تکنولوژی جذب مستقیم هوا برای آینده هوشمند بدون کربن

مترجم : مریم رضایی

در سال ۲۰۲۰ برخی دولت‌ها در سراسر دنیا، متعهد شدند بیش از ۴ میلیارد دلار برای حمایت از توسعه و استقرار تکنولوژی «جذب مستقیم هوا» (DAC) سرمایه‌‌گذاری کنند. نخستین کارخانه‌‌ای که امکان جذب بیش از یک میلیون تن دی اکسید کربن در سال را دارد، فیلترهایی که با مواد سرامیکی ساخته می‌شوند، می‌توانند چنین گزینه‌‌ای را وعده دهند.

تصویری که «سرامیک» در ذهن خیلی از مردم تداعی می‌کند، چرخ و کوره سفالگری، ظروف و کاشی یا شاید چاقوهای سرامیکی آشپزخانه است. اما عده کمی می‌‌دانند که صنعت سرامیک، یکی از بنیان‌‌های اقتصاد مدرن است. به عنوان مثال، سرامیک یکی از مهم‌ترین عایق‌‌هایی است که در سیستم‌‌های برقی به کار می‌‌رود و در انتقال و توزیع برق نقش دارد. اگر لایه‌های سرامیکی در فیلترهای اگزوز مدرن استفاده نشود، وسایل نقلیه هوا را پر از گازهای سمی می‌کنند. و ترکیبات سرامیکی، در تولید نیمه‌‌رساناها که اجزای اصلی ابزارهای کامپیوتری مدرن هستند، به کار می‌‌رود.

این ماده که در طبیعت فراوان است و کاربردهای زیاد دارد، بیش از ۲۵ هزار سال پیش کشف شد ‌‌و حالا نقش مهم‌تری دارد. از آنجا که کربن‌‌خنثی شدن، تعهد اقتصاد جهانی تا اواسط قرن است، واضح است که سرامیک می‌تواند در کربن‌‌زدایی آینده به ما کمک کند. یکی از این راه‌حل‌‌های پیشتازانه برای دنیایی هوشمندتر و پایدارتر، شرکت ژاپنی NGK Insulator  است که یک رهبر جهانی در این صنعت محسوب می‌شود.

“فناوری هوشمند” رسانه تخصصی انقلاب صنعتی چهارم

شیگرو کوبایاشی، مدیر این شرکت، می‌گوید: «دنیا در حال حاضر به سمت کربن‌‌خنثی و دیجیتالی کردن جوامع حرکت می‌کند. ما در حال حاضر محصولات و تکنولوژی‌‌های متعددی در این حوزه‌ها در اختیار داریم. همچنان از تکنولوژی‌‌های پیشرفته خودمان برای پاسخ دادن به مسائلی مثل انرژی و محیط زیست استفاده می‌کنیم تا انتظارات جامعه جهانی را پاسخ دهیم.»

 مسیری به سوی خنثی کردن کربن

تحول جهانی به سوی استفاده از منابع انرژی با کمترین کربن در حال پیشرفت است و تکنولوژی‌‌های مختلف جذب، استفاده و ذخیره‌‌سازی کربن برای تحقق اهداف اقلیمی، بیش از پیش مورد نیازند. چالشی که وجود دارد این است که راه‌حل‌‌ها برای جداسازی دی‌‌‌‌اکسید کربن در مقیاس بزرگ، ماندگار باشند. فیلترهایی که با مواد سرامیکی ساخته می‌شوند، می‌توانند چنین گزینه‌‌ای را وعده دهند.

ریوهی ایواساکی، معاون اجرایی و رئیس واحد ارزش‌‌آفرینی‌NGK، می‌گوید: «ممبران‌‌های سرامیکی، در مقایسه با ممبران‌‌های پلیمری رقیب، برای جداسازی مولکول‌‌ها تحت شرایط دما و فشار بالا دقت بیشتری دارند و همچنین در برابر حلال‌‌ها و پوسیدگی هم مقاوم‌‌ترند.» ممبران فیلترهای ساخته شده از چند ورق نازک به هم فشرده است که به صورت مارپیچ دور یک لوله پیچیده می‌شوند.

شرکت NGK بزرگ‌ترین ممبران سرامیکی جداسازی دی اکسید کربن در دنیا را با موفقیت ساخته که DDR نام دارد. سال گذشته، آنها این تکنولوژی را جلوتر برده و اعلام کردند ممبران جداسازی دی اکسید کربن برای گازهای خروجی صنعتی هم ساخته‌‌اند. در آزمایشی که گاز خروجی صنعتی را شبیه‌‌سازی کرده، این ممبران توانست فاکتور جداسازی دی اکسید کربن را تقریبا پنج برابر ممبران‌‌های معمولی، با کیفیت بهتری انجام دهد.NGK  امیدوار است این تکنولوژی را هر چه زودتر و تا سال ۲۰۳۰ تجاری‌‌سازی کند تا بتواند دی اکسید کربن منتشر‌شده در کارخانه‌ها و نیروگاه‌ها را جذب کند. جذب گازهای گلخانه‌‌ای که در حال حاضر وارد هوا می‌شوند هم یک نیاز فوری است. همه نشانه‌ها حاکی از پیشرفت فزاینده تکنولوژی جذب مستقیم این گازها هستند.

در سال ۲۰۲۰ برخی دولت‌ها در سراسر دنیا، متعهد شدند بیش از ۴ میلیارد دلار برای حمایت از توسعه و استقرار تکنولوژی «جذب مستقیم هوا» (DAC) سرمایه‌‌گذاری کنند. نخستین کارخانه‌‌ای که امکان جذب بیش از یک میلیون تن دی اکسید کربن در سال را دارد، اواسط این دهه فعالیت خود را در آمریکا شروع می‌کند. آژانس بین‌المللی انرژی پیش‌‌بینی کرده که تا سال ۲۰۵۰ DAC باید از حجم ۰۱/ ۰ متریک تن به ۹۸۰ متریک تن افزایش یابد.

NGK  امیدوار است با معرفی یک واحد سنجش جذب‌‌کننده دی اکسید کربن موجود در جو، با استفاده از تکنولوژی مخصوص سرامیک‌‌های ویژه قطعات خودرو، بر این چالش غلبه کند. ایواساکی معتقد است وقتی تقاضا برای DAC اوج بگیرد، پتانسیل بازار بسیار بزرگی برای این محصول ایجاد خواهد شد.

او توضیح می‌دهد که وقتی سفارش‌‌ها شروع شوند، کارخانه‌های سرامیک خودرویی NGK در سراسر جهان، به سرعت تغییر هدف می‌دهند تا این محصولات را برای DAC تولید کنند. یک تکنولوژی مهم و مورد نیاز دیگر برای دور شدن از سوخت‌‌های فسیلی، باتری‌‌ها هستند. تولید باتری‌‌های ایمن و پایدار در مقیاس گسترده، باید سرعت بگیرد تا پاسخگوی تقاضا برای ذخیره‌‌سازی انرژی‌‌های تجدیدپذیر متناوب مثل باد و خورشید باشد.NGK  دو نوع باتری سرامیکی پیشرفته دارد. یکی NAS که نخستین باتری قابل شارژ ساخته شده از روی است و قابل استفاده در محیط‌‌های داخلی است. دومی باتری بسیار نازک EnerCera نام دارد که به شرکت‌‌ها و دولت‌ها در مسابقه رسیدن به آینده بدون سوخت‌‌های فسیلی، کمک می‌کند.

 سرامیک‌‌ های هوشمند از ابتدا

سرامیک همچنین دنیای ما را هوشمندتر خواهد کرد. در یک جامعه دیجیتال، مواد و تکنولوژی‌‌های سرامیکی برای ساخت سنسورها، رادار، ابزارهای مخابراتی فوق سریع و نیمه‌‌رساناهای مورد نیاز برای اتومبیل‌‌های خودران و برقی مورد استفاده قرار خواهند گرفت. باتری‌‌های سرامیکی به‌‌شدت فشرده، بادوام و قابل شارژ بدون نیاز به سیم، انرژی ابزارهای اینترنت اشیا در هر جایی را تامین می‌کنند. و ویفرها و فعال‌‌کننده‌های قطعات الکترونیکی که در آنها مواد سرامیکی به کار رفته، در پردازش جریان گسترده داده‌هایی که در دنیای دیجیتال می‌‌چرخد، نقش حیاتی دارند. NGK  یک تامین‌‌کننده مهم جهانی قطعات سرامیکی برای تجهیزات تولید نیمه‌‌رساناها و محرک‌‌های پیزوسرامیک مورد استفاده در مراکز داده و ویفرهای فشرده برای فیلترهایی است که فرکانس‌‌های گوشی‌‌های هوشمند را کنترل می‌کنند. اگر گوشی هوشمند گران‌‌قیمتی دارید، احتمالش زیاد است که یکی از محصولات NGK در گوشی شما استفاده شده باشد.

با توجه به این نقش مهم، واحد الکترونیک و تجهیزات تولید نیمه‌‌رسانای ‌NGK، در دو دهه گذشته، رشد بسیار سریعی داشته است. بخش جامعه دیجیتال این شرکت، در سال مالی منتهی به مارس ۲۰۲۲ رکورد فروش ۱۵۰ میلیارد ین را زد. کوبایاشی می‌گوید: «شکی وجود ندارد که رشد انفجاری فعلی تکنولوژی دیجیتال در زندگی ما، تا سال ۲۰۵۰ ادامه خواهد یافت: نیمه‌‌رساناهای بیشتر، داده بیشتر و مخابره سریع‌‌تر از ۵G به ۶G و … برای این رویدادها، ما از تکنولوژی سرامیکی خودمان که دقت بسیار بالایی دارد بهره‌‌برداری می‌کنیم تا محصولاتی برای یک جامعه دیجیتال و کربن‌‌خنثی تولید کنیم.»

منبع: دنیای اقتصاد از Financial Times

  ” اقتصادالکترونیکی“آخرین و به روزترین محتوی در اقتصاددیجیتال

• تکنولوژی جذب مستقیم هوا برای آینده هوشمند بدون کربن