استفاده از نانوحباب برای مهار گاز‌های گلخانه‌ای

باشگاه خبرنگاران جوان - از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، پژوهشگران شیوه‌ای نوآورانه برای ذخیره‌سازی زیرزمینی دی‌اکسیدکربن (CO₂) ارائه داده‌اند که از نانوحباب‌ها به‌عنوان ابزار افزایش راندمان استفاده می‌کند. این فناوری، چشم‌انداز تازه‌ای در مسیر کاهش انتشار گاز‌های گلخانه‌ای و مقابله با تغییرات اقلیمی ترسیم می‌کند.

در تلاش برای یافتن راهکاری مؤثر در کاهش گاز‌های گلخانه‌ای، گروهی از پژوهشگران سعودی از دانشگاه نفت و معادن ملک فهد (King Fahd University of Petroleum and Minerals) پیشنهاد تازه‌ای ارائه کرده‌اند: استفاده از نانوحباب‌ها برای ذخیره‌سازی دی‌اکسیدکربن در اعماق زمین.

این روش بر پایه تزریق دی‌اکسیدکربن به درون سفره‌های آب شور (Aquifers) است؛ لایه‌هایی از سنگ متخلخل در اعماق زمین که حاوی آب شور هستند و به دلیل شوری بالا، برای آشامیدن یا کشاورزی مناسب نیستند. این سفره‌ها به‌طور گسترده در سراسر جهان وجود دارند و به‌دلیل ویژگی‌های طبیعی خود، به یکی از امیدبخش‌ترین گزینه‌ها برای ذخیره‌سازی پایدار CO₂ تبدیل شده‌اند.

در عمق بیش از ۸۰۰ متری زمین، دی‌اکسیدکربن وارد حالت فوق بحرانی می‌شود؛ حالتی که در آن نه کاملاً گاز است و نه مایع، بلکه ساختاری متراکم و فشرده دارد. این ویژگی به CO₂ اجازه می‌دهد تا به‌راحتی در حفرات سنگ نفوذ کند و از طریق چندین مکانیسم، در دل زمین محبوس شود: از جمله حل شدن در آب شور (گیراندازی محلول)، واکنش شیمیایی با سنگ‌ها و تبدیل به مواد معدنی جامد (معدنی‌شدن)، گیر افتادن در منافذ به دلیل نیرو‌های مویینگی یا تجمع در زیر لایه‌های نفوذناپذیر زمین.

در این میان، آنچه پژوهشگران سعودی پیشنهاد کرده‌اند، بهره‌گیری از نانوحباب‌های دی‌اکسیدکربن برای افزایش راندمان این فرآیند است.

نانوحباب‌ها حباب‌هایی گازی با قطری کمتر از یک میکرون هستند که برخلاف حباب‌های معمولی، به‌دلیل شناوری بسیار پایین و حرکت براونی، به سطح نمی‌آیند و به‌سرعت از بین نمی‌روند. این ذرات می‌توانند مدت زیادی در مایع باقی بمانند و به‌طور یکنواخت در ساختار متخلخل سنگ نفوذ کنند.

یکی از مزایای چشمگیر استفاده از نانوحباب‌ها، سطح مؤثر بالا و پایداری بیشتر در محیط سیال است که به حل سریع‌تر CO₂ در آب شور کمک می‌کند و واکنش‌های شیمیایی لازم برای تثبیت آن را تسریع می‌کند. علاوه بر این، این فناوری می‌تواند نیاز به فشرده‌سازی اولیه گاز را کاهش دهد و در نتیجه، هزینه تزریق گاز را تا حد زیادی پایین بیاورد.

با این حال، این فناوری هنوز در مراحل اولیه توسعه قرار دارد. بیشتر آزمایش‌ها در شرایط آزمایشگاهی و با آب تصفیه‌شده انجام شده‌اند، درحالی‌که سفره‌های آب شور طبیعی حاوی محلول‌هایی پیچیده با ترکیبات گوناگون هستند که می‌توانند رفتار نانوحباب‌ها را تغییر دهند. همچنین، هنوز مشخص نیست که این ذرات در شرایط فشار و دمای بالای اعماق زمین چه واکنشی از خود نشان می‌دهند.

مسئله دیگر، هزینه بالای آزمایش‌ها و اجرای فناوری در مقیاس واقعی است؛ موضوعی که بدون حمایت دولت‌ها و نهاد‌های بین‌المللی، به‌سختی قابل حل خواهد بود.

با وجود این چالش‌ها، پژوهشگران سعودی بر این باورند که نانوحباب‌ها می‌توانند فصل تازه‌ای در ذخیره‌سازی ایمن دی‌اکسیدکربن بگشایند و با دعوت از جامعه علمی جهان برای همکاری، تدوین استاندارد‌های ارزیابی یکپارچه، تبادل داده‌های آزمایشگاهی و آغاز آزمایش‌های میدانی اولیه، گامی مهم در مسیر عملیاتی‌سازی این فناوری بردارند.

منبع: ایرنا