فناوری‌های کاهنده انتشار کربن در صنعت آهن و فولاد
میزان گازهای دی‌اکسیدکربن و متانِ جو، به عنوان عوامل اصلی افزایش دمای زمین، در حال حاضر در بیشترین مقدار خود در دست‌کم ۸۰۰ هزار سال گذشته هستند و بیش از نیمی از دی‌اکسیدکربن منتشرشده در جو از سال ۱۷۵۰ تابه‌حال، در ۴۰ سال گذشته انتشار یافته است. به همین دلیل، توافق پاریس، به‌منظور محدودکردن تغییرات اقلیمی خواستار کاهش ۱/۵ درجه‌ای گرمایش زمین تا سال ۲۰۳۰ شده است. به طور کلی گرمایش زمین از اثرات کلان‌روندهایی چون «افزایش مصرف انرژی»، «افزایش جمعیت» و «رشد اقتصاد جهانی» است. بدیهی است که ازدیاد جمعیت باعث افزایش نیاز به استفاده از انرژی و در اثر آن ردپای کربنی بیشتر می‌شود.
چین و ایالت متحده با انتشار به ترتیب ۱۰/۰۶ و ۵/۴۱ میلیارد تن دی‌اکسیدکربن در سال ۲۰۱۸ صدرنشین میزان انتشار این گاز بوده‌اند. همچنین طبق پیش‌بینی‌ها، تا سال ۲۰۳۰ میزان سرانه انتشار دی‌اکسیدکربن در جهان ۵۰ درصد افزایش خواهد یافت که عمده آن به علت افزایش مصرف انرژی و رشد اقتصادی در کشورهای درحال‌توسعه خواهد بود. در این میان حدود ۴ درصد از کل دی‌اکسید کربن تولیدی و ۲۲ درصد دی‌اکسید کربن در بخش صنعت در اتحادیه اروپا توسط صنعت فولاد منتشر می‌شود. حدود ۹۰ درصد از تولید کربن در حین فولادسازی مربوط به عملیات بالادستی مانند تولید کک و آهن است. بیشترین میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای نیز توسط ۳۰ کارخانه فولاد صورت می‌گیرد که تقریباً دو سوم فولاد اروپا را تولید می‌کنند. این صنعت تحت فشارهای فزاینده‌ای از طرف اتحادیه اروپا قرار دارد تا میزان کربن تولیدشده در اثر فولادسازی را تا سال ۲۰۵۰ به صفر برساند.
یکی از راهکارهای غلبه بر بحران انتشار دی‌اکسید کربن، استفاده از فناوري‌هاي «جذب، ذخيره‌سازي و مصرف كربن» است. این راهکار از طریق جذب گازهای حاصل از احتراق سوخت‌های فسیلی در مبدأ یا جذب دی‌اکسیدکربن از هوا و انتقال آن به واحدهای صنعتی جهت مصرف یا ذخیره آن در سازندهای زیرزمینی، دی‌اکسیدکربن را کاهش می‌دهد.
نمونه‌ای از روش‌های فناورانه جذب کربن
حلال‌ها
حلال‌ها، رایج ترین فناوری برای جذب کربن هستند. این حلال‌ها، مایعات معین و فرموله‌شده‌ای هستند که به‌صورت انتخابی دی‌اکسیدکربن را از ترکیب سایر گازها جدا می‌کنند. نکته قابل توجه در این بحث ایجاد پیوند شیمیایی دی‌اکسیدکربن با حلال است. برای جداسازی گاز از حلال، به محلول گرما داده که در این‌صورت، گاز آزاد شده و به مراحل ذخیره‌سازی فرستاده شده و حلال، دوباره به چرخه جذب کربن باز می‌گردد.
جاذب‌ها
جاذب‌ها، فناوری دیگری برای جذب دی‌اکسیدکربن و شبیه به حلال‌ها هستند با این تفاوت که در آن‌ها، گاز توسط یک جامد جذب می‌شوند. این جسم جامد، مانند حلال‌ها، بعد از آزادسازی گاز دی‌اکسیدکربن قابل استفاده مجدد برای جذب هستند. البته باید در نظر داشت که فرآیند آزادسازی در این فناوری توسط کاهش فشار یا افزایش دما صورت می‌گیرد. کارآمدی انرژی و نرخ جذب بالا از مزایای این روش است
غشاءها
عملکرد سیستم‌های جذب دی‌اکسیدکربن غشایی، به‌صورت قرارگیری یک غشاء با مواد مهندسی‌شده در مسیر ورود گاز حاوی دی‌اکسیدکربن است. گاز دی‌اکسیدکربن با سرعت بیشتری نسبت به سایر گازها از این غشاء عبور می‌کند. در این راستا، عملکرد این فناوری به سرعت مولکول‌های گازی به نفوذ در مواد غشاء و همچنین انتخاب نوع گاز عبوری توسط غشاء بستگی دارد.
سیستم‌های برودتی
این فرآیند معمولاً حاوی سرمایش ترکیب گازها تا تبدیل آن‌ها به فاز مایع است. سپس، با گرمایش این مایع تا نقطه جوش هر ترکیب، جریان گاز خالص به‌دست می‌آید. باوجود خلوص بالای گازهای به‌دست آمده، این فرآیند انرژی‌بر بوده و به مراحل تبرید، انقباض و انبساط نیاز داشته که اغلب توسط برق انجام می‌شوند. برای جذب کربن توسط این فناوری، جریان ترکیب گاز حاوی کربن، تا تبدیل دی‌اکسیدکربن به یخ خشک سرد می‌شود. سپس محصول به‌دست آمده، فیلتر و فشرده شده و برای ذخیره یا استفاده آماده می‌شود.
احتراق اکسیژنی
در سیستم‌های بر مبنای احتراق اکسیژنی، سوخت با استفاده از اکسیژن تقریباً خالص به‌جای هوا می‌سوزد. ماحصل این احتراق، جریان گاز حاوی دی‌اکسیدکربن و آب بوده که به‌راحتی قابل جدایش است. فناوری احتراق اکسیژن قابلیت پیوند با سیستم قدرت فرابحرانی دی‌اکسیدکربن را دارد. این سیستم با استفاده از گاز دی‌اکسیدکربن داغ با فشار بالا، برق تولید می‌کند. راندمان این عملیات بالا و گاهاً نزدیک به ۱۰۰ درصد است.
جذب مستقیم از هوا
این فناوری، گاز دی‌اکسیدکربن را به‌صورت مستقیم از هوا حذف کرده که باعث کاهش انتشارات گازهای گلخانه‌ای درون هوا می‌شود. این فرآیند قابلیت استفاده در هر مکانی بدون زیرساخت‌های پیچیده را دارد.
