لا يتأثر المحيط بالتغيّر المناخي فقط؛ وإنما يمكن أن يكون جزءًا لتعديله

الاحتجازُ المباشِر لكربون المحيط (DOC) هو شكلٌ ناشِئٌ من تكنولوجيا الانبعاثاتِ السلبية، وهي ذات مزايا لمنافستها البريّة -الاحتجاز المباشر للهواء-؛ لقدرتها على تجنبِ استخدامِ الأراضي.

كما يمكن لها أن تقترنَ بشكلٍ ملائم مع الرياح البحريةِ وتخزين غاز ثنائي أوكسيد الكربون في عرض البحر.

كاثرين هورنبوستل Katherine Hornbostel، أستاذٌ مساعد في الهندسة الميكانيكية وعلم المواد في جامعة بيتسبرغ مدرسة سوانسون للهندسة University of Pittsburgh Swanson School of Engineering، وهي مشهورةٌ في حقلِ تكنولوجيا احتجاز الكربون، كانت تتعاون بنشاطٍ مع الأستاذ المساعد تاغبو نيبّا Tagbo Niepa في قسم الهندسة البترولية والكيميائية لجامعة بيتسبرغ؛ لتطوير حلولٍ مبكترةٍ لاحتجاز كربون المحيط.

نشر الفريق ورقتين بحثيتين:

“إثبات احتجاز كربون المحيط باستخدام مذيبات مغلفة”

“وإثبات احتجاز كربون المحيط باستخدام موصلات الألياف الغشائية المجوفة” في دورية الهندسة الكيميائية Chemical Engineering Journal.

يثبتُ هذان البحثان تجريبيَّا وحوسبيًّا كيف يمكن لنمطين من الموصِلات الغشائية -المذيبات المغلفة وموصلات الألياف الغشائية المجوفة- أن تزيلَ غاز ثنائي أكسيد الكربون من المحيط.

تقول هورنبوستيل: “أن الموصِلات الغشائية هي الهيئة التي تبدو عليها تمامًا”، وهي أغشية تجعل سائلين يلامسان بعضهما.

“في هذه الحالة، نحن نجمع بين ماء المحيط والمذيب إذ يتخذُ كل منهما جانبًا مقابل للآخر”.

وقد اختبر الفريق نمطين من الموصِلات الغشائية: الألياف المجوفة والمذيبات المغلفة.

والفرق الأكبر بين هذين التقنيتين هو شكل كل منهما، فالموصِلات الغشائية الليفية تشبه القشّ، في حين أن المذيبات المغلفة تشبه الكافيار، وفيما عدا ذلك فإنهما متطابقتان في طريقة العمل.

تشرح هورنبوستل: “إن الفكرة منهما الحصول على مساحة سطحية عالية وحقيقية من التلامس بين ماء البحر والمذيب، فكلما كانت مساحة السطح أكبر، كان معدل إزالة ثنائي أوكسيد الكربون أفضل”.

تأرجح مياه البحر

سيرغبُ ثاني أوكسيد الكربون بالمرور عبر الغشاء باتجاه المذيب، المصنوع من محلول الصوديوم والذي يتفاعل مع ثاني أوكسيد الكربون، وعندما يتصل ماء البحر مع المذيب، فإن ثاني أوكسيد الكربون سيتفاعل وينفصل عن ماء البحر.

ومن ثم يجب إعادة تدوير المحلول لجعل العملية أكثر فعالية من حيث التكلفة، وهو شيء ما يزال الفريق البحثي يعمل على تطويره.

قالت هورنبوستل: “نظريًّا، قد نتمكن من خفض التكاليف الاقتصادية إلى حدِّ كبير، إذا تمكنَّا من خفض درجة الحموضة لمياه البحر”.

وأضافت: “عادةً لا يتوفّر غاز ثنائي أوكسيد الكربون في مياه البحر عند المستوى القلوي من درجات الأس الهيدروجيني pH، لذا يجب علينا أن نجعل ال pH أخفض في مياه البحر لجعله أكثر حامضيَّةً ومن ثم فإن الكثير من فقاعات ثنائي أوكسيد الكربون ستنفجر”.

يتّبع فريق هورنبوستل الآن طرقًا لتذليل درجة حموضة ماء البحر مع المعالجات السطحية الغشائية وكذلك التحقيق بالجمع بين احتجاز مياه المحيط مباشرة مع تحليه المياه لخفض تكلفة النظام.