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वायुमंडल से CO2 हटाने के लिए दुनिया की सबसे बड़ी सुविधा
GS-3 मुख्य परीक्षा : विज्ञान और प्रौद्योगिकी
संक्षिप्त नोट्स
स्थान: आइसलैंड (निष्क्रिय ज्वालामुखी, सक्रिय ज्वालामुखी के पास)
नाम: मैमथ (आइसलैंड में दूसरी व्यावसायिक डीएसी सुविधा)
कार्य: वायुमंडल से CO2 को हटाकर उसे भूमिगत जमा करना
क्षमता: सालाना 36,000 टन CO2 हटाने का लक्ष्य (7,800 कारों को सड़क से हटाने के बराबर)
प्रौद्योगिकी: प्रत्यक्ष वायु अवरोधन (डीएसी)
- उत्सर्जन स्रोतों (जैसे कारखानों) पर सीधे हवा से CO2 को अलग करने के विपरीत CO2 को स्थायी रूप से भूमिगत जमा किया जा सकता है या विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए पुन: उपयोग किया जा सकता है
डीएसी की वर्तमान स्थिति:
- दुनिया भर में 27 चालू डीएसी संयंत्र (यूरोप, उत्तरी अमेरिका, जापान, मध्य पूर्व)
- कुल अवरोधन: लगभग 0.01 मिलियन टन CO2 प्रति वर्ष
डीएसी के बारे में चिंताएं:
- उच्च ऊर्जा खपत: इसे चलाने के लिए महत्वपूर्ण ऊर्जा की आवश्यकता होती है, संभावित रूप से नवीकरणीय ऊर्जा से संचालित नहीं होने पर उत्सर्जन में वृद्धि होती है।
- लागत: बड़े पैमाने पर निर्माण और संचालन करना महंगा।
- मापनीयता: यह अनिश्चित है कि क्या डीएसी को वैश्विक CO2 स्तरों पर पर्याप्त प्रभाव डालने के लिए प्रभावी ढंग से बढ़ाया जा सकता है।
- फोकस में बदलाव: प्राकृतिक जलवायु समाधानों जैसे वनों की पुनर्वृद्धि से संसाधनों को हटा सकता है।
कार्बन कैप्चर तकनीक (Carbon Capture Technologies)
कार्बन कैप्चर तकनीक को मुख्य रूप से तीन श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है: दहन-पूर्व कैप्चर, दहन-पश्चात कैप्चर और ऑक्सी-ईंधन दहन।
दहन-पूर्व कैप्चर (Pre-Combustion Capture):
- गैसीकरण (Gasification): कोयला या बायोमास जैसे कार्बन युक्त फ़ीडस्टॉक को सिनगैस (syngas) में बदलना शामिल है, जो मुख्य रूप से कार्बन मोनोऑक्साइड (CO) और हाइड्रोजन (H2) से बना होता है। CO2 को दहन से पहले सिनगैस (syngas) से अलग किया जा सकता है।
- रासायनिक लूपिंग गैसीकरण (Chemical Looping Gasification): कार्बन युक्त ईंधन को अप्रत्यक्ष रूप से सिनगैस (syngas) में बदलने के लिए धातु ऑक्साइड कणों का उपयोग करता है। धातु ऑक्साइड ईंधन से कार्बन को कैप्चर करता है, और फिर CO2 को धातु ऑक्साइड से अलग किया जा सकता है।
- एकीकृत गैसीकरण संयुक्त चक्र (IGCC): दहन से पहले CO2 को कैप्चर करते हुए कुशल बिजली उत्पादन की अनुमति देते हुए एक संयुक्त चक्र बिजली संयंत्र के साथ गैसीकरण तकनीक को एकीकृत करता है।
दहन-पश्चात कैप्चर (Post-Combustion Capture):
- अमीन स्क्रबिंग (Amine Scrubbing): दहन से निकलने वाली गैस को एक तरल विलायक, आमतौर पर एक अमीन के माध्यम से पारित करना शामिल है, जो CO2 को अवशोषित करता है। CO2 युक्त विलायक को तब कैप्चर किए गए CO2 को भंडारण या उपयोग के लिए छोड़ने के लिए गर्म किया जाता है।
- झिल्ली पृथक्करण (Membrane Separation): पारगम्यता में अंतर के आधार पर फ़्लू गैस में अन्य गैसों से CO2 को अलग करने के लिए चयनात्मक झिल्लियों का उपयोग करता है।
- सोखना (Adsorption): फ़्लू गैस से CO2 को सोखने के लिए सक्रिय कार्बन या ज़ीओलाइट जैसी ठोस सामग्री का उपयोग करता है। फिर सोखने वाले को CO2 को अलग करके पुनर्जीवित किया जाता है, जिससे कैप्चर और रिलीज के कई चक्रों की अनुमति मिलती है।
ऑक्सी-ईंधन दहन:
- हवा के बजाय ऑक्सीजन में जीवाश्म ईंधन जलाने से मुख्य रूप से CO2 और जल वाष्प से युक्त एक फ़्लू गैस का उत्पादन होता है।
- CO2 को तब जल वाष्प और अन्य अशुद्धियों से आसानी से अलग किया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप भंडारण या उपयोग के लिए CO2 की एक केंद्रित धारा प्राप्त होती है।
उभरती डीएसी प्रौद्योगिकियां
- विद्युत स्विंग सोखना (ईएसए)-डीएसी एक विद्युत रासायनिक सेल पर आधारित है जहां एक ठोस इलेक्ट्रोड धनात्मक आवेश लगाए जाने पर CO2 को छोड़ता है और ऋणात्मक आवेश होने पर अवशोषित करता है। यह वर्तमान में अमेरिका और ब्रिटेन में विकास के अधीन है।
- CO2 के सोखने के लिए उपयुक्त उनकी झरझरी संरचना के कारण अब ज़ीओलाइट का तेजी से इस्तेमाल किया जा रहा है। ज़ीओलाइट्स पर आधारित पहला कार्यात्मक डीएसी संयंत्र 2022 में नॉर्वे में चालू किया गया था, जिसमें 2025 तक प्रौद्योगिकी को 2,000 tCO2/वर्ष तक बढ़ाने की योजना है।
- निष्क्रिय डीएसी प्राकृतिक प्रक्रिया को तेज करने पर निर्भर करता है जो कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड और वायुमंडलीय CO2 को चूना पत्थर में बदल देता है। इस प्रक्रिया को अमेरिका में एक कंपनी द्वारा विकसित किया जा रहा है जो चूना पत्थर से CO2 को अलग करने के लिए नवीकरणीय ऊर्जा से चलने वाले भट्टों का उपयोग कर रही है।
आगे का रास्ता
- वर्तमान में दुनिया भर में कार्बन पृथक्करण प्रयास केवल 0.01 मिलियन मीट्रिक टन प्रति वर्ष ही संभाल सकते हैं, जो 2030 तक जलवायु लक्ष्यों को पूरा करने के लिए आवश्यक 70 मिलियन टन प्रति वर्ष से काफी कम है।
- बड़े डीएसी संयंत्रों के निर्माणाधीन होने और भविष्य की सुविधाओं के लिए अधिक महत्वाकांक्षी योजनाओं के साथ, जलवायु परिवर्तन से निपटने में महत्वपूर्ण प्रगति की उम्मीद है।
- CO2 उपयोग के अवसरों में नवाचार, सिंथेटिक ईंधन सहित, लागत को कम कर सकता है और डीएसी के लिए बाजार प्रदान कर सकता है।
- हवा से प्राप्त CO2 और हाइड्रोजन का उपयोग करके सिंथेटिक विमानन ईंधन विकसित करने के लिए शुरुआती व्यावसायिक प्रयास पहले ही शुरू हो चुके हैं, जो दर्शाता है कि ये ईंधन विमानन क्षेत्र में क्या महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकते हैं।
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