جیسا کہ زمین کی فضا میں کاربن ڈائی آکسائیڈ کی تعمیر جاری ہے، دنیا بھر میں تحقیقی ٹیمیں ہوا سے گیس کو موثر طریقے سے ہٹانے کے طریقے تلاش کرنے میں برسوں گزار رہی ہیں۔ دریں اثنا، فضا سے کاربن ڈائی آکسائیڈ کے لیے دنیا کا نمبر ایک \”سنک\” سمندر ہے، جو انسانی سرگرمیوں سے پیدا ہونے والی تمام گیسوں کا تقریباً 30 سے 40 فیصد حصہ لیتا ہے۔
حال ہی میں، کاربن ڈائی آکسائیڈ کو براہ راست سمندر کے پانی سے ہٹانے کا امکان CO کو کم کرنے کے لیے ایک اور امید افزا امکان کے طور پر سامنے آیا ہے۔2 اخراج، جو ممکنہ طور پر کسی دن مجموعی طور پر خالص منفی اخراج کا باعث بن سکتا ہے۔ لیکن، ایئر کیپچر سسٹم کی طرح، یہ خیال ابھی تک کسی بڑے پیمانے پر استعمال کا باعث نہیں بن سکا ہے، حالانکہ کچھ کمپنیاں اس علاقے میں داخل ہونے کی کوشش کر رہی ہیں۔
اب، MIT میں محققین کی ایک ٹیم کا کہنا ہے کہ انہیں واقعی ایک موثر اور سستے ہٹانے کے طریقہ کار کی کلید مل گئی ہے۔ نتائج اس ہفتے جرنل میں رپورٹ کیے گئے تھے توانائی اور ماحولیاتی سائنسایم آئی ٹی کے پروفیسرز ٹی ایلن ہیٹن اور کرپا وارانسی، پوسٹ ڈاکٹر سیونی کم، اور گریجویٹ طلباء مائیکل نٹشے، سائمن روفر، اور جیک لیک کے ایک مقالے میں۔
سمندری پانی سے کاربن ڈائی آکسائیڈ کو ہٹانے کے موجودہ طریقے جھلیوں کے ڈھیر پر وولٹیج لگاتے ہیں تاکہ پانی کی تقسیم کے ذریعے فیڈ اسٹریم کو تیز کیا جا سکے۔ یہ پانی میں موجود بائی کاربونیٹ کو CO کے مالیکیولز میں تبدیل کرتا ہے۔2، جسے پھر ویکیوم کے تحت ہٹایا جاسکتا ہے۔ ہیٹن، جو کیمیکل انجینئرنگ کے رالف لینڈاؤ پروفیسر ہیں، نوٹ کرتے ہیں کہ جھلی مہنگی ہوتی ہے، اور اسٹیک کے دونوں سروں پر الیکٹروڈ کے مجموعی رد عمل کو چلانے کے لیے کیمیکلز کی ضرورت ہوتی ہے، جس سے عمل کے اخراجات اور پیچیدگی میں مزید اضافہ ہوتا ہے۔ \”ہم انوڈ اور کیتھوڈ آدھے خلیوں میں کیمیکل متعارف کرانے کی ضرورت سے بچنا چاہتے تھے اور اگر ممکن ہو تو جھلیوں کے استعمال سے گریز کریں\” وہ کہتے ہیں۔
ٹیم جھلی سے پاک الیکٹرو کیمیکل خلیوں پر مشتمل ایک الٹ جانے والا عمل لے کر آئی۔ ری ایکٹیو الیکٹروڈز کا استعمال سیلوں کو کھلائے جانے والے سمندری پانی میں پروٹون چھوڑنے کے لیے کیا جاتا ہے، جو پانی سے تحلیل شدہ کاربن ڈائی آکسائیڈ کے اخراج کو چلاتا ہے۔ یہ عمل چکراتی ہے: یہ تحلیل شدہ غیر نامیاتی بائک کاربونیٹ کو سالماتی کاربن ڈائی آکسائیڈ میں تبدیل کرنے کے لیے سب سے پہلے پانی کو تیزابیت دیتا ہے، جو خلا میں گیس کے طور پر جمع ہوتا ہے۔ اس کے بعد، پانی کو الٹ وولٹیج کے ساتھ خلیات کے دوسرے سیٹ کو کھلایا جاتا ہے، تاکہ پروٹون کو بحال کیا جا سکے اور تیزابی پانی کو دوبارہ سمندر میں چھوڑنے سے پہلے اسے الکلائن میں تبدیل کر دیا جائے۔ وقتاً فوقتاً، دو خلیات کے کردار الٹ جاتے ہیں جب الیکٹروڈ کا ایک سیٹ پروٹون (تیزابیت کے دوران) کے ختم ہو جاتا ہے اور دوسرا الکلائزیشن کے دوران دوبارہ پیدا ہو جاتا ہے۔
وارانسی کے پروفیسر کا کہنا ہے کہ کاربن ڈائی آکسائیڈ کو ہٹانے اور الکلائن پانی کو دوبارہ لگانے سے کم از کم مقامی طور پر سمندروں کی تیزابیت جو کاربن ڈائی آکسائیڈ کے جمع ہونے کی وجہ سے ہوئی ہے، جس کے نتیجے میں مرجان کی چٹانوں اور شیلفش کو خطرہ لاحق ہو گیا ہے، آہستہ آہستہ ریورس ہونا شروع ہو سکتا ہے۔ میکینکل انجینئرنگ. ان کا کہنا ہے کہ الکلائن پانی کا دوبارہ انجیکشن منتشر آؤٹ لیٹس یا دور سمندر کے ذریعے کیا جا سکتا ہے تاکہ الکلائنٹی کی مقامی بڑھتی ہوئی مقدار سے بچا جا سکے جو ماحولیاتی نظام کو متاثر کر سکتا ہے۔
وارانسی کا کہنا ہے کہ \”ہم پورے سیارے کے اخراج کا علاج کرنے کے قابل نہیں ہوں گے۔\” لیکن ری انجیکشن کچھ معاملات میں مچھلی کے فارموں جیسی جگہوں پر کیا جا سکتا ہے، جو پانی کو تیزابیت دیتے ہیں، لہذا یہ اس اثر کا مقابلہ کرنے میں مدد کرنے کا ایک طریقہ ہو سکتا ہے۔
ایک بار جب کاربن ڈائی آکسائیڈ پانی سے ہٹا دی جاتی ہے، تو پھر بھی اسے ضائع کرنے کی ضرورت ہوتی ہے، جیسا کہ کاربن کو ہٹانے کے دوسرے عمل کے ساتھ ہوتا ہے۔ مثال کے طور پر، اسے سمندر کے فرش کے نیچے گہری ارضیاتی شکلوں میں دفن کیا جا سکتا ہے، یا اسے کیمیائی طور پر ایتھنول جیسے مرکب میں تبدیل کیا جا سکتا ہے، جسے نقل و حمل کے ایندھن کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے، یا دیگر خاص کیمیکلز میں۔ \”آپ یقینی طور پر پکڑے گئے CO کو استعمال کرنے پر غور کر سکتے ہیں۔2 کیمیکلز یا مواد کی پیداوار کے لیے فیڈ اسٹاک کے طور پر، لیکن آپ اس سب کو فیڈ اسٹاک کے طور پر استعمال کرنے کے قابل نہیں ہوں گے،\” ہیٹن کہتے ہیں۔ ، پکڑے گئے CO کی ایک قابل ذکر مقدار2 زمین کے اندر دفن ہونا پڑے گا۔\”
ابتدائی طور پر کم از کم، خیال یہ ہوگا کہ ایسے نظاموں کو موجودہ یا منصوبہ بند انفراسٹرکچر کے ساتھ جوڑا جائے جو پہلے سے ہی سمندری پانی پر کارروائی کرتے ہیں، جیسے ڈی سیلینیشن پلانٹس۔ وارانسی کا کہنا ہے کہ \”یہ نظام توسیع پذیر ہے تاکہ ہم اسے ممکنہ طور پر موجودہ عملوں میں ضم کر سکیں جو پہلے سے ہی سمندری پانی کی پروسیسنگ کر رہے ہیں یا سمندر کے پانی کے ساتھ رابطے میں ہیں۔\” وہاں، کاربن ڈائی آکسائیڈ کو ہٹانا موجودہ عمل میں ایک سادہ اضافہ ہو سکتا ہے، جو پہلے ہی سمندر میں پانی کی بڑی مقدار واپس کر دیتا ہے، اور اس کے لیے کیمیکل ایڈیٹیو یا جھلیوں جیسے استعمال کی اشیاء کی ضرورت نہیں ہوگی۔
\”ڈی سیلینیشن پلانٹس کے ساتھ، آپ پہلے ہی سارا پانی پمپ کر رہے ہیں، تو کیوں نہ وہاں مل کر تلاش کریں؟\” وارانسی کہتے ہیں۔ \”آپ کے پانی کو منتقل کرنے کے طریقے اور اجازت دینے سے وابستہ سرمائے کے اخراجات کا ایک گروپ، جس کا پہلے ہی خیال رکھا جا سکتا ہے۔\”
اس نظام کو بحری جہازوں کے ذریعے بھی لاگو کیا جا سکتا ہے جو سفر کرتے وقت پانی پر کارروائی کریں گے، تاکہ مجموعی اخراج میں جہاز کی ٹریفک کی اہم شراکت کو کم کرنے میں مدد ملے۔ وارانسی کا کہنا ہے کہ جہاز رانی کے اخراج کو کم کرنے کے لیے پہلے سے ہی بین الاقوامی مینڈیٹ موجود ہیں، اور \”اس سے شپنگ کمپنیوں کو اپنے کچھ اخراج کو پورا کرنے میں مدد مل سکتی ہے، اور بحری جہازوں کو سمندری جھاڑیوں میں تبدیل کیا جا سکتا ہے،\” وارانسی کا کہنا ہے۔
اس نظام کو آف شور ڈرلنگ پلیٹ فارمز یا ایکوا کلچر فارمز جیسے مقامات پر بھی لاگو کیا جا سکتا ہے۔ آخر کار، یہ عالمی سطح پر تقسیم کیے جانے والے آزادانہ کاربن ہٹانے والے پلانٹس کی تعیناتی کا باعث بن سکتا ہے۔
ہیٹن کا کہنا ہے کہ یہ عمل ہوا کی گرفت کے نظام سے زیادہ موثر ہو سکتا ہے، کیونکہ سمندری پانی میں کاربن ڈائی آکسائیڈ کا ارتکاز ہوا میں ہونے سے 100 گنا زیادہ ہے۔ براہ راست ایئر کیپچر سسٹم میں گیس کو بازیافت کرنے سے پہلے اسے پکڑنا اور اسے مرکوز کرنا ضروری ہے۔ \”سمندر بڑے کاربن ڈوبتے ہیں، تاہم، اس لیے پکڑنے کا مرحلہ پہلے ہی آپ کے لیے ہو چکا ہے،\” وہ کہتے ہیں۔ \”کوئی گرفتاری کا مرحلہ نہیں ہے، صرف رہائی ہے۔\” اس کا مطلب ہے کہ مواد کی مقدار جس کو سنبھالنے کی ضرورت ہے وہ بہت چھوٹی ہیں، ممکنہ طور پر پورے عمل کو آسان بناتی ہیں اور زیر اثر کی ضروریات کو کم کرتی ہیں۔
تحقیق جاری ہے، جس کا ایک مقصد موجودہ مرحلے کا متبادل تلاش کرنا ہے جس کے لیے پانی سے الگ کاربن ڈائی آکسائیڈ کو ہٹانے کے لیے خلا کی ضرورت ہوتی ہے۔ ایک اور ضرورت معدنیات کی بارش کو روکنے کے لیے آپریٹنگ حکمت عملیوں کی نشاندہی کرنا ہے جو الکلینائزیشن سیل میں الیکٹروڈز کو خراب کر سکتی ہے، یہ ایک موروثی مسئلہ ہے جو تمام رپورٹ شدہ طریقوں کی مجموعی کارکردگی کو کم کرتا ہے۔ ہیٹن نے نوٹ کیا کہ ان مسائل پر اہم پیشرفت ہوئی ہے، لیکن یہ کہ ان پر رپورٹ کرنا ابھی قبل از وقت ہے۔ ٹیم کو توقع ہے کہ یہ نظام تقریباً دو سال کے اندر عملی مظاہرے کے منصوبے کے لیے تیار ہو سکتا ہے۔
وارانسی کا کہنا ہے کہ \”کاربن ڈائی آکسائیڈ کا مسئلہ ہماری زندگی کا، ہمارے وجود کا واضح مسئلہ ہے۔ \”تو واضح طور پر، ہمیں ہر ممکن مدد کی ضرورت ہے۔\”
اس کام کو ARPA-E کی مدد حاصل تھی۔