مزيل CO2

أنواع أجهزة امتصاص ثاني أكسيد الكربون

يُعد جهاز امتصاص ثاني أكسيد الكربون (CO2) جهازًا يُستخدم لامتصاص وإزالة ثاني أكسيد الكربون (CO2) من خليط غازي من خلال تفاعل كيميائي. يُعد هذا الجهاز آلة مهمة للتحكم في انبعاثات الغازات الدفيئة. هناك ثلاثة أنواع رئيسية من أجهزة امتصاص ثاني أكسيد الكربون: امتصاص الماء، وامتصاص أحادي إيثانولامين (MEA)، وامتصاص كربونات البوتاسيوم.

• امتصاص الماء: تعتمد هذه الطريقة على قابلية ذوبان CO2 العالية في الماء. عادةً ما يكون الماء في جهاز امتصاص الماء مشبعًا بمادة كيميائية محددة لتعزيز قابلية ذوبان CO2. في جهاز امتصاص الماء، يُمرر خليط الغاز عبر الماء، حيث يذوب CO2. ثم ترتفع الغازات الأخرى فوق مستوى الماء. يُناسب جهاز امتصاص الماء فقط التطبيقات على نطاق صغير بسبب كفاءته المحدودة.
• امتصاص MEA: أحادي إيثانولامين (MEA) هو مركب كيميائي عضوي وسائل شفاف عديم اللون يمكن استخدامه كمذيب في أجهزة امتصاص CO2. تُمرر الغازات التي تحتوي على CO2 في محلول MEA في جهاز امتصاص CO2. يتم امتصاص CO2 بواسطة محلول MEA، بينما تستمر الغازات الأخرى في رحلتها عبر النظام. بعد هذه العملية، يُطلق على محلول MEA الذي يحتوي على CO2 اسم "المحلول الغني". ثم يقوم جهاز امتصاص CO2 بتسخين المحلول الغني لإطلاق CO2، الذي يُخزن أو يُستخدم بعد ذلك. يتمتع امتصاص MEA بكفاءة عالية لإزالة CO2، مما يجعله مناسبًا للعديد من التطبيقات التجارية.
• امتصاص كربونات البوتاسيوم: كربونات البوتاسيوم (RK) هو مُمتص آخر يمكن استخدامه في جهاز امتصاص CO2. مقارنةً بامتصاص MEA، تتمتع أجهزة امتصاص كربونات البوتاسيوم بميزة كونها أقل حساسية للرطوبة. هذا يعني أنها يمكن أن تعمل بشكل أفضل في البيئات الرطبة. تتمتع أجهزة امتصاص كربونات البوتاسيوم أيضًا بانخفاض استهلاك الطاقة لتجديد المذيب. لذلك، فهي أكثر ملاءمة للتطبيقات على نطاق واسع التي تتطلب إزالة تركيزات عالية من CO2.

المواصفات والصيانة لأجهزة امتصاص CO2

المواصفات

• الحمل:

  يُعد الحمل العامل لجهاز امتصاص CO2 هو حجم أو كتلة الهواء الذي صُمم الجهاز لمعالجته. بشكل عام، تُعبّر هذه القيمة بالأقدام المكعبة أو الأمتار المكعبة في الدقيقة لتتوافق مع معدل تدفق الهواء.

• كفاءة الحذف:

  يشير هذا إلى قدرة جهاز امتصاص CO2 على إزالة ثاني أكسيد الكربون من الهواء. لا تُعد معدلات الكفاءة التي تبلغ 90% أو أعلى غير شائعة بين أجهزة امتصاص CO2 المعاصرة.

• عمر التشغيل:

  تتأثر مدة الحياة التشغيلية لجهاز امتصاص CO2 بعوامل مثل معدل تدفق الهواء، وتركيز CO2، ونوع الممتص المستخدم. يمكن أن تعمل بعض أجهزة امتصاص CO2 بفعالية لمدة تصل إلى خمس سنوات قبل الحاجة إلى استبدالها.

• متطلبات الصيانة:

  تتطلب بعض أجهزة امتصاص CO2 صيانة منتظمة، مثل التنظيف واستبدال الأجزاء، بينما تُعدّ أجهزة أخرى خالية من الصيانة تقريبًا. تعرف على احتياجات الصيانة قبل شراء جهاز امتصاص CO2.

الصيانة

• تحقق من مستوى الماء:

  تعتمد أجهزة امتصاص CO2 على مذيب سائل لامتصاص CO2. وبالتالي، من الضروري التأكد من أن مستوى المذيب ضمن نطاق التشغيل المحدد. تفقّد خزان السائل بشكل منتظم وأضف إليه عند الضرورة.

• تفحص المضخة:

  تقوم المضخة بتدوير المذيب في جميع أنحاء جهاز امتصاص CO2. تفقّد المضخة بشكل منتظم بحثًا عن البلى أو التلف، ونظّفها لمنع انسدادها.

• استبدال الفلتر:

  تُدرج بعض أجهزة امتصاص CO2 فلاتر لإزالة الملوثات الأخرى، مثل الغبار والجسيمات. إذا كان جهاز امتصاص CO2 يحتوي على فلتر، فافحصه بشكل منتظم واستبدله إذا كان مسدودًا أو متسخًا.

• التحقق من التسرب:

  تفقّد جهاز امتصاص CO2 بشكل دوري بحثًا عن علامات تسرب الغاز. إذا تم اكتشاف أي تسرب، فقم بإصلاحه على الفور من خلال تحديد موقع التسرب وإصلاحه. تفقّد جميع التركيبات والصمامات والوصلات بشكل منتظم، وشدّها عند الضرورة.

سيناريوهات استخدام أجهزة امتصاص CO2

تُستخدم أجهزة امتصاص CO2 على نطاق واسع في البيئات المحصورة والبيئات المغمورة بالماء لأن التحكم في مستويات CO2 في تلك المناطق أمر حيوي لضمان بقاء الإنسان. تُستخدم الصناعات والتطبيقات الأخرى أيضًا أجهزة امتصاص CO2، مثل الصناعات العسكرية والطبية والزراعية.

فيما يلي بعض السيناريوهات التي تُستخدم فيها أجهزة امتصاص CO2 بشكل شائع:

• البيئات المحصورة

  في أنظمة دعم الحياة المغلقة في المركبات الفضائية ومحطات الفضاء، تقوم أجهزة امتصاص CO2 بإزالة CO2 الزفير للحفاظ على هواء قابل للتنفس لرواد الفضاء خلال مهمات الفضاء طويلة الأمد.

• البيئات المغمورة بالماء

  تُستخدم الأجهزة مثل أجهزة امتصاص CO2 القابلة للغمر أو أنظمة إعادة التنفس تقنية امتصاص CO2 لإدارة مستويات CO2. تتيح أجهزة امتصاص CO2 للغواصين إطالة مدة إقامتهم تحت الماء أو العمل في بيئات خطرة.

• المناطق الريفية

  في المناطق النائية أو الريفية التي تفتقر إلى الوصول إلى مرافق الرعاية الصحية التقليدية، يمكن أن تكون أجهزة امتصاص CO2 المحمولة أو القابلة للحمل قيمة لفِرق الاستجابة الطبية في حالات الطوارئ أو العيادات المتنقلة لتوفير رعاية تنفسية مؤقتة للمرضى الذين يحتاجون إلى دعم تنفسي أو الذين يتعرضون لخطر انتقال العدوى التنفسية.

• الزراعة

  في البيوت البلاستيكية أو الزراعة ذات البيئة المتحكم فيها، تساعد أجهزة امتصاص CO2 على الحفاظ على مستويات CO2 المثلى لنمو النباتات. من خلال تنظيم تركيزات CO2، تساهم هذه الأجهزة في تعظيم غلة المحاصيل وتحسين الإنتاجية الزراعية بشكل عام.

• البحث والتطوير

  في دراسات البحث السلوكي أو التجارب السريرية التي تبحث في آثار زيادة CO2 على وظائف الجسم البشري والإدراك، تلعب أجهزة امتصاص CO2 دورًا حاسمًا في التحكم الدقيق في تركيزات CO2 داخل غرف التجارب. يُمكن هذا الباحثين من عزل CO2 كمتغير وجمع بيانات قيمة لتعزيز الفهم.

• الاستجابة للطوارئ

  في الكوارث الطبيعية مثل الزلازل أو الأعاصير أو حالات إطلاق النار التي تؤدي إلى حوادث ضحايا جماعية تتطلب فرزًا وعلاجًا فوريًا في مرافق طبية مؤقتة تقع بعيدًا عن المستشفيات. تُعدّ أجهزة امتصاص CO2 لا غنى عنها للتحكم في العوامل المعدية التنفسية داخل بيئات الرعاية الصحية المحدودة من خلال تقليل محتوى الكربونات المعدية للقطرات التنفسية. يمكن أن تساعد قدرتها على امتصاص CO2 من الهواء على تقليل مخاطر الانتقال وتحسين رعاية المرضى في ظروف حرجة.

كيفية اختيار أجهزة امتصاص CO2

عند اختيار جهاز امتصاص CO2 لاحتياجات الأفراد أو شرائه للاستخدام التجاري، هناك بعض العوامل المهمة التي يجب مراعاتها. تشمل نوع جهاز امتصاص CO2، وحجمه وسعته، ونظام تصفية الهواء، ونظام الإنذار، والأداء والشهادة الإجمالية.

• التحقق من نوع جهاز امتصاص CO2:

بشكل عام، هناك نوعان رئيسيان من أجهزة امتصاص CO2. يستخدم جهاز امتصاص CO2 السائل هيدروكسيد البوتاسيوم (KOH) أو هيدروكسيد الكالسيوم (Ca(OH)₂) كممتص. يتطلب خزانًا منفصلًا للسائل وينطوي على إدارة سوائل معقدة. قد يقوم أولئك الذين يتعاملون مع التطبيقات الصناعية ذات أحجام الغاز الكبيرة بتثبيت جهاز امتصاص CO2 سائل. يُعدّ هيدروكسيد الكالسيوم، المعروف أيضًا باسم الجير، ممتصًا شائعًا لجهاز امتصاص CO2 الجاف. تُستخدم أجهزة امتصاص CO2 الجافة بشكل أوسع في التطبيقات على نطاق صغير، مثل مرافق الزراعة الداخلية، والحاويات، والمساحات المنزلية أو الترفيهية.

• الحجم والسعة:

عند اختيار جهاز امتصاص CO2، من الضروري اختيار جهاز ذي الحجم والسعة المناسبين. إذا كان جهاز امتصاص CO2 صغيرًا جدًا بالنسبة للمساحة، فقد تكون مستويات CO2 مرتفعة. على العكس من ذلك، فإن جهاز امتصاص CO2 كبير جدًا بالنسبة للمساحة يمثل نفقات غير ضرورية. توفر بعض الشركات المصنعة حاسبات جهاز امتصاص CO2. يحتاج المستخدمون إلى إدخال أبعاد الغرفة، ونوع جهاز امتصاص CO2، وتفاصيل الجير. بعد ذلك، سيحصلون على توصيات لجهاز امتصاص CO2 المناسب.

• نظام الترشيح:

عادةً ما يأتي جهاز امتصاص CO2 مع فلتر مسبق وفلاتر HEPA أو ULPA. يلتقط الفلتر المسبق الجسيمات الكبيرة مثل الغبار. من الشائع أن تكون الفلاتر المسبقة قابلة للغسل وإعادة الاستخدام. من ناحية أخرى، تقوم فلاتر HEPA و ULPA بالتقاط الجسيمات الأصغر. يمكن لأجهزة امتصاص CO2 المزودة بفلاتر HEPA التقاط الجسيمات التي يصل حجمها إلى 0.3 ميكرون. تُعدّ فلاتر ULPA أدق من فلاتر HEPA. فهي قادرة على التقاط جسيمات صغيرة تصل إلى 0.1 ميكرون. اعتمادًا على الاحتياجات طويلة الأمد، يمكن للمشترين اختيار جهاز ذي فلتر معين.

• أنظمة المراقبة والإنذار:

يُعدّ جهاز امتصاص CO2 مزودًا بنظام مراقبة CO2 مدمج ونظام إنذار سهل التشغيل. يمكن للأشخاص ضبط عتبة CO2. عندما تتجاوز مستوى CO2 القيمة المحددة مسبقًا، سيقوم نظام الإنذار بإشعار ذلك. ثم يبدأ جهاز امتصاص CO2 في العمل تلقائيًا. قد يكون أغلى قليلاً من نظام خالٍ من المراقبة، لكنه يستحق السعر.

• الأداء الإجمالي والشهادة:

من الحكمة اختيار أجهزة امتصاص CO2 التي تم اختبارها وشهادتها من قبل جهات خارجية لضمان أداء المنتج وسلامته. فهي فعالة في خفض تركيزات CO2 وتحسين جودة الهواء. أولئك الذين ليسوا متأكدين من الموردين المحليين يمكنهم البحث عبر الإنترنت لطلب قوائم المنتجات ومراجعات العملاء.

أسئلة وأجوبة

س1: ما هي العملية الكيميائية لجهاز امتصاص CO2؟

ج1: العملية الكيميائية لجهاز امتصاص CO2 هي سلسلة من التفاعلات الكيميائية التي تزيل CO2 بكفاءة من خليط الغاز في النظام. بشكل عام، تبدأ العملية بامتصاص CO2 بواسطة الممتص. ثم يحدث تفاعل كيميائي بين CO2 والممتص، مما يؤدي إلى تكوين كربونات أو بيكربونات. بعد ذلك، قد يمر جهاز امتصاص CO2 بمرحلة إزالة الامتصاص، حيث يتم إطلاق CO2 من الممتص، عادةً عن طريق تطبيق الحرارة أو تغيير الضغط. أخيرًا، يتم تخزين CO2 أو معالجته بشكل أكبر. يمكن تجديد الممتص وإعادة استخدامه في نظام جهاز امتصاص CO2.

س2: ما هي بعض أنواع أجهزة امتصاص CO2 المستخدمة في الصناعات؟

ج2: هناك العديد من أنواع أجهزة امتصاص CO2 المستخدمة في مختلف الصناعات. بعضها هي: أجهزة امتصاص الأمين، التي تستخدم مركبات الأمين في عملية إزالة أو التقاط ثاني أكسيد الكربون؛ أجهزة امتصاص حلقة الكالسيوم، التي تستخدم أكسيد الكالسيوم لعمليات الامتصاص والإطلاق؛ أجهزة امتصاص المذيبات الكيميائية، التي تعتمد على مذيبات محددة لحدوث التفاعلات الكيميائية؛ وأجهزة امتصاص الأعشاب البحرية أو الطحالب، التي تستخدم القدرة الطبيعية للطحالب على امتصاص CO2 وتحويله أثناء عملية التمثيل الضوئي.

س3: ما الفرق بين جهاز امتصاص CO2 ونظام التقاط الكربون؟

ج3: جهاز امتصاص CO2 هو جهاز مصمم لإزالة ثاني أكسيد الكربون من تيار غازي معين. من ناحية أخرى، يُعدّ نظام التقاط الكربون أكثر شمولاً وتعقيدًا، ومصمم لالتقاط CO2 من مصادر نقطية واسعة النطاق مثل محطات الطاقة والمرافق الصناعية. عادةً ما يتم دمج نظام التقاط الكربون مع خيارات التخزين أو عمليات الاستخدام لـ CO2 الملتقط.

س4: ما هي مزايا أجهزة امتصاص CO2؟

ج4: تتمتع أجهزة امتصاص CO2 بالعديد من المزايا الحيوية. فهي تساعد في مكافحة تغير المناخ من خلال تقليل انبعاثات CO2. كما تمنع الاحتباس الحراري من خلال التحكم في مستوى الغازات الدفيئة في الغلاف الجوي. تم تصميم بعض أجهزة امتصاص CO2 لالتقاط الكربون وتخزينه، مما يوفر انخفاضًا كبيرًا في البصمة الكربونية للشركات والصناعات. بالإضافة إلى ذلك، قد يساعد تثبيت جهاز امتصاص CO2 الشركات على الامتثال للوائح القانونية من خلال إدارة انبعاثات الكربون بكفاءة.

س5: هل أجهزة امتصاص CO2 صديقة للبيئة؟

ج5: تُعدّ أجهزة امتصاص CO2 صديقة للبيئة لأنها تلعب دورًا حاسمًا في تقليل CO2، وهو غاز دفيئة رئيسي يساهم في تغير المناخ العالمي. من خلال إزالة ثاني أكسيد الكربون من الانبعاثات الصناعية أو تيارات الغاز الأخرى، تساعد أجهزة امتصاص CO2 على التخفيف من تأثير الاحتباس الحراري والمساهمة في حماية البيئة.