التقاط غازات الاحتباس الحراري وتوليد الكهرباء: “المعجزة” التقنية الكورية الجنوبية التي تقلب اقتصاديات تغير المناخ رأساً على عقب.

حتى الآن، تمثلت المشكلة الرئيسية التي تواجه سياسات المناخ العالمية في مسألة واحدة: التكلفة . فاحتجاز ثاني أكسيد الكربون (CO2) أو أكاسيد النيتروجين (NOx) المنبعثة من صناعاتنا عملية تتطلب إنفاقًا هائلاً من الطاقة ورأس المال. وهذا يُعدّ أثرًا خارجيًا سلبيًا، فإذا ما تم تصحيحه، فإنه يستنزف موارد نظام الإنتاج دون تحقيق عائد اقتصادي فوري. ولكن ماذا سيحدث لو توقف التلوث عن كونه تكلفة وأصبح وقودًا؟

يأتي الحل، الذي يحمل في طياته تحولاً جذرياً في النموذج الاقتصادي الحراري، من كوريا الجنوبية. فقد طور فريق من العلماء من جامعة سونغكيونكوان (SKKU) في سيول جهاز GCEG (مولد الكهرباء واحتجاز الغازات) ، وهو جهاز لا يقتصر دوره على احتجاز غازات الاحتباس الحراري فحسب، بل يقوم أيضاً بتوليد الكهرباء أثناء عملية الاحتجاز هذه.

كيف تعمل "بطارية الغاز"

وبغض النظر عن الخطاب البيئي للحظة، دعونا ننظر إلى التكنولوجيا البحتة. أنظمة احتجاز الكربون وتخزينه التقليدية هي "مصاصات طاقة": فهي تستخدم الحرارة والضغط لفصل الغازات وتخزينها.

أما الجهاز الكوري، من ناحية أخرى، فيستغل مبدأً سلبياً وأنيقاً. إنه نظام غير متماثل (يُسمى "يانوس"، نسبةً إلى الإله ذي الوجهين) ويتكون من:

• قطب كهربائي مصنوع من ورق التوت ومطلي بالكربون الأسود، وهي مادة موصلة.
• طبقة من هيدروجيل بولي أكريلاميد (PAM) مطبقة على نصف القطب الكهربائي فقط.

عندما تتلامس غازات مثل أكاسيد النيتروجين أو ثاني أكسيد الكربون مع الهيدروجيل، يبدأ تفاعل كيميائي فيزيائي. تشكل جزيئات الغاز روابط هيدروجينية مع الهيدروجيل، مما يؤدي إلى إعادة توزيع كثافة الإلكترونات. يدفع هذا التفاعل الكاتيونات نحو قطب الكربون. ولأن النظام غير متماثل، يتولد فرق جهد، وبالتالي يتولد تيار مستمر طالما استمر امتصاص الغاز.

جهاز احتجاز الغاز وتوليد الطاقة (GCEG) وخصائصه الرئيسية. (أ) رسم تخطيطي لجهاز GCEG، يتميز ببنية غير متماثلة مع طلاء هيدروجيل PAM على نصف ورق التوت المغطى بالكربون الأسود. يُمكّن الجهاز من توليد الطاقة واحتجاز الغاز. (ب) سعة امتصاص هيدروجيل PAM المُقاسة تحت التعرض المستمر لتركيز 560 جزءًا في المليون من ثاني أكسيد النيتروجين. (ج) أطياف مطيافية الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه للانعكاس المنتشر (DRIFTS) للهيدروجيل بعد التعرض لتركيز 1000 جزء في المليون من ثاني أكسيد النيتروجين والنيتروجين لمدة 15 دقيقة في درجة حرارة الغرفة. (د) المركبات العضوية المتطايرة كدالة للزمن لجهاز GCEG تحت التعرض المستمر لتركيز 30 جزءًا في المليون من ثاني أكسيد النيتروجين عند رطوبة نسبية 30%، والتغيرات المقابلة في حركة الأيونات بعد التعرض لثاني أكسيد النيتروجين، والتي تم تحديدها بواسطة مطيافية المعاوقة الكهروكيميائية (EIS) في الموقع.

الآثار الاقتصادية الكلية والجزئية

من منظور اقتصادي بحت، وباتباع نهج كينزي في تطوير البنية التحتية، يُعد هذا الاكتشاف رائداً. حالياً، تدعم الدول الموقعة على اتفاقية باريس التحول البيئي.

تحوّل تقنية GCEG المشكلة إلى مورد. بالطبع، الأرقام الحالية تجريبية: جهاز مُعرَّض لـ 50 جزءًا في المليون من ثاني أكسيد النيتروجين يُولِّد حوالي 0.8 فولت و55 ميكروأمبير. لكن الباحثين أثبتوا بالفعل أن توصيل الخلايا على التوالي والتوازي يُضاعف الناتج.

إن التطبيقات العملية المباشرة، رهناً بإمكانية التوسع الصناعي، رائعة:

1. أجهزة استشعار إنترنت الأشياء ذاتية التشغيل: في المصانع أو المدن، يمكن لأجهزة استشعار مراقبة الهواء أن تعمل بدون بطاريات، حيث يتم تشغيلها بواسطة التلوث الذي تقيسه.
2. الزراعة الذكية: تُطلق الأسمدة القائمة على الأمونيا كميات كبيرة من أكاسيد النيتروجين. وقد أظهرت الاختبارات أن GCEG يمكنه استعادة الطاقة مباشرة من الغازات المنبعثة من التربة الزراعية ، مما يمهد الطريق أمام البيوت الزجاجية التي تعمل جزئياً بالطاقة الذاتية من غازاتها المنبعثة.
3. المرشحات الصناعية النشطة: إذا تم توسيع نطاق هذه التقنية، فيمكن دمجها في مداخن المصانع لتقليل الانبعاثات عن طريق استعادة أجزاء من الطاقة، مما يحسن العائد على الاستثمار للشركات التي تضطر إلى الامتثال للوائح البيئية.

تفاؤل حذر

نحن لا نبحث عن حل سحري نهائي. فمثل أي ابتكار في المرحلة المختبرية، سيتطلب الانتقال من نطاق الميلي واط إلى نطاق الكيلو واط وقتاً واستثماراً حكومياً (وهنا يكون للإنفاق العام جدوى استراتيجية حقيقية)، وتحسيناً للمواد، وخاصة لجعل دورة احتجاز ثاني أكسيد الكربون قابلة للعكس ودائمة، والتي يحد منها حالياً التشبع الكيميائي.

مع ذلك، يُعلّمنا النهج الكوري الجنوبي درساً جوهرياً: إنّ مكافحة الانبعاثات لا تعني بالضرورة تراجعاً اقتصادياً مؤسفاً أو هدراً لرأس المال. فإذا تعاملنا مع التلوث لا كذنبٍ يُكفّر عنه، بل كوقودٍ مُهدر، فإنّ الابتكار التكنولوجي قادرٌ على إنقاذ الاقتصاد الحقيقي وحماية البيئة في آنٍ واحد.

المؤلف، فابيو لوغانو، خريج بمرتبة الشرف من جامعة بوكوني، وخبير في الأسواق والعملات المشفرة والذكاء الاصطناعي. عمل سابقًا مستشارًا للبرلمان الأوروبي ووزارة الشؤون الأوروبية. وهو الآن يساعد الشركات على وضع خطط تطوير للابتكار التكنولوجي والطاقة. يمكنكم الاطلاع على حسابه على لينكدإن عبر هذا الرابط .

المقال بعنوان "التقاط غازات الاحتباس الحراري وتوليد الكهرباء: المعجزة التقنية الكورية الجنوبية التي تقلب اقتصاديات المناخ" مأخوذ من موقع "Economic Scenarios ".