Carbon Capture and Storage, Issues, Application, Challenges

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प्रसंग: ऑक्सफोर्ड और इंपीरियल कॉलेज के अध्ययन के अनुसार, CO2 उत्सर्जन को कम करने के लिए मानी जाने वाली कार्बन कैप्चर और स्टोरेज (CCS) प्रौद्योगिकियाँ अप्रभावी और अव्यवहार्य हो सकती हैं।

कार्बन कैप्चर एंड स्टोरेज (सीसीएस) क्या है?

  • कार्बन कैप्चर और स्टोरेज (सीसीएस) एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें बिजली संयंत्रों, रिफाइनरियों और स्टील और सीमेंट उत्पादन जैसे औद्योगिक स्रोतों से कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ2) उत्सर्जन को गहरे भूमिगत भूवैज्ञानिक संरचनाओं में कैप्चर, परिवहन और संग्रहीत किया जाता है।
  • यह CO2 को वायुमंडल में जारी होने से रोकता है और जलवायु परिवर्तन में योगदान देता है।
  • दृष्टिकोण:
    • बिंदु-स्रोत सी.सी.एस: यह दृष्टिकोण कार्बन डाइऑक्साइड को सीधे उसके उत्सर्जन स्रोतों, जैसे औद्योगिक स्मोकस्टैक्स और बिजली संयंत्रों पर कैप्चर करने पर केंद्रित है। यह तकनीक ग्रीनहाउस गैस निर्माण में योगदान करने से पहले CO2 को वायुमंडल में जारी होने से रोकती है।
    • डायरेक्ट एयर कैप्चर (डीएसी): इस विधि का लक्ष्य पहले से ही उत्सर्जित और वायुमंडल में फैल चुकी CO2 को हटाना है। डीएसी प्रौद्योगिकियां सक्रिय रूप से मौजूदा वायुमंडलीय CO2 को कैप्चर और केंद्रित करती हैं, जो मौजूदा जलवायु संकट से निपटने के लिए एक संभावित समाधान पेश करती है।
  • कार्यरत:
    • कब्जा: CO2 को विभिन्न प्रौद्योगिकियों का उपयोग करके उत्सर्जन धारा से प्राप्त किया जाता है। सबसे आम तरीका अमीन स्क्रबिंग है, जिसमें CO2 को एक तरल विलायक में अवशोषित करना शामिल है।
    • परिवहन: कैप्चर की गई CO2 को एक तरल में संपीड़ित किया जाता है और पाइपलाइनों या जहाजों के माध्यम से भंडारण स्थल तक पहुंचाया जाता है।
    • भंडारण: CO2 को भूवैज्ञानिक संरचनाओं जैसे कि ख़त्म हो चुके तेल और गैस भंडार, खारे जलभृत, या अखनिज कोयला परतों में गहरे भूमिगत में इंजेक्ट किया जाता है।
      • इन संरचनाओं को इसलिए चुना जाता है क्योंकि वे छिद्रपूर्ण होती हैं और उनके ऊपर CO2 को फंसाने के लिए अभेद्य चट्टानी परतें होती हैं।

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कार्बन कैप्चर एंड स्टोरेज (सीसीएस) और कार्बन डाइऑक्साइड रिमूवल (सीडीआर) के बीच अंतर

पहलूसीसीएसकमांडर
CO2 का स्रोतबिजली संयंत्रों, कारखानों (प्वाइंट-सोर्स कैप्चर) जैसे उत्सर्जन स्रोतों से सीधे CO2 कैप्चर करता है।CO2 को सीधे वायुमंडल से हटाता है, विशिष्ट उत्सर्जन स्रोतों (प्रत्यक्ष वायु कैप्चर – DAC) पर नहीं।
दायराव्यक्तिगत स्रोतों या संपूर्ण औद्योगिक क्षेत्रों पर लागू किया जा सकता है।इसमें वैश्विक स्तर पर CO2 को हटाने की क्षमता है, चाहे उसका स्रोत कुछ भी हो।
परिपक्वतादुनिया भर में कई परिचालन परियोजनाओं के साथ अधिक स्थापित तकनीक।सीमित तैनाती और उच्च लागत के साथ, अभी भी विकास के प्रारंभिक चरण में है।
स्थायित्वCO2 को स्थायी भंडारण के उद्देश्य से भूवैज्ञानिक संरचनाओं में भूमिगत संग्रहीत किया जाता है।विभिन्न तरीकों में स्थायित्व की अलग-अलग डिग्री होती है। कुछ विधियाँ, जैसे वनीकरण, बायोमास में CO2 संग्रहीत करती हैं जिसे वापस वायुमंडल में छोड़ा जा सकता है।

कार्बन कैप्चर और स्टोरेज (सीसीएस) का अनुप्रयोग

  • खनिजीकरण (कार्बन को पत्थर में बदलना): कैप्चर किए गए कार्बन को मैग्नीशियम और कैल्शियम जैसे विशिष्ट खनिजों के साथ प्रतिक्रिया करके स्थिर कार्बोनेट बनाया जा सकता है, जो अनिवार्य रूप से CO2 को वापस चट्टान में बदल देता है।
    • इस प्रक्रिया को, के नाम से जाना जाता है खनिज कार्बोनेशनकार्बन को उसकी प्राकृतिक अवस्था के समान रूप में संग्रहीत करने की एक दीर्घकालिक और सुरक्षित विधि प्रदान करता है।
  • कैप्चर किए गए कार्बन से सिंथेटिक ईंधन: कैप्चर किए गए CO2 को हाइड्रोजन के साथ जोड़ा जा सकता है, जिसे अक्सर सिंथेटिक ईंधन बनाने के लिए नवीकरणीय ऊर्जा का उपयोग करके इलेक्ट्रोलिसिस के माध्यम से उत्पादित किया जाता है।
    • यह तकनीक जीवाश्म ईंधन का एक स्वच्छ विकल्प प्रदान करती है, जिससे हमें कार्बन-सघन संसाधनों पर निर्भरता कम करते हुए मौजूदा बुनियादी ढांचे और परिवहन प्रणालियों का उपयोग करने की अनुमति मिलती है।
  • उन्नत कृषि के लिए कार्बन डाइऑक्साइड: पौधों की वृद्धि को बढ़ाने के लिए कैप्चर की गई कार्बन डाइऑक्साइड को ग्रीनहाउस और इनडोर खेती सुविधाओं में आपूर्ति की जा सकती है।
    • यह तकनीक फसल की पैदावार में उल्लेखनीय सुधार कर सकती है और अधिक टिकाऊ और कुशल कृषि पद्धतियों में योगदान कर सकती है।
  • सूखी बर्फ के विविध अनुप्रयोग: कैप्चर की गई कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग सूखी बर्फ बनाने के लिए किया जा सकता है, जो बेहद कम तापमान पर ठोस CO2 है। सूखी बर्फ के विभिन्न अनुप्रयोग हैं, जिनमें शामिल हैं:
    • शिपिंग और परिवहन नाशवान वस्तुओं का, उनके गंतव्य पर सुरक्षित आगमन सुनिश्चित करना।
    • चिकित्सा एवं वैज्ञानिक उद्देश्यजैसे क्रायोप्रिजर्वेशन और जैविक नमूनों का संरक्षण।
    • विशेष प्रभाव मनोरंजन उद्योग में, जैसे नाट्य प्रस्तुतियों के लिए धुआं या कोहरा पैदा करना।

सीसीएस से जुड़ी चुनौतियाँ

  • लागत: सीसीएस तकनीक को विकसित करना, लागू करना और संचालित करना महंगा है। सीसीएस सुविधाओं के निर्माण और रखरखाव से जुड़ी उच्च लागत इसकी आर्थिक व्यवहार्यता के बारे में चिंता पैदा करती है।
    • 2050 तक 20 बिलियन टन तक CO2 भूमिगत भंडारण करके शुद्ध-शून्य उत्सर्जन प्राप्त करने में 30 ट्रिलियन डॉलर की लागत आ सकती है, जबकि उन रणनीतियों की तुलना में जहां केवल 5 बिलियन टन CO2 को संग्रहीत करने की आवश्यकता होती है।
  • सीमित मापनीयता: वर्तमान सीसीएस परियोजनाओं पर कब्जा सालाना केवल 49 मिलियन टन CO2वैश्विक उत्सर्जन का एक छोटा सा अंश।
    • उच्च लागत और सीमित बुनियादी ढांचे के कारण बड़े पैमाने पर तैनाती अव्यावहारिक लगती है।
  • तकनीकी सीमाएँ: सीसीएस परियोजनाएँ डिज़ाइन के अनुसार कार्य करने में विफल रहीं, जिससे प्रौद्योगिकी की विश्वसनीयता और प्रभावशीलता के बारे में चिंताएँ बढ़ गईं।
  • प्रयोज्यता सीमाएँ: सीसीएस केवल सीमेंट और लोहा और इस्पात जैसे विशिष्ट उद्योगों के लिए उपयुक्त है जहां उत्सर्जन में कमी के विकल्प सीमित हैं।
    • बिजली उत्पादन जैसे अन्य क्षेत्रों में नवीकरणीय ऊर्जा और वनीकरण जैसे सस्ते और अधिक प्रभावी समाधान हैं।
  • भूवैज्ञानिक भंडारण उपयुक्तता: CO2 के दीर्घकालिक भंडारण के लिए सही भूवैज्ञानिक संरचनाओं को खोजना और सुरक्षित करना एक महत्वपूर्ण चुनौती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि प्रत्येक भूवैज्ञानिक संरचना CO2 के भंडारण के लिए उपयुक्त नहीं है, क्योंकि कुछ प्रकार से रिसाव या भूकंपीय गतिविधि का जोखिम होता है।

आगे बढ़ने का रास्ता

  • प्राकृतिक जलवायु समाधानों को एकीकृत करना: सीसीएस को पुनर्वनीकरण, वनरोपण और टिकाऊ भूमि प्रबंधन जैसे प्राकृतिक जलवायु समाधानों के साथ जोड़ने से इसके प्रभाव में काफी वृद्धि हो सकती है। ये प्रयास स्वाभाविक रूप से कार्बन को अलग करते हैं, जैव विविधता को बढ़ावा देते हैं, और पारिस्थितिकी तंत्र के लचीलेपन को मजबूत करते हैं, उत्सर्जन को कम करने में सीसीएस की भूमिका को पूरक करते हैं।
  • अंतर्राष्ट्रीय सहयोग को बढ़ावा देना: जलवायु परिवर्तन की वैश्विक चुनौती से निपटने के लिए अंतर्राष्ट्रीय सहयोग और ज्ञान साझा करने की आवश्यकता है। अंतर्राष्ट्रीय मंचों, अनुसंधान साझेदारियों और प्रौद्योगिकी-साझाकरण पहलों की स्थापना से वैश्विक लाभ सुनिश्चित करते हुए नवीन कार्बन कैप्चर समाधानों के विकास और अपनाने में तेजी आ सकती है।
  • सीसीएस और उत्सर्जन में कमी को संतुलित करना: संयुक्त राष्ट्र की रिपोर्ट कार्बन क्रेडिट के माध्यम से पेरिस समझौते के बाजार-आधारित तंत्र के साथ एकीकृत होने की सीसीएस की क्षमता पर प्रकाश डालती है। हालाँकि, यह इस बात पर जोर देता है कि उत्सर्जन की रोकथाम सर्वोपरि है। एक प्रभावी जलवायु रणनीति के लिए कार्बन कैप्चर तकनीक और सक्रिय उत्सर्जन कटौती प्रयासों को अपनाने की आवश्यकता है।
  • उत्सर्जन कटौती के प्रति भारत की प्रतिबद्धता: भारत ने अपने राष्ट्रीय स्तर पर निर्धारित योगदान (एनडीसी) के माध्यम से 2030 तक अपनी उत्सर्जन तीव्रता को 45% तक कम करने का वादा करके जलवायु परिवर्तन से निपटने के लिए अपनी प्रतिबद्धता प्रदर्शित की है। यह महत्वाकांक्षी लक्ष्य एक स्थायी भविष्य प्राप्त करने के लिए सीसीएस और उत्सर्जन कटौती रणनीतियों दोनों के महत्व को रेखांकित करता है।
भारत में कार्बन कैप्चर और उपयोग में राष्ट्रीय उत्कृष्टता केंद्र
  • भारतीय प्रौद्योगिकी संस्थान बॉम्बे (आईआईटी बॉम्बे) में एनसीओई-सीसीयू: यह केंद्र बिजली संयंत्रों और बायोगैस संयंत्रों के ग्रिप गैस उत्सर्जन से CO2 प्राप्त करने के लिए प्रौद्योगिकियों के विकास और प्रदर्शन पर केंद्रित है।
  • जवाहरलाल नेहरू सेंटर फॉर एडवांस्ड साइंटिफिक रिसर्च (जेएनसीएएसआर), बेंगलुरु में नेशनल सेंटर इन कार्बन कैप्चर एंड यूटिलाइजेशन (एनसीसीसीयू): यह केंद्र CO2 को ईंधन और रसायनों में परिवर्तित करने के लिए प्रौद्योगिकियों के विकास और प्रदर्शन पर केंद्रित है।

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