افزایش دمای زمین و تغییرات اقلیمی به یکی از مهمترین دغدغههای جهانی در دهههای اخیر تبدیل شده است. بخش بزرگی از این تغییرات به دلیل افزایش غلظت گازهای گلخانهای در جو رخ داده که مهمترین آنها دیاکسید کربن است.
به گزارش ایسنا، این گاز عمدتاً از سوزاندن سوختهای فسیلی مانند نفت، گاز و زغالسنگ تولید میشود. علاوه بر دیاکسید کربن، مقادیر کمتری از گازهایی مانند متان و اکسید نیتروژن نیز در گرمایش زمین نقش دارند، اما سهم دیاکسید کربن بسیار بیشتر است.
انتشار این گازها را میتوان به انتشار مستقیم در فرآیند استخراج و پالایش، انتشار غیرمستقیم ناشی از تأمین انرژی تأسیسات و همچنین انتشار ناشی از مصرف محصولات نفتی تقسیم کرد. مدیریت جداگانه هر یک از این بخشها میتواند به شناسایی راهکارهای کاهش انتشار کمک کند.
با وجود توسعه انرژیهای تجدیدپذیر و تلاش برای افزایش بهرهوری انرژی، وابستگی جهان به سوختهای فسیلی همچنان بالا است. بر اساس آمار سال ۲۰۲۴، انتشار سالانه دیاکسید کربن ناشی از سوزاندن سوختهای فسیلی به ۳۷/۴ میلیارد تن رسیده است؛ رقمی که نشان میدهد اقدامات فعلی به تنهایی کافی نیستند.
در این شرایط، فناوری جذب، استفاده و ذخیرهسازی کربن به عنوان یک راهکار مکمل مطرح شده است. در این روش دیاکسید کربن پیش از ورود به جو، جمعآوری و سپس به اعماق زمین تزریق میشود تا به طور ایمن و بلندمدت در ساختارهای زمینشناسی محبوس بماند. ترکیب این فناوری با ازدیاد برداشت نفت نیز میتواند همزمان باعث کاهش انتشار و افزایش بهرهوری مخازن نفتی شود.
در همین خصوص، حسین حیدری، محقق دانشکده مهندسی شیمی و نفت دانشگاه تبریز، به همراه یکی از همدانشگاهیهای خود، پژوهشی مروری درباره پیشرفتها، چالشها و چشماندازهای ذخیرهسازی دیاکسید کربن در ساختارهای زیرزمینی انجام دادهاند. آنها در این مطالعه، جنبههای فنی، زیستمحیطی و اقتصادی این فناوری را بررسی کرده و به ظرفیتهای بالقوه ایران در این حوزه پرداختهاند.
روش این پژوهش از نوع مطالعه مروری بوده است. پژوهشگران با بررسی نتایج آزمایشهای آزمایشگاهی، مدلسازیهای رایانهای و پروژههای میدانی انجامشده در نقاط مختلف جهان، تلاش کردهاند تصویری جامع از وضعیت کنونی فناوری ذخیرهسازی دیاکسید کربن ارائه دهند.
در این نوع مطالعات، به جای انجام آزمایش جدید، یافتههای پژوهشهای پیشین گردآوری و تحلیل میشود تا نقاط قوت، ضعف و مسیرهای آینده مشخص شود. هدف از این کار، ارائه راهکارهایی برای پژوهشگران، سیاستگذاران و فعالان صنعتی جهت توسعه این فناوری بوده است.
نتایج این بررسی نشان میدهند که فعالیتهای انسانی، بهویژه سوزاندن سوختهای فسیلی و نابودی جنگلها، عامل اصلی افزایش گازهای گلخانهای هستند. بیش از ۷۵ درصد انتشار گازهای گلخانهای جهان و حدود ۹۰ درصد انتشار دیاکسید کربن به مصرف سوختهای فسیلی مربوط میشود.
در چنین شرایطی، ذخیرهسازی زیرزمینی دیاکسید کربن به عنوان راهکاری عملی و رو به گسترش مطرح شده است. مطالعات جهانی نشان میدهند این فناوری میتواند به شکلی ایمن و پایدار، حجم قابل توجهی از دیاکسید کربن را در لایههای زمین محبوس کند.
پژوهشگران همچنین تأکید میکنند که پایداری این ذخیرهسازی به سازوکارهای مختلف به دام افتادن دیاکسید کربن بستگی دارد. این سازوکارها شامل به دام افتادن ساختاری در زیر لایههای نفوذناپذیر، به دام افتادن مویینگی در فضاهای ریز سنگ، انحلال در آبهای زیرزمینی و در نهایت تبدیل به مواد معدنی پایدار است. ترکیب این فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی میتواند ایمنی بلندمدت ذخیرهسازی را تضمین کند. بررسی پروژههای میدانی در جهان نیز نشان داده که با ارزیابی دقیق ظرفیت مخزن، قابلیت تزریق و پایش مستمر، خطر نشت به حداقل میرسد.
در بخش تکمیلی این پژوهش که نتایج آن در «فصلنامه مهندسی گاز ایران» وابسته به انجمن مهندسی گاز ایران منتشر شدهاند، انواع ساختارهای مناسب برای ذخیرهسازی معرفی شدهاند؛ از جمله مخازن نفت و گاز تخلیهشده، سفرههای آب شور عمیق، لایههای زغالسنگ غیرقابل استخراج، سازندهای بازالتی و حتی ساختارهای نمکی. هر یک از این گزینهها فرصتها و چالشهای خاص خود را دارند. استفاده از مدلسازیهای پیشرفته برای پیشبینی رفتار مخزن و همچنین بهکارگیری هوش مصنوعی برای بهینهسازی عملیات، از جمله روندهای نوین در این حوزه به شمار میروند.
این مطالعه همچنین به ظرفیتهای ایران اشاره میکند. وجود بیش از ۲۰۰ میدان نفتی، که حدود ۶۰ مورد آنها در مراحل پایانی بهرهبرداری هستند، فرصت مناسبی را برای تزریق و ذخیرهسازی دیاکسید کربن فراهم میکند. برآوردها نشان میدهند ظرفیت بالقوه ذخیرهسازی در کشور بین ۵۰ تا ۸۰ میلیارد تن است؛ رقمی که میتواند انتشار صنعتی کشور را برای چند دهه پوشش دهد. با این حال، نیاز به چارچوبهای قانونی، سرمایهگذاری زیرساختی، دادههای دقیق زمینشناسی و تربیت نیروی متخصص از جمله چالشهای پیشرو است.
در انتها باید اشاره کرد که بنا بر نظر مجریان این تحقیق، توسعه این فناوری علاوه بر مزایای زیستمحیطی میتواند فرصتهای شغلی جدیدی را در حوزههای مهندسی، ساختوساز، حملونقل و بهرهبرداری ایجاد کند.