وتصبح رائدة عالمية في مجال DAC.
إحدى المزايا الأساسية لـ Greenlyte التي تجعلها حالة مناسبة لقيادة DAC هي عمليتها منخفضة الطاقة ومنخفضة رأس المال لالتقاط واستخدام ثاني أكسيد الكربون. يُستخرج الغاز من تدفقات الغاز، أي الهواء المحيط تحديدًا. يؤدي التحويل اللاحق لثاني أكسيد الكربون والهيدروجين إلى استخراج الهيدروكربونات التي تضيف قيمة للعملية وتجعل التقنية مربحة.
تحسن Greenlyte تقنيتها أكثر عبر اعتماد نهج دوري كامل، حيث يُعاد تجديد الماصة المستخدمة في التحليل الكهربائي وتُستَخدم لاحقًا للامتصاص. عدة معايير عملية، بما في ذلك الامتصاص في محلول ماص سائل، الترسيب ككربونات هيدروجين، وإزالة الامتصاص عبر التحليل الكهربائي، لديها براءة اختراع مملوكة لـ Greenlyte.
في مارس 2024، أغلقت Greenlyte Carbon Technologies جولة تمويل ما قبل السلسلة A بقيمة 10.5 مليون يورو. بالإضافة إلى مشاركة جميع المستثمرين، وهم Earlybird Venture Capital، Green Generation Fund، Carbon Removal Partners، وعضو مجلس الإدارة د. أودو يونغ، انضم Partech إلى مجموعة المستثمرين.
يؤكد التمويل صحة الجذب الذي حققته Greenlyte مؤخرًا من خلال الشراكات واتفاقيات الشراء ذات القيمة العالية. فازت الشركة بمنحتي تمويل من الصندوق الأوروبي للتنمية الإقليمية، وقد جمعت الآن أكثر من 20 مليون يورو في أسهم ومنح منذ تأسيسها قبل 18 شهرًا.
عند شرح أهمية الأموال التي تم جمعها، صرح فلوريان هيلدبراند، الرئيس التنفيذي والمؤسس المشارك لشركة Greenlyte:
“مع الأموال الجديدة، سنتمكن من توسيع فريقنا من 30 إلى 50 شخصًا، مما يسمح لنا بتنفيذ تطوير التكنولوجيا والنشر بالتوازي مع تسريع دخولنا إلى السوق، وتسريع توسيع نطاقنا، وخفض التكاليف بشكل أسرع. هذه الجولة دليل على طموحنا لبناء بطل عالمي في مجال DAC بسرعة.”
المستقبل مع تقنيات التقاط الهواء المباشر الأكثر كفاءة
أدركت الحكومات حول العالم فوائد تقنيات التقاط الهواء المباشر. نتيجة لذلك، بدأت تدعم وتشجع مشاريع DAC بأفضل الطرق الممكنة.
على سبيل المثال، خصصت وزارة الطاقة في الولايات المتحدة ثلاثة من مكاتبها—الطاقة الأحفورية وإدارة الكربون، عروض الطاقة النظيفة، والوكالة المتقدمة لمشروعات البحث في الطاقة (ARPA-E)—لمهمة دعم أبحاث وتطوير وعروض التقاط الهواء المباشر. تشمل هذه الأبحاث جوانب متعددة، بما في ذلك استكشاف العلوم والتقنيات وراء المواد والكيماويات والعمليات البيوكيميائية والجيوكيميائية المرتبطة بالالتقاط والتحويل وتخزين CO2.
إحدى المبادرات الأكثر شهرة في هذا المجال هي مبادرة “الضربة السلبية للكربون”—دعوة للابتكار في مسارات إزالة ثاني أكسيد الكربون التي ستلتقط CO2 من الغلاف الجوي وتخزنه على نطاق مليار طن بأقل من 100 دولار لكل طن متري صافي من مكافئ CO2.
مثل هذه الجهود، إلى جانب الاستثمارات في القطاع الخاص، ستساعد بالتأكيد على تحقيق تقدم كبير ليس فقط في رفع المستوى، بل أيضًا في جعل المستوى متاحًا للصناعات ومنتجي ثاني أكسيد الكربون حول العالم.
