لقد كان احتجاز الكربون وتخزينه (CCS) أحد المحاور الحاسمة في توصيات الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC) حول كيفية الحد من الاحتباس الحراري العالمي إلى مستوى يمكن التحكم فيه. وعلى الرغم من أن تكنولوجيا احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه قد واجهت منتقديها على طول الطريق، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى الاستخدام غير المقصود لاحتجاز الكربون في استخراج المزيد من الوقود الأحفوري، إلا أن ثقل الرأي العام قد استقر على جانب الاعتماد الواسع النطاق لاحتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه في مكافحة تغير المناخ على الصعيد العالمي. فلماذا إذن نرى جدلًا محتدمًا حول تطبيق احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه في محطات تحويل النفايات إلى طاقة (WTE)؟
إن فكرة التقاط ثاني أكسيد الكربون المنبعث من ثاني أكسيد الكربون أثناء حرق النفايات الصلبة البلدية (MSW) لتوليد الكهرباء التي تشتد الحاجة إليها، تبدو فكرة لا تحتاج إلى تفكير. ومع ذلك، إذا نظرنا إلى هذه الفكرة في سياق التوجه الوطني، بل والعالمي نحو تقليل كمية النفايات الصلبة البلدية التي ننتجها، يمكننا أن نفهم أن احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه يمكن أن يُنظر إليه كحل لمشكلة يجب أن نسعى جاهدين لعدم خلقها في المقام الأول. وبالتالي، هناك قلق من أن أهداف الاقتصاد الدائري والطلب على النفايات الصلبة الصلبة الصلبة لتشغيل محارق النفايات الصلبة تتعارض بشكل أساسي.
ما هو تحويل النفايات إلى طاقة؟
إن طمر النفايات الصلبة الصلبة ضار للغاية بالبيئة لأنه ينتج غاز الميثان، وهو غاز دفيئة خطير يساهم بشكل كبير في الاحتباس الحراري. ولطالما تم التصدي لكمية النفايات الصلبة الصلبة التي تُترك لتتحلل في مكب النفايات عن طريق تحويلها إلى محطات الحرق. لكن العقود القليلة الماضية شهدت نموًا في محطات تحويل النفايات إلى طاقة (WTE)، حيث يتم حرق النفايات الصلبة الصلبة لإنتاج الكهرباء للمنازل والشركات. في عام 2018 12% من النفايات الصلبة الصلبة التي تم إنتاجها في الولايات المتحدة (292 مليون طن) تم حرقها في محطات تحويل النفايات الصلبة الصلبة إلى طاقة لتوليد الطاقة.
تتضمن العملية حرق القمامة المختلطة لتسخين المياه، ثم يقوم البخار الناتج عنها بتشغيل مولد توربيني ينتج عنه الكهرباء. ويمكن استخدام بعض النفايات التي يتم تصفيتها أثناء العملية كركام لأحواض الطرق وسدود السكك الحديدية، في حين يمكن استخلاص معادن مثل الحديد والصلب والنحاس باستخدام المغناطيس لتحل محل المواد الخام البكر في الصناعة. ومع ذلك، فإن بخار الماء المنطلق في الغلاف الجوي من العملية يحتوي على الكثير من ثاني أكسيد الكربون ويساهم بشكل مباشر في الاحتباس الحراري. يحتوي البخار أيضًا على كميات كبيرة من السموم والعناصر الضارة مثل أكاسيد النيتروجين. يجادل مؤيدو WTE بأن الجوانب السلبية تفوقها كمية النفايات التي يتم إزالتها من مكب النفايات.
على الرغم من أن الطاقة المستمدة من النفايات الصلبة الصلبة هي مجرد جزء بسيط من إجمالي إمدادات الطاقة في الولايات المتحدة (0.2% مقارنة ب 60.8% من الوقود الأحفوري)، إلا أن تأثيرها على البيئة لا يكاد يذكر. ولوضع انبعاثات الغازات الدفيئة في سياقها، يمكننا أن ننظر إلى الاتحاد الأوروبي، حيث انبعث من محارق القارة بأكملها في عام 2019 52 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون الأحفوري - أي أكثر من إجمالي انبعاثات غازات الدفيئة في البرتغال في عام واحد. في خضم الفوائد الواضحة لخفض النفايات الصلبة الصلبة التي نرسلها إلى مكب النفايات وانبعاثات الكربون الضارة من محطات معالجة النفايات الصلبة التي تعالجها، يبدأ سلاح ذو حدين في التبلور.
وهنا يُقترح احتجاز الكربون وتخزينه كحل. إذا أمكن إبطال انبعاث الكربون المنبعث من مصانع WTE تمامًا، يمكن أن تصبح صناعة WTE بالوعة للكربون، أي نشاطًا سالبًا للكربون. سيكون هذا بمثابة دفعة كبيرة لطموح إدارة بايدن لخفض انبعاثات الكربون في الولايات المتحدة بنسبة 52% بحلول عام 2030 (من مستويات عام 2005). ولكن قبل الخوض في كيفية تحقيق التوازن بين هذه المخاوف، دعونا نتوقف قليلاً لفهم احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه على نطاق أوسع.
ما هو احتجاز الكربون وتخزينه؟
أحدث تقرير تقرير الفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ "التخفيف من آثار التغير المناخي" إلى أن احتجاز الكربون وتخزينه هو استراتيجية حاسمة للحد من ارتفاع درجة حرارة الأرض إلى 1.5 درجة مئوية. ومن الناحية العملية، يعني احتجاز الكربون وتخزينه التدخل إما في مصدر انبعاثات الكربون أو سحب ثاني أكسيد الكربون مباشرة من الغلاف الجوي في وقت لاحق. وتعتبر الطريقة الأولى، أي التقاط من المصدر، الطريقة الأكثر فعالية وكفاءة من حيث التكلفة من بين الطريقتين. وفي هذا السيناريو يتم التقاط الكربون أثناء انبعاثه، على سبيل المثال في المصانع أو محطات توليد الطاقة. أما الالتقاط المباشر للهواء، الذي يتم فيه امتصاص الكربون من الغلاف الجوي بعد انبعاثه، فيواجه العديد من العوائق التي تحول دون انتشاره، بما في ذلك التكلفة الباهظة والتكنولوجيا التي لا تزال في بداياتها. شركة سويسرية Climeworks السويسرية هي واحدة من الشركات القليلة التي تقود الطريق في هذا المجال، لكن إدارة بايدن قامت مؤخرًا استثمارًا تاريخيًا في هذا المجال.
يجب بعد ذلك تخزين الكربون الملتقط بأي من الطريقتين، وعادةً ما يتم تخزينه داخل مستودعات النفط أو الغاز المستنفد تحت الأرض أو تحت سطح البحر، حيث يمكن الاحتفاظ به لآلاف السنين. وبدلاً من ذلك يتم استخدامه في بعض العمليات الامتصاصية الأخرى مثل البستنة أو إنتاج البلاستيك أو المواد الكيميائية. هناك مخاطر لا تعد ولا تحصى لتخزين الكربون، بما في ذلك احتمال وقوع أحداث زلزالية وتسرب الكربون على الأرض وفي المياه التي قد تسبب ضرراً للحياة البشرية والبحرية. كما أنها عملية مكلفة للغاية للقيام بها وتستخدم الكثير من الطاقة في حد ذاتها.
أحد أكثر تطبيقات هذه التكنولوجيا إثارة للجدل هو حقن الكربون في حقول النفط التي لا يمكن استخلاصها بطريقة أخرى، وهي عملية تعرف باسم الاستخلاص المعزز للنفط (EOR). إن المفارقة في الاعتماد على انبعاثات الكربون لنشر استخراج الوقود الأحفوري لا تغيب عن منتقدي تقنية احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه. ومع ذلك، استمرت مشاريع احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه في النمو، واعتبارًا من عام 2021 كان هناك 27 مشروعًا واسع النطاق لاحتجاز الكربون وتخزينه تعمل في جميع أنحاء العالم، وهناك 108 مشاريع أخرى قيد التنفيذ. إن إمكانات احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه لخفض الانبعاثات الكربونية من المصادر الصناعية الكبرى مثل الأسمنت والصلب تبدو واعدة للغاية.
احتجاز الكربون وتخزينه في محطات تحويل النفايات إلى طاقة
إذن، هل يمكن أن يصبح احتجاز الكربون وتخزينه حلاً قابلاً للتطبيق لانبعاثات الكربون من محطات حرق النفايات وما هي المخاوف المحددة لتلك الصناعة؟ يعد التقاط الكربون من حرق النفايات فكرة جديدة نسبيًا، في حين أننا نلتقط الكربون من توليد الطاقة التقليدية منذ سنوات، وكذلك من مصانع تصنيع مواد مثل الحديد والصلب وإنتاج الهيدروجين وإنتاج الأسمدة.
فمن ناحية، يبدو أن جدواها تعتمد على مدى تقليل كمية النفايات الصلبة الصلبة التي ننتجها. أو بعبارة أخرى، إلى أي مدى نقترب من الرغبة المعلنة للاقتصاد الدائري التي يمكن لوكالة حماية البيئة (EPA) وإدارة بايدن الحصول عليها. يعني الاقتصاد الدائري بحكم تعريفه أن الاقتصاد الدائري يعني خفض المدخلات لصناعة النفايات الصلبة الصلبة - من الواضح أن الحرق عملية خطية بطبيعتها. أصبحت هذه المشكلة أكثر وضوحًا في أوروباحيث تهدف خطة عمل الاقتصاد الدائري في الاتحاد الأوروبي إلى خفض النفايات المتبقية إلى النصف بحلول عام 2030 (من مستويات 2018) والتخلص منها تمامًا بحلول عام 2050. يجب أن يكون من دواعي القلق الخاص لصناعة WTE على جانبي المحيط الأطلسي هو الضغط من أجل التخلص من البلاستيك أحادي الاستخدام الذي له تدرج احتراق يساوي تقريباً الوقود الأحفوري، مما يجعله ذا قيمة خاصة لعملية WTE. في كوبنهاجن، يضطرون إلى استيراد النفايات من أجل إشعال أفرانهم، وفي إيطاليا يتوقفون عن بناء محطات جديدة للتبريد الحراري الحراري مع انخفاض تدفق النفايات هناك.
ومع ذلك، تجادل صناعة WTE بأن حوالي نصف النفايات الصلبة الصلبة لن تكون قابلة لإعادة التدوير على الإطلاق، وبالتالي يجب إرسالها حتمًا إلى مدافن النفايات أو مصانع WTE - وهذه الأخيرة هي الأفضل من الناحية الموضوعية. تكتسب هذه الحجة قوة عندما نفكر في الحظر الكبير المفروض على تصدير إعادة تدوير البلاستيك الذي يترك الولايات المتحدة والاتحاد الأوروبي ببنية تحتية غير كافية لإعادة تدوير البلاستيك الخاص بهم. A دراسة أظهرت أنه حتى مع وجود تدابير الاقتصاد الدائري في الاتحاد الأوروبي في عام 2035، ستظل النفايات المتبقية تفوق قدرة الحرق في القارة. والرد على هذه المواقف هو أنه من خلال اشتراط وجود إمدادات مستمرة من النفايات الصلبة الصلبة فإننا ندخل في نبوءة تحقق ذاتها؛ مما يثبط ويمنع في نهاية المطاف الحد من النفايات الصلبة الصلبة الصلبة. كيف سيحلل القطاعان الحكومي والخاص هذا الانقسام؟
يبدو أنه لا مفر من التوصل إلى حل وسط على المدى المتوسط، حيث يتم السعي إلى زيادة إعادة التدوير وتقليل النفايات إلى جانب انتشار احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه. ففي نهاية المطاف، ماذا يمكننا أن نفعل بملايين الأطنان من النفايات بينما نتحول نحو الاقتصاد الدائري؟ إن التحديات التي تواجه مثل هذا النهج واضحة. إذا تم استخدام الكربون الملتقط لاستخراج المزيد من الوقود الأحفوري، فسيبدو الأمر وكأننا نخطو خطوة إلى الأمام وخطوتين إلى الوراء. يجب على الجهات التنظيمية أن تسير على حبل مشدود بين التمويل الكافي لتقنيات احتجاز الكربون وتخزينه لتشجيع انتشارها في القطاع الخاص، مع ضمان استمرار وجود حوافز للحد من الانبعاثات الناتجة عن الإنتاج.
في الولايات المتحدة مكتب إدارة الطاقة الأحفورية والكربون مسؤول عن توزيع 10 مليارات دولار على ابتكارات احتجاز الكربون وتخزينه. ويتمثل جزء مهم من وظيفتهم في توجيه تلك الاستثمارات إلى مشاريع تستخدم مجموعة واسعة من المقاييس أكثر من مجرد كمية الكربون المحتجزة، بما في ذلك صحة الإنسان وتلوث الهواء والتأثير على المجتمعات. ومن خلال تقييم المقاييس الصحيحة، فإنهم يسعون إلى تجنب أن يصبح احتجاز وتخزين الكربون وتخزينه مجرد ترخيص لاستخراج المزيد من الوقود الأحفوري.
ومع النمو في النفايات الصلبة الصلبة والإجماع العالمي على ضرورة الحد من استخدام مدافن النفايات، يبدو أن مشروع WTE سيستمر في مشروعه. وفي نهاية المطاف، يقول المعلقون إن ما إذا كان احتجاز الكربون وتخزينه سيعتمد في نهاية المطاف على إنشاء سوق للكربون المحتجز وعلى ما إذا كان يمكن تخزينه بشكل فعال وآمن. إذا كان من الممكن تحقيق ذلك، فإن إمكانية احتجاز الكربون وتخزينه لجعل عملية احتجاز الكربون وتخزينه سالبة الكربون حقًا من عملية WTE هي مكسب كبير للحكومات التي تأمل في تحقيق الأهداف المناخية الطموحة بحلول منتصف القرن.
إذا كنت ترغب في معرفة المزيد عن التخلص المسؤول من النفايات وكيف يمكن لشركتك أن تبدأ في زيادة معدلات التحويل، فاتصل بمستشاري TRUE اليوم لمناقشة متطلباتك ومعرفة المزيد عن كيفية تطوير علاقة صحية أكثر مع النفايات من خلال الاشتراك في مدونة RTS.