خلية لاستخراج الكربون من البحر تزيل ترسباتها تلقائيا
أزالت خلية كهروكيميائية عكسية ثاني أكسيد الكربون المذاب من مياه بحر محاكية، ثم نظفت 86% من ترسباتها المعدنية في الدورة التالية. حافظ اختبار من أربع دورات على ثبات كثافة الطاقة، لكن المقاومة الكهربائية ما تزال أعلى بنحو 100 مرة من المستوى العملي.
الخلاصة السريعة
صنع فريق من جامعة ميشيغان خلية تدفق كهروكيميائية تستخرج ثاني أكسيد الكربون المذاب من مياه بحر محاكية، ثم تستخدم مرحلة التشغيل الحمضية التالية لإذابة معظم الترسبات المعدنية التي تكوّنت في المرحلة القلوية. تعالج النتيجة مشكلة صيانة قد تضعف أنظمة استخلاص الكربون من المحيط، لكنها ما تزال اختبارا مخبريا من أربع دورات.
تحتوي مياه المحيط على كربون مذاب يفوق ما في الغلاف الجوي، لكن استخراجه كهروكيميائيا يغيّر درجة حموضة الماء. وقد يؤدي هذا التغير إلى تغطية الأقطاب بترسبات الكالسيوم والمغنيسيوم. في الدراسة المحكمة الجديدة، جعل الباحثون دورة التشغيل نفسها تنظف الجهاز.
كيف تعمل الخلية العكسية؟
تضع المنظومة غشاء لتبادل الأيونات بين لوحين للتدفق ارتفاع كل منهما ثمانية سنتيمترات. في مرحلة التحميض، يخفض الهيدروجين المزوّد عبر قطب مسامي الرقم الهيدروجيني في جانب مياه البحر إلى 4، ما يساعد على تحرير ثاني أكسيد الكربون وجمعه. وعند عكس قطبية الخلية يرتفع الرقم إلى 10.7، ويتجدد الهيدروجين ويعود ملح الأكسدة والاختزال إلى حالته الأصلية لإعادة استخدامه.
تنتج المرحلة القلوية ترسبات، لكن المرحلة الحمضية التالية تذيب معظمها. وأضاف الفريق نتوءات بسماكة مليمتر واحد إلى قناة الملح لخلط السائل والوصول إلى كثافة تيار تبلغ 100 ملي أمبير لكل سنتيمتر مربع.
بعدما غطت الترسبات المعدنية ما بين 25% و42% من القطب، خفضتها الدورة التالية إلى نحو 7%، أي أزالت 86% من التراكم من دون غسيل حمضي منفصل.
لماذا يهم التنظيف الذاتي؟
قد تفرض الترسبات إيقاف معدات التقاط الكربون لتنظيفها كيميائيا، وقد ترفع الطاقة اللازمة لكل طن من ثاني أكسيد الكربون مع مرور الوقت. خلال أربع دورات متتالية، حافظ النموذج على ثبات كثافة الطاقة، بينما يقول الباحثون إن عملية مقارنة سابقة فقدت 67% من أدائها بحلول الدورة الرابعة.
إذا أمكن توسيع التقنية فقد تكمل أساليب أخرى مثل جمع الكربون والماء من الهواء. كما يجب التعامل بحذر مع إعادة المياه المعالجة، لأن كيمياء المحيط ونظمه البيئية ليست موردا صناعيا بلا حدود، ولا سيما مع الضرر الموثق بالفعل في الشعاب المرجانية المجهدة.
اختبار الواقع
هذه ليست محطة عاملة لإزالة الكربون من المحيط. استخدم الفريق مياها محاكية صنعت من ملح أحواض السمك، وأكمل أربع دورات متتالية فقط، ولم يثبت تخزين ثاني أكسيد الكربون المستعاد أو استخدامه بصورة دائمة. والأهم أن المقاومة الكهربائية للنموذج كانت أعلى بنحو 100 مرة من المستوى العملي. يقترح الباحثون ألواحا معدنية وتصميما شبه عديم الفجوة، لكن هذه الحلول لم تختبر بعد في النظام.
كيانات وموضوعات موثّقة
المصادر والمراجع3 مصادر
المراجع الخارجية المستخدمة لدعم المعلومات الواردة في هذا المقال.
نشر بواسطة
مكتب نيو تقنية – تقنيات المناخ
فريق تحريري مؤسسي تابع لنيو تقنية
