ثاني أكسيد الكربون السائل: ما هو ولماذا هو مفيد؟
ثاني أكسيد الكربون هو غاز نخرجه كل يوم، وهو أيضًا غاز موجود في الغلاف الجوي، حيث يعمل كغاز دفيئة ويساهم في ظاهرة الاحتباس الحراري العالمي. ولكن هل تعلم أن ثاني أكسيد الكربون يمكن أن يوجد أيضًا على شكل سائل في ظل ظروف معينة؟ وأن ثاني أكسيد الكربون السائل له العديد من التطبيقات في مختلف الصناعات والقطاعات؟ في هذه المقالة، سنستكشف ماهية ثاني أكسيد الكربون السائل، وكيف يتم إنتاجه، وما هي الاستخدامات التي يمكن أن يستخدم فيها.
ما هو ثاني أكسيد الكربون السائل؟
ثاني أكسيد الكربون السائل، أو LCO2، هو الحالة السائلة لثاني أكسيد الكربون. ويتكون عندما يتم ضغط غاز ثاني أكسيد الكربون وتبريده إلى ضغط مرتفع ودرجة حرارة منخفضة. وفي ظل الضغط الجوي العادي، لا يمكن لغاز ثاني أكسيد الكربون أن يتحول إلى سائل. بل يمكن أن يتحول فقط إلى صلب، وهو ما نسميه بالثلج الجاف. ولصنع LCO2، نحتاج إلى ضغط غاز ثاني أكسيد الكربون إلى ما يزيد عن 5.1 ضغط جوي (5.2 بار؛ 75 رطل/بوصة مربعة)، وتبريده إلى أقل من 31.1 درجة (88.0 درجة فهرنهايت) (النقطة الحرجة) وأعلى من -56.6 درجة (-69.9 درجة فهرنهايت) (النقطة الثلاثية).
LCO2 هو سائل عديم اللون والرائحة وكثافته 1101 كجم/م3 عندما يكون في حالة تشبع كامل عند -37 درجة (-35 درجة فهرنهايت). وله قابلية ذوبان منخفضة جدًا في الماء، تتراوح من 0.02 إلى 0.10٪ عند درجات حرارة من -29 درجة (-20 درجة فهرنهايت) إلى 22.6 درجة (72.7 درجة فهرنهايت) وضغوط من 15 إلى 60 ضغط جوي.
كيف يتم إنتاج ثاني أكسيد الكربون السائل؟
يمكن إنتاج ثاني أكسيد الكربون السائل من مصادر مختلفة لغاز ثاني أكسيد الكربون، مثل آبار الغاز الطبيعي، ومحطات الطاقة التي تعمل بالفحم، وعمليات التخمير، أو العمليات الصناعية. يتم تنقية غاز ثاني أكسيد الكربون أولاً وتجفيفه لإزالة أي شوائب ورطوبة. ثم يتم ضغطه وتبريده باستخدام ضواغط ومبادلات حرارية. يدخل غاز ثاني أكسيد الكربون المضغوط والمبرد بعد ذلك إلى خزان تخزين أو جهاز تبخير، حيث يتحول إلى ثاني أكسيد الكربون السائل.
يمكن أيضًا التقاط ثاني أكسيد الكربون السائل من الغلاف الجوي باستخدام تقنية التقاط الهواء المباشر (DAC)، والتي تستخدم تفاعلات كيميائية لاستخراج ثاني أكسيد الكربون من الهواء. ثم يتم ضغط غاز ثاني أكسيد الكربون الملتقط وتسييله باستخدام طرق مماثلة لما سبق. لا تزال تقنية التقاط الهواء المباشر قيد التطوير ولديها القدرة على تقليل تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي والتخفيف من تغير المناخ.
ما هي استخدامات ثاني أكسيد الكربون السائل؟
يستخدم ثاني أكسيد الكربون السائل في العديد من الصناعات والقطاعات المختلفة، مثل:
●الأطعمة والمشروبات: يمكن استخدام ثاني أكسيد الكربون السائل لتبريد وتجميد الأطعمة والمشروبات، وكذلك للحفاظ عليها من نمو البكتيريا والفطريات. ويمكن أيضًا استخدام ثاني أكسيد الكربون السائل لإضافة ثاني أكسيد الكربون إلى المشروبات، مثل الصودا والبيرة والنبيذ والمياه الغازية، عن طريق حقنه في السائل تحت الضغط. ويمكن أيضًا أن يعزز ثاني أكسيد الكربون السائل نكهة وملمس المشروبات عن طريق جعلها أكثر حمضية وانتعاشًا.
●الحماية من الحرائق: يمكن استخدام ثاني أكسيد الكربون السائل كطفاية حريق بسبب خصائصه المضادة للاشتعال. يتم تخزين ثاني أكسيد الكربون السائل تحت الضغط في أسطوانة وإطلاقه كغاز عند الحاجة. يعمل الغاز عن طريق إزاحة الأكسجين الذي يغذي الاحتراق وتبريد سطح الاحتراق لمنع المزيد من الضرر. ثاني أكسيد الكربون السائل فعال في إطفاء الحرائق الكهربائية والسوائل القابلة للاشتعال، مثل الزيت والبنزين والمذيبات.
●استخراج النفط: يمكن استخدام ثاني أكسيد الكربون السائل لتعزيز استخراج النفط من آبار النفط عن طريق حقنه في الخزان تحت ضغط مرتفع. يختلط ثاني أكسيد الكربون السائل بالنفط ويقلل من لزوجته، مما يسهل تدفقه خارج البئر. كما يعمل ثاني أكسيد الكربون السائل على توسيع حجم النفط ودفعه نحو بئر الإنتاج. يمكن لهذه الطريقة زيادة معدل استخراج النفط بنسبة تصل إلى 20٪.
●الخبز: يمكن استخدام ثاني أكسيد الكربون السائل كعامل تخمير لخبز الخبز عن طريق تكوين جيوب هوائية في العجين. يتم إنتاج ثاني أكسيد الكربون السائل بواسطة الخميرة أو صودا الخبز عندما تتفاعل مع السكر أو الحمض في العجين. يتمدد ثاني أكسيد الكربون السائل عند تسخينه في الفرن، مما يجعل الخبز يرتفع ويصبح خفيفًا ورقيقًا.
● التقاط الكربون وتخزينه: يمكن استخدام ثاني أكسيد الكربون السائل كوسيلة لتخزين ثاني أكسيد الكربون الذي قد ينبعث إلى الغلاف الجوي ويساهم في ظاهرة الاحتباس الحراري العالمي. ويمكن نقل ثاني أكسيد الكربون السائل عن طريق خطوط الأنابيب أو السفن إلى مواقع التخزين تحت الأرض أو تحت سطح البحر، حيث يمكن حقنه في الصخور المسامية أو طبقات المياه الجوفية المالحة التي يمكن أن تحبسه بشكل دائم أو لفترات طويلة من الزمن. ويمكن لهذه الطريقة أن تقلل من البصمة الكربونية لمختلف الصناعات والقطاعات التي تنتج كميات كبيرة من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، مثل توليد الطاقة، أو إنتاج الأسمنت، أو صناعة الصلب.
هذه بعض الاستخدامات الشائعة لثاني أكسيد الكربون السائل، ولكن هناك العديد من التطبيقات الأخرى التي تتضمن هذا السائل متعدد الاستخدامات. على سبيل المثال، يمكن أيضًا استخدام ثاني أكسيد الكربون السائل في اللحام ومعالجة المياه وإنتاج البلاستيك والزراعة في البيوت الزجاجية.
خاتمة
ثاني أكسيد الكربون السائل هو الحالة السائلة لثاني أكسيد الكربون الذي يتكون تحت ضغط مرتفع ودرجة حرارة منخفضة، وله العديد من المزايا والاستخدامات في مختلف الصناعات والقطاعات، مثل الأغذية والمشروبات، والحماية من الحرائق، واستخلاص النفط، والخبز، واحتجاز الكربون وتخزينه. ثاني أكسيد الكربون السائل هو مادة قيمة ومفيدة يمكنها تحسين نوعية الحياة والبيئة.
