بیوچار؛ آچاری همه‌كاره برای صنایع

با افزایش دمای زمین، بحث پیرامون مفهوم کربن‌زدایی نیز داغ‌تر شده و به دنبال تشدید نگرانی‌ها پیرامون تغییرات اقلیمی، اتخاذ رویکردی جامع و مشارکتی برای حرکت به سمت کربن‌زدایی در بخش‌های مختلف صنعتی تسریع شده است. همان‌طور که جهان با چالش کاهش انتشار گاز‌های گلخانه‌ای و گرمایش زمین دست‌وپنجه نرم می‌کند، صنایع در حال بررسی استراتژی‌های مختلف برای گذار به سمت شیوه‌های پاک‌تر و پایدارترند.

برخی با استفاده از انرژی‌های پاک، رد پای کربن خود در زنجیره را کاهش می‌دهند. برخی نیز به‌طورکلی زنجیره ارزش خود را تغییر می‌دهند؛ برای مثال فولادسازان به‌جای کوره‌های بلند از کوره‌های قوس الکتریکی بهره می‌برند؛ اما برخی از صنایع به فکر این هستند که به‌جای کاهش انتشار کربن، کربن را از هوا جذب کنند.

استفاده از بیوچار، یکی از همین روش‌هاست. بیوچار نوعی زغال چوب است که از سوزاندن زیست‌توده در محیطی با اکسیژن کم تولید می‌شود. این فرایند که به‌عنوان پیرولیز (pyrolysis) شناخته می‌شود، کربن موجود در زیست‌توده را به شکلی تبدیل می‌کند که در برابر پوسیدگی مقاوم باشد. هنگامی که زغال چوب دفن می‌شود یا به خاک اضافه می‌گردد، با توجه به شرایط مناسب، بخش زیادی از این کربن می‌تواند برای چندین دهه تا چندین قرن در زغال چوب یا خاک باقی بماند. فرایند رشد گیاهان یا جمع‌آوری زیست‌توده زباله، تبدیل آن زیست‌توده به بیوچار و افزودن بیوچار به خاک، دی‌اکسیدکربن را از جو حذف می‌کند. همان‌طور که گیاهان رشد می‌کنند، دی‌اکسیدکربن بیشتری را از اتمسفر حذف می‌کنند و از آن برای تولید زیست‌توده بیشتر بهره می‌برند. کربن موجود در آن زیست‌توده به شکل پایدار به بیوچار تبدیل می‌شود و دفن بیوچار می‌تواند کربن را برای مدت طولانی از جو خارج کند. این چرخه را می‌توان نوعی کربن‌زدایی به حساب آورد.

شکل شماره ۱ فرایند بیوچار از زیست‌توده تا کاربرد نهایی را نشان می‌دهد.

طبق گفته مؤسسه غیرانتفاعی Rocky Mountain واقع در ایالات‌متحده، رویکرد‌های حذف و ذخیره کربن زیست‌توده (BiCRS) که بیوچار معروف‌ترین آن‌هاست، پتانسیل حذف حدود ۵.۵ گیگاتن دی‌اکسیدکربن در سال را داراست. این رویکرد‌ها همچنین عمر مفید بسیار بیشتری در مقایسه با دیگر روش‌ها ازجمله کاشت درختان دارند. استارت‌آپ Charm Industrial مستقر در ایالات‌متحده، یکی از استارت‌آپ‌هایی است که در این حوزه فعالیت می‌کند. Charm در سال ۲۰۲۰ میلادی فعالیت خود را آغاز کرد و تاکنون بیش از ۶ هزار تن دی‌کربن‌اکسید را از جو حذف کرده است. شرکت عام‌المنفعه Frontier، در قراردادی با Charm، در ازای حذف ۱۱۲ هزار تن دی‌اکسیدکربن از شرکت‌های عضو مانند متا، آلفابت و H&M Group، ۵۳ میلیون دلار پرداخت کرد. شرکت JP Morgan Chase نیز از قافله عقب نماند و در ماه می‌سال ۲۰۲۳ میلادی، قراردادی برای حذف تقریباً ۲۸.۵ هزار تن دی‌اکسیدکربن معادل در طی پنج سال با این استارت‌آپ امضا کرد.

شکل شماره ۲ پتانسیل جهانی حذف کربن با استفاده از بیوچار را بر اساس درصد کل انتشار ملی گاز‌های گلخانه‌ای در سال ۲۰۲۰ میلادی نشان می‌دهد.

بیوچار علاوه بر کربن‌زدایی، مزایای دیگری در بخش‌های مختلف دارد. در کشاورزی، استفاده از بیوچار می‌تواند امنیت غذایی و پایداری را افزایش دهد. ساختار متخلخل بیوچار، ساختار خاک را بهبود می‌بخشد و حاصل‌خیزی آن را با حفظ مواد معدنی و آب افزایش می‌دهد. استفاده از بیوچار مخصوصاً برای خاک‌های مناطق گرمسیری می‌تواند بسیار مفید باشد. صنعت ساخت‌وساز بخش دیگری است که از بیوچار بهره می‌برد. بیوچار با کاهش درصد سیمان در بتن، ردپای کربن مصالح ساختمانی را به حداقل می‌رساند. اختصاص تنها ۱ درصد از جرم مخلوط‌های بتن به بیوچار می‌تواند به‌طور شگفت‌انگیزی سالانه ۰.۵ گیگاتن دی‌اکسیدکربن را جذب کند و ردپای گاز‌های گلخانه‌ای صنایع مبتنی بر سیمان را تا ۲۰ درصد کاهش دهد. علاوه بر این، بیوچار ظرفیت عایق حرارتی بتن را بهبود می‌بخشد و خواص مکانیکی مانند مقاومت فشاری و خمشی را افزایش می‌دهد.

بهره‌گیری از بیوچار برای حذف کربن، یک فناوری نسبتاً بالغ است که در حال حاضر استفاده از آن به دلیل مسائل هزینه و دسترسی به فناوری‌ها محدود شده است. با توجه به ویژگی‌های فوق‌العاده بیوچار در بخش‌های مختلف، در آینده تحقیق بیشتر حول این فناوری می‌تواند مسیر خوبی را برای کربن‌زدایی پیش روی فولاد مبارکه باز بگذارد.

منابع:

۱.https://www.american.edu/sis/centers/carbon-removal/fact-sheet-biochar.cfm

۲.https://www.carbonfuture.earth/cdr-insight-technologies/biochar-carbon-removal

۳.https://www.reuters.com/sustainability/land-use-biodiversity/analysis-why-biomass-removals-credits-like-biochar-are-luring-investors-۲۰۲۳-۱۱-۱۵/

۴.https://www.visualcapitalist.com/sp/what-is-biochar-and-why-do-we-need-it/

۵.https://www.weforum.org/agenda/۲۰۲۳/۱۱/biochar-carbon-removals-jack-of-all-trades-for-immediate-climate-action