Carbon dioxide scrubber
کاربن ڈائی آکسائیڈ سکریبر ایک ایسا سامان ہے جو کاربن ڈائی آکسائیڈ (CO2) کو جذب کرتا ہے۔ یہ صنعتی پلانٹس سے خارج ہونے والی گیسوں کے علاج کے لیے یا لائف سپورٹ سسٹمز جیسے ری بریدرز یا خلائی جہاز، سبمرسیبل کرافٹ یا ایئر ٹائٹ چیمبرز میں خارج ہونے والی ہوا سے خارج ہونے والی گیسوں کے علاج کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ کاربن ڈائی آکسائیڈ سکریبرز کا استعمال کنٹرولڈ ایٹموسفیر (سی اے) اسٹوریج میں بھی کیا جاتا ہے۔ آب و ہوا کی تبدیلی سے نمٹنے کے ایک ذریعہ کے طور پر کاربن کیپچر اور اسٹوریج کے لیے بھی ان پر تحقیق کی گئی ہے۔ ٹیکنالوجیز امین سکریبنگ کاربن ڈائی آکسائیڈ سکریبنگ کے لیے بنیادی ایپلی کیشن کوئلے اور گیس سے چلنے والے بجلی گھروں کے اخراج سے کاربن ڈائی آکسائیڈ کو ہٹانا ہے۔ عملی طور پر واحد ٹیکنالوجی جس کا سنجیدگی سے جائزہ لیا جا رہا ہے اس میں مختلف امینوں کا استعمال شامل ہے، جیسے۔ مونو ایتھانولامین۔ ان نامیاتی مرکبات کے سرد حل CO2 کو باندھتے ہیں، لیکن زیادہ درجہ حرارت پر بائنڈنگ کو الٹ دیا جاتا ہے: CO2 + 2 +، اس ٹیکنالوجی کو صرف سہولت کی تنصیب کے سرمائے کے اخراجات اور اس کے استعمال کے آپریٹنگ اخراجات کی وجہ سے ہلکے سے نافذ کیا گیا ہے۔ معدنیات اور زیولائٹس متعدد معدنیات اور معدنیات جیسے مواد CO2 کو الٹا باندھتے ہیں۔ اکثر، یہ معدنیات آکسائڈ یا ہائیڈرو آکسائڈ ہوتے ہیں، اور اکثر کاربن ڈائی آکسائیڈ کاربونیٹ کے طور پر جڑے ہوتے ہیں۔ کاربن ڈائی آکسائیڈ کوئک لائم (کیلشیم آکسائیڈ) کے ساتھ تعامل کر کے چونا پتھر (کیلشیم کاربونیٹ) بناتا ہے، جسے کاربونیٹ لوپنگ کہتے ہیں۔ دیگر معدنیات میں سرپینٹائنٹ، میگنیشیم سلیکیٹ ہائیڈروکسائڈ، اور اولیوائن شامل ہیں۔ سالماتی چھلنی بھی اس صلاحیت میں کام کرتی ہے۔ ہوا سے یا فلو گیسوں سے کاربن ڈائی آکسائیڈ کو ہٹانے اور انہیں کنٹرول شدہ ماحول میں چھوڑنے کے لیے مختلف (سائیکلکل) سکریبنگ کے عمل تجویز کیے گئے ہیں، جس سے سکریبنگ ایجنٹ واپس آ جاتا ہے۔ ان میں عام طور پر کرافٹ کے عمل کی ایک قسم کا استعمال شامل ہوتا ہے جو سوڈیم ہائیڈرو آکسائیڈ پر مبنی ہو سکتا ہے۔ کاربن ڈائی آکسائیڈ کو اس طرح کے محلول میں جذب کیا جاتا ہے، چونے میں منتقل کیا جاتا ہے (کاسٹیکائزیشن نامی عمل کے ذریعے) اور بھٹے کے استعمال کے ذریعے دوبارہ چھوڑا جاتا ہے۔ موجودہ عمل میں کچھ ترامیم کے ساتھ (بنیادی طور پر آکسیجن سے چلنے والے بھٹے میں تبدیل ہونا) نتیجے میں نکلنے والا اخراج کاربن ڈائی آکسائیڈ کا ایک متمرکز دھارا بن جاتا ہے، جو ذخیرہ کرنے یا ایندھن میں استعمال کے لیے تیار ہوتا ہے۔ اس تھرمو کیمیائی عمل کا ایک متبادل برقی عمل ہے جو کاربونیٹ کے محلول کے الیکٹرولائزنگ کے ذریعے کاربن ڈائی آکسائیڈ کو خارج کرتا ہے۔ آسان ہونے کے باوجود، یہ برقی عمل برقی تجزیہ کے طور پر زیادہ توانائی استعمال کرتا ہے، پانی کو بھی تقسیم کرتا ہے۔ بھٹے کے طریقہ کار پر برقی تجزیہ کے استعمال کے ماحولیاتی فوائد کو مسترد کرنے سے بچنے کے لیے، بجلی قابل تجدید (یا بصورت دیگر درکار بھٹے سے کم اخراج) ذریعہ سے آنا چاہیے۔ ماحولیاتی طور پر حوصلہ افزائی شدہ کاربن ڈائی آکسائیڈ کے ابتدائی اوتار بجلی کو توانائی کے ذریعہ کے طور پر استعمال کرتے تھے اور اس وجہ سے سبز توانائی پر منحصر تھے۔ کچھ تھرمل CO2 کیپچر سسٹم سائٹ پر پیدا ہونے والی حرارت کا استعمال کرتے ہیں، جو آف سائٹ بجلی کی پیداوار کے نتیجے میں ہونے والی ناکارہیوں کو کم کرتا ہے، لیکن اسے پھر بھی (سبز) حرارت کے ذریعہ کی ضرورت ہوتی ہے، جو جوہری طاقت یا مرتکز شمسی توانائی فراہم کر سکتی ہے۔ سوڈیم ہائیڈروکسائڈ زیمان اور لیکنر نے ہوا پر قبضہ کرنے کے ایک مخصوص طریقہ کا خاکہ پیش کیا۔ سب سے پہلے، تحلیل شدہ سوڈیم کاربونیٹ پیدا کرنے کے لیے ایک الکلین NaOH محلول کے ذریعے CO2 جذب کیا جاتا ہے۔ جذب کا رد عمل ایک گیس مائع رد عمل ہے، جو مضبوطی سے ایکسوتھرمک ہے، یہاں: 2NaOH (aq) + CO2 (g) → (aq) + (l) (aq) + (s) → 2NaOH (aq) + (s) ΔH° =-114.7 kJ/mol کاسٹیکائزیشن گودا اور کاغذ کی صنعت میں ہر جگہ انجام دی جاتی ہے اور آسانی سے کاربونیٹ آئنوں کا 94 ٪ سوڈیم سے کیلشیم کیشن میں منتقل ہوتا ہے۔ اس کے بعد، کیلشیم کاربونیٹ کے تلچھٹ کو محلول سے فلٹر کیا جاتا ہے اور گیسی CO2 پیدا کرنے کے لیے تھرمل طور پر سڑ دیا جاتا ہے۔ کیلسی نیشن ری ایکشن اس عمل میں واحد اینڈوتھرمک ری ایکشن ہے اور اسے یہاں دکھایا گیا ہے: (s) → CaO (s) + CO2 (g) ΔH° = + 179.2 kJ/mol کیلکائٹ کی تھرمل سڑنا آکسیجن سے چلائے گئے چونے کے بھٹے میں انجام دی جاتی ہے تاکہ گیس کی اضافی علیحدگی کے مرحلے سے بچا جا سکے۔ چونے کی ہائیڈریشن (سی اے او) سائیکل کو مکمل کرتی ہے۔ چونے کی ہائیڈریشن ایک ایکسوتھرمک رد عمل ہے جو پانی یا بھاپ کے ساتھ انجام دیا جا سکتا ہے۔ پانی کا استعمال کرتے ہوئے، یہ ایک مائع/ٹھوس تعامل ہے جیسا کہ یہاں دکھایا گیا ہے: CaO (s) + (l) → (s) ΔH° =-64.5 kJ/mol لتیم ہائیڈروکسائیڈ دیگر مضبوط بیس جیسے سوڈا چونا، سوڈیم ہائیڈروکسائیڈ، پوٹاشیم ہائیڈروکسائیڈ، اور لتیم ہائیڈروکسائیڈ کیمیائی طور پر اس کے ساتھ تعامل کرکے کاربن ڈائی آکسائیڈ کو ہٹانے کے قابل ہیں۔ خاص طور پر، لتیم ہائیڈروکسائڈ کا استعمال خلائی جہاز پر کیا گیا تھا، جیسے کہ اپولو پروگرام میں، ماحول سے کاربن ڈائی آکسائیڈ کو ہٹانے کے لیے۔ یہ کاربن ڈائی آکسائیڈ کے ساتھ تعامل کر کے لیتھیم کاربونیٹ بناتا ہے۔ حال ہی میں لتیم ہائیڈروکسائڈ جذب کرنے والی ٹیکنالوجی کو اینستھیزیا مشینوں میں استعمال کے لیے ڈھال لیا گیا ہے۔ اینستھیزیا مشینیں جو سرجری کے دوران لائف سپورٹ اور سانس لینے والے ایجنٹس فراہم کرتی ہیں عام طور پر ایک بند سرکٹ کا استعمال کرتی ہیں جس کی وجہ سے مریض کے ذریعے خارج کیے گئے کاربن ڈائی آکسائیڈ کو ہٹانے کی ضرورت ہوتی ہے۔ لتیم ہائیڈروکسائڈ کیلشیم پر مبنی پرانی مصنوعات کے مقابلے میں کچھ حفاظتی اور سہولت کے فوائد پیش کر سکتا ہے۔ 2 LiOH (s) + 2 (g) → 2 LiOH· (s) 2 LiOH· (s) + CO2 (g) → (s) + 3 (g) خالص رد عمل یہ ہے کہ: 2LiOH (s) + CO2 (g) → (s) + (g) لتیم پیرو آکسائیڈ بھی استعمال کیا جا سکتا ہے کیونکہ یہ آکسیجن جاری کرنے کے اضافی فائدے کے ساتھ فی یونٹ وزن میں زیادہ CO2 جذب کرتا ہے۔ حالیہ برسوں میں لتیم آرتھوسیلیکیٹ نے کاربن ڈائی آکسائیڈ کی گرفتاری کے ساتھ ساتھ توانائی کے ذخیرے کی طرف بھی بہت زیادہ توجہ مبذول کرائی ہے۔ یہ مواد کارکردگی کے کافی فوائد پیش کرتا ہے حالانکہ اس میں کاربونیٹ کی تشکیل کے لیے اعلی درجہ حرارت کی ضرورت ہوتی ہے۔ دوبارہ پیدا ہونے والا کاربن ڈائی آکسائیڈ ہٹانے کا نظام خلائی شٹل آربیٹر پر دوبارہ پیدا ہونے والا کاربن ڈائی آکسائیڈ ہٹانے کا نظام (آر سی آر ایس) نے دو بستروں والا نظام استعمال کیا جو قابل خرچ مصنوعات کے بغیر کاربن ڈائی آکسائیڈ کو مسلسل ہٹاتا رہا۔ دوبارہ پیدا ہونے والے نظاموں نے شٹل مشن کو اپنے سوربینٹ کینسٹروں کو بھرنے کے بغیر خلا میں طویل قیام کی اجازت دی۔ پرانے لتیم ہائیڈروکسائڈ (LiOH) پر مبنی نظام، جو غیر قابل تجدید ہیں، کو قابل تجدید دھاتی آکسائڈ پر مبنی نظاموں سے تبدیل کر دیا گیا۔ میٹل آکسائیڈ پر مبنی ایک نظام بنیادی طور پر میٹل آکسائیڈ سوربینٹ کینسٹر اور ری جنریٹر اسمبلی پر مشتمل ہوتا ہے۔ اس نے سوربینٹ مواد کا استعمال کرتے ہوئے کاربن ڈائی آکسائیڈ کو ہٹا کر اور پھر سوربینٹ مواد کو دوبارہ پیدا کرکے کام کیا۔ دھاتی آکسائڈ کے سوربینٹ ڈبے کو 10 گھنٹے کے معیاری بہاؤ کی شرح پر تقریبا اس کے ذریعے ہوا پمپ کرکے دوبارہ پیدا کیا گیا تھا۔ فعال کاربن کو کاربن ڈائی آکسائیڈ سکریبر کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ کاربن ڈائی آکسائیڈ کے زیادہ مواد والی ہوا، جیسے کہ پھلوں کے ذخیرہ کرنے والے مقامات سے آنے والی ہوا، کو فعال کاربن کے بستروں سے اڑایا جا سکتا ہے اور کاربن ڈائی آکسائیڈ فعال کاربن [جذب] پر قائم رہے گا۔ ایک بار جب بستر سنترپت ہو جاتا ہے تو اسے کم کاربن ڈائی آکسائیڈ ہوا، جیسے ماحول کی ہوا، بستر کے ذریعے اڑاتے ہوئے "دوبارہ پیدا" ہونا چاہیے۔ یہ کاربن ڈائی آکسائیڈ کو بستر سے خارج کرے گا، اور پھر اسے دوبارہ صاف کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، جس سے ہوا میں کاربن ڈائی آکسائیڈ کی خالص مقدار وہی رہ جاتی ہے جب یہ عمل شروع ہوا تھا۔ میٹل-آرگینک فریم ورک (ایم او ایف) میٹل-آرگینک فریم ورک کاربن ڈائی آکسائیڈ کی گرفت اور جذب کے ذریعے سیکوسٹرشن کے لیے سب سے زیادہ امید افزا نئی ٹیکنالوجیز میں سے ایک ہے۔ اگرچہ آج کل کوئی بڑے پیمانے پر تجارتی ٹیکنالوجی موجود نہیں ہے، لیکن کئی تحقیقی مطالعات نے اس بڑی صلاحیت کی نشاندہی کی ہے جو ایم او ایف میں سی او 2 جذب کے طور پر موجود ہے۔ اس کی خصوصیات، جیسے سوراخ کی ساخت اور سطح کے افعال کو دیگر گیسوں کے مقابلے میں CO2 کے انتخاب کو بہتر بنانے کے لیے آسانی سے ترتیب دیا جا سکتا ہے۔ ایک ایم او ایف کو خاص طور پر دہن کے بعد کے پاور پلانٹس میں سی او 2 ہٹانے والے ایجنٹ کی طرح کام کرنے کے لیے ڈیزائن کیا جا سکتا ہے۔ اس منظر نامے میں، فلو گیس ایم او ایف مواد سے بھرے بستر سے گزرے گی، جہاں سے کاربن ڈائی آکسائیڈ نکالی جائے گی۔ سنترپتی تک پہنچنے کے بعد، دباؤ یا درجہ حرارت کو تبدیل کرکے کاربن ڈائی آکسائیڈ کو خارج کیا جا سکتا ہے۔ اس کے بعد کاربن ڈائی آکسائیڈ کو زیر زمین ذخیرہ کرنے یا تیل کی بازیابی کے بہتر عمل میں استعمال کرنے کے لیے انتہائی اہم حالات میں دبایا جا سکتا ہے۔ تاہم، کئی مشکلات کی وجہ سے یہ ابھی تک بڑے پیمانے پر ممکن نہیں ہے، ان میں سے ایک بڑی مقدار میں ایم او ایف کی پیداوار ہے۔ ایک اور مسئلہ ایم او ایف کی ترکیب کے لیے ضروری دھاتوں کی دستیابی ہے۔ ایک فرضی منظر نامے میں جہاں ان مواد کو گلوبل وارمنگ کے مسائل سے بچنے کے لیے درکار تمام کاربن ڈائی آکسائیڈ کو پکڑنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، جیسے کہ عالمی درجہ حرارت میں اضافے کو صنعتی دور سے پہلے کے اوسط درجہ حرارت سے 2 ڈگری سیلسیس سے کم برقرار رکھنا، ہمیں زمین پر دستیاب دھاتوں سے زیادہ دھاتوں کی ضرورت ہوگی۔ مثال کے طور پر، ونیڈیم کا استعمال کرنے والے تمام ایم او ایف کی ترکیب کے لیے، ہمیں 2010 کے عالمی ذخائر کی ضرورت ہوگی۔ یہاں تک کہ اگر میگنیشیم پر مبنی ایم او ایف کا استعمال کیا جائے، جس نے کاربن ڈائی آکسائیڈ کو جذب کرنے کی زبردست صلاحیت کا مظاہرہ کیا ہے، تو ہمیں 2010 کے عالمی ذخائر کا 14 فیصد درکار ہوگا، جو کہ کافی مقدار ہے۔ اس کے علاوہ، وسیع پیمانے پر کان کنی ضروری ہوگی، جس سے مزید ممکنہ ماحولیاتی مسائل پیدا ہوں گے۔ ڈی او ای کے زیر اہتمام اور یو او پی ایل ایل سی کے زیر انتظام چار مختلف یونیورسٹیوں کے اساتذہ کے تعاون سے چلائے جانے والے ایک پروجیکٹ میں، دہن کے بعد فلو گیس میں ممکنہ کاربن ڈائی آکسائیڈ ہٹانے والے ایجنٹوں کے طور پر ایم او ایف کا تجربہ کیا گیا۔ وہ ویکیوم پریشر سوئنگ کے عمل کا استعمال کرتے ہوئے فلو گیس کے بہاؤ سے 90 فیصد کاربن ڈائی آکسائیڈ کو الگ کرنے میں کامیاب رہے۔ وسیع تحقیقات کے ذریعے، محققین کو پتہ چلا کہ استعمال کیا جانے والا بہترین ایم او ایف ایم جی/ڈی او بی ڈی سی تھا، جس میں 21.7 ڈبلیو ٹی ٪ سی او 2 لوڈنگ کی گنجائش ہے۔ تخمینوں سے پتہ چلتا ہے کہ، اگر بڑے پیمانے کے پاور پلانٹ پر اسی طرح کا نظام لاگو کیا جائے تو توانائی کی لاگت میں 65 فیصد اضافہ ہوگا، جبکہ این ای ٹی ایل بیس لائن امین پر مبنی نظام 81 فیصد اضافے کا سبب بنے گا (ڈی او ای کا ہدف 35 فیصد ہے)۔ نیز، ہر ٹن کاربن ڈائی آکسائیڈ سے بچنے کی لاگت 57 ڈالر ہوگی، جبکہ امین سسٹم کے لیے اس کی لاگت کا تخمینہ 72 ڈالر ہے۔ یہ منصوبہ 2010 میں ختم ہوا، اس اندازے کے مطابق کہ 580 میگاواٹ کے پاور پلانٹ میں اس طرح کے منصوبے کو نافذ کرنے کے لیے درکار کل سرمایہ 354 ملین ڈالر تھا۔ ایکسٹینڈ ایئر کارٹریج ایک ایکسٹینڈ ایئر کارٹریج (ای اے سی) ایک میک یا قسم کا پہلے سے لوڈ شدہ ایک استعمال جذب کن کنسٹر ہے جسے مناسب طریقے سے ڈیزائن کردہ ریبریدر میں وصول کنندہ کی گہا میں نصب کیا جا سکتا ہے۔ دیگر طریقے کاربن ڈائی آکسائیڈ کو صاف کرنے کے لیے بہت سے دوسرے طریقوں اور مواد پر تبادلہ خیال کیا گیا ہے۔ جذب ریجینریٹو کاربن ڈائی آکسائیڈ ہٹانے کا نظام (آر سی آر ایس) طحالب سے بھرے بائیو ری ایکٹر میمبرین گیس کی علیحدگی ریورسنگ ہیٹ ایکسچینجرز یہ بھی دیکھیں حوالہ جات سکریبرز کاربن ڈائی آکسائیڈ اسپیس سوٹ اجزاء خلائی جہاز لائف سپورٹ سسٹم گیس ٹیکنالوجیز کاربن کیپچر اور اسٹوریج