ევროპის ქალაქები ატმოსფეროში უზარმაზარი რაოდენობით სათბურის გაზებს გამოყოფენ. ორი აუცილებელი ურბანული სერვისი - ნარჩენების დაწვა და ჩამდინარე წყლების გაწმენდა - ევროკავშირში მუნიციპალური CO2-ის გამონაბოლქვის ყველაზე დიდ წვლილს შეიტანს.
ეს სისტემები სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვანია საზოგადოებრივი ჯანმრთელობისა და ურბანული ცხოვრებისთვის, თუმცა ისინი წარმოქმნიან გამონაბოლქვებს, რომელთა სრულად აღმოფხვრა რთულია. მაგრამ რა მოხდებოდა, თუ ეს CO2 ფუჭად არ დაიკარგებოდა?
მკვლევართა საერთაშორისო ჯგუფისთვის ურბანული ნახშირბადის დაბინძურება შესაძლებლობას წარმოადგენს. ევროკავშირის მიერ დაფინანსებული WaterProof ინიციატივის ფარგლებში ერთობლივად მუშაობით, ისინი ავითარებენ გზას, რათა ამ პროცესებიდან CO2 შეიწოვონ და გარდაქმნან ჭიანჭველმჟავად: მარტივ, მრავალმხრივ ქიმიურ ნივთიერებად, რომელიც გამოიყენება მრავალ ინდუსტრიაში.
ამან შეიძლება გამოიწვიოს ნარჩენების დასაწვავი ნაგებობებიდან და ჩამდინარე წყლებიდან გამონაბოლქვის გადაქცევა ჩვენი ნიჟარის ქვეშ არსებულ საწმენდ საშუალებებად ან თუნდაც ჩვენი ფეხსაცმლის ტყავად.
პრობლემის რესურსად გადაქცევა
კლიმატის ცვლილებასთან ბრძოლის მცდელობები ძირითადად განახლებად ენერგიაზე, ელექტროფიკაციასა და ეფექტურობის გაუმჯობესებაზეა ორიენტირებული. თუმცა, ზოგიერთი წყაროს აღმოფხვრა ჯიუტად რთულია.
„ზოგიერთი გამონაბოლქვის შეჩერება რთულია“, - თქვა ანელი იონგერიუსმა, ელექტროქიმიკოსმა და პროგრამის მენეჯერმა ჰოლანდიურ ქიმიურ კომპანია „ავანტიუმში“, რომელიც კოორდინაციას უწევს კვლევას.
ერთ-ერთი ვარიანტია CO2-ის შეკავება და მიწისქვეშ შენახვა. თუმცა, WaterProof-ის გუნდი უფრო ცირკულარულ ალტერნატივას იკვლევს: ნახშირბადის გამოყენებაში შენარჩუნებას და არა მის იზოლირებას.
„უკეთესი იქნებოდა, თუ მის გამოყენებას შევძლებდით“, - თქვა იონგერიუსმა. „ამავდროულად, ქიმიკატების წარმოებისთვის წიაღისეული ნედლეულის ალტერნატივები გვჭირდება“.
"
თუ ჩამდინარე წყლებიდან CO2-ს აიღებთ, პროდუქტად გადააქცევთ და შემდეგ ამ პროდუქტს ტუალეტის გასაწმენდად გამოიყენებთ ისე, რომ ის ჩამდინარე წყლების სისტემაში დაბრუნდეს, სრულ ციკლს შექმნით.
ეს გამოწვევა განსაკუთრებით თვალსაჩინოა ისეთ ობიექტებში, როგორიცაა ნიდერლანდური ნარჩენების მართვის კომპანია HVC-ის მიერ მართული ობიექტები, რომელიც ნიდერლანდებში ორ მსხვილ ნარჩენების დამწვარ ქარხანას მართავს.
„ჩვენ უნდა ავითვისოთ ის ნარჩენები, რასაც საზოგადოება აწარმოებს“, - თქვა იან პიტერ ბორნმა, HVC-ის ნარჩენებიდან ენერგიად გარდაქმნის ინოვაციების მენეჯერმა. „ჩვენ არ გვაქვს CO2-ის გამოყოფის რეგულირების საშუალება, გარდა იმისა, რომ ხალხს წავახალისოთ ნაკლები იყიდონ და მეტი გადაამუშავონ“.
მაღალი ვოლტაჟის მქონე ელექტროსადგურები უკვე შთანთქავენ CO2-ის გარკვეულ ნაწილს და ყიდიან მას სათბურის ფერმერებზე, რომლებიც მას იყენებენ ისეთი კულტურების მოსავლიანობის გასაზრდელად, როგორიცაა პომიდორი და კიტრი. თუმცა, ეს მხოლოდ ნაწილობრივი გადაწყვეტაა.
„მცენარეებისთვის მიწოდებული CO2-ის უმეტესი ნაწილი კვლავ სათბურის სახურავიდან გამოიყოფა“, - განმარტა ბორნმა. „ჩვენი სამართლებრივი თვალსაზრისით, ეს არის დაგვიანებული ემისია. სწორედ ფერმერი აღწევს ემისიის შემცირებას, რადგან ის თავს არიდებს CO2-ის წარმოებისთვის გაზის წვის გამოყენებას“.
WaterProof-ის მკვლევრები ცდილობენ, კიდევ უფრო შორს წავიდნენ და შეკავებული ნახშირბადი სასარგებლო პროდუქტებად გადააქციონ, რომლებიც მას ატმოსფეროში უფრო დიდი ხნით შეინარჩუნებს.
CO2-დან საწმენდ საშუალებებამდე
WaterProof ინოვაციის ცენტრში ელექტროქიმიური პროცესია, რომელიც შეკავებულ CO2-ს განახლებადი ელექტროენერგიის გამოყენებით ჭიანჭველმჟავად გარდაქმნის.
„ეს ერთ-ერთი ყველაზე მარტივი კონვერტაციაა, რომლის განხორციელებაც შეგიძლიათ“, - თქვა იონგერიუსმა.
ელექტრო დენი სპეციალიზებულ უჯრედში რეაქციას წარმართავს, რაც CO2-ს ჭიანჭველმჟავად აღადგენს. რადგან სისტემა განახლებად ელექტროენერგიაზე მუშაობს და ნარჩენებისგან მიღებულ ნახშირბადს იყენებს, ის ამცირებს ნამარხი საწვავის ნედლეულზე დამოკიდებულებას.
პროცესს შესაძლოა დამატებითი სარგებელიც მოჰყვეს. ელექტროქიმიურ უჯრედში ერთდროულად ორი რეაქცია მიმდინარეობს, თითოეულ ელექტროდზე თითო. მიუხედავად იმისა, რომ WaterProof-ის გუნდი CO2-ის ჭიანჭველმჟავად გარდაქმნაზეა ორიენტირებული, მათ ასევე შეისწავლეს ამის მეორე რეაქციასთან შეხამება, რომელიც წყალბადის ზეჟანგს და მასთან დაკავშირებულ ნაერთებს წარმოქმნის.
ამ ნივთიერებებს შეუძლიათ ხელი შეუწყონ ჩამდინარე წყლებში არსებული ჯიუტი დამაბინძურებლების, მათ შორის ფარმაცევტული და პესტიციდური პროდუქტების ნარჩენების დაშლას. თუმცა, პროცესის ეს ნაწილი ჯერ კიდევ ადრეულ ეტაპზეა და არ ხორციელდება მიმდინარე სადემონსტრაციო სისტემაში.
გუნდი CO2-ისგან მიღებულ ჭიანჭველმჟავას ეკოლოგიურად სუფთა საწმენდ საშუალებებში, როგორიცაა ტუალეტისა და ზედაპირის საწმენდები, ტესტირებას ახდენს.
„ის ზუსტად ისევე მოქმედებს, როგორც ტრადიციულად წარმოებული ჭიანჭველმჟავა“, - თქვა იონგერიუსმა. „ეს იგივე მოლეკულაა“.
გაწმენდის გარდა, პროექტი იკვლევს CO2-ისგან მიღებული ჭიანჭველმჟავას გამოყენებას ტყავის გარუჯვაში. მიუხედავად იმისა, რომ მჟავა შეიძლება გამოყენებულ იქნას ყველა ტიპის ტყავისთვის, გუნდი ამჟამად ისლანდიურ კომპანია Nordic Fish Leather-თან თანამშრომლობს, რათა ბაზარზე გამოვიდეს ეკოლოგიურად სუფთა თევზის ტყავი - ტრადიციული მსხვილფეხა რქოსანი პირუტყვის ტყავის უფრო მდგრადი ალტერნატივა.
მასშტაბირება რეალურ სამყაროზე ზემოქმედებისთვის
მიუხედავად იმისა, რომ ქიმია იმედისმომცემია, შემდეგი გამოწვევა მასშტაბის გაზრდაა.
ევროკავშირის მიერ დაფინანსებული ადრეული კვლევის საფუძველზე, გუნდი ამჟამად მუშაობს მასშტაბურ საპილოტე დანადგარზე, რომელშიც ერთად არის დაწყობილი მრავალი ელექტროქიმიური უჯრედი, რაც ზრდის გადამუშავებადი CO2-ის მოცულობას. წარმატების შემთხვევაში, ეს გზას გაუხსნის კომერციული მასშტაბის ქარხნებს.
მოდულური დიზაინი საშუალებას იძლევა, სისტემა ადაპტირებული იყოს სხვადასხვა ადგილას, ჩამდინარე წყლების ქარხნებიდან დაწყებული, ინსინერატორებით დამთავრებული. მიზანია WaterProof პროცესის დემონსტრირება 2026 წლის ზაფხულში, რაც აჩვენებს, რომ წიაღისეული საწვავისგან თავისუფალი წარმოების ჯაჭვი შეიძლება მუშაობდეს რეალურ პირობებში.
ასეთი სისტემები საბოლოოდ შეიძლება ინტეგრირებული იყოს ურბანულ ინფრასტრუქტურაში, რაც ქალაქებს ემისიების წყაროების ნაცვლად წრიული ქიმიური წარმოების ცენტრებად გადააქცევს.
ნარჩენებისგან ძვირფასი მასალების აღდგენა
მიმდინარე სამუშაოების პოტენციალი ნახშირბადის ხელახალი გამოყენების ფარგლებს სცილდება. მკვლევარები ასევე იკვლევენ, თუ როგორ შეიძლება ჭიანჭველმჟავას გამოყენება ნარჩენებისგან ძვირფასი მასალების აღსადგენად.
სხვა ნაერთებთან შერწყმით ისინი ქმნიან ღრმა ევტექტიკურ გამხსნელებს - დაბალტოქსიკურ სითხეებს, რომლებსაც შეუძლიათ ნარჩენებში ლითონებთან გახსნა და შეკავშირება, რათა ლითონების ამოღება შესაძლებელი იყოს.
"
ჩვენ არ გვაქვს CO2-ის გამონაბოლქვის რეგულირების არანაირი საშუალება, გარდა იმისა, რომ ხალხს წავახალისოთ ნაკლები იყიდონ და მეტი გადაამუშავონ.
ინსინერატორის ნაცარსა და ჩამდინარე წყლების ნალექში მრავალი ძვირფასი მასალა ხვდება, მათ შორის სპილენძი, ლითიუმი, კობალტი და მცირე რაოდენობით ოქროც კი - ყველა ეს ნივთიერება კრიტიკულად მნიშვნელოვანია თანამედროვე ტექნოლოგიებისა და მწვანე გარდამავალი პერიოდისთვის.
მაღალი ვოლტაჟის ტექნოლოგიური კოლექტორი უკვე იყენებს მექანიკურ პროცესებს ლითონების აღსადგენად, ფერფლისგან უფრო მძიმე ნაწილაკების გამოყოფით, ოქროს დამუშავების მსგავსი პროცესით. თუმცა, ეს წარმოქმნის შერეულ ლითონურ ნაკადებს, რომლებიც ნაკლებად ღირებულია. ახალი გამხსნელები შესაძლოა უფრო ზუსტი გამოყოფის საშუალებას იძლეოდეს.
„ეს ევტექტიკური გამხსნელები შეიძლება მორგებული იყოს კონკრეტული ლითონების სამიზნედ“, - თქვა ბორნმა. „ეს ნიშნავს, რომ შესაძლებელია ცალკეული მასალების აღდგენა ნარევების ნაცვლად, რაც ზრდის მათ ღირებულებას“.
თუმცა, ეკონომიკური რეალობა კვლავ ბარიერად რჩება. ბორნის განმარტებით, ოქრო ერთადერთი მოპოვებული ლითონია, რომელსაც ღირსეული ფასი აქვს. ბევრი სხვა ნივთიერების, მათ შორის იშვიათმიწა ლითონისთვის, საბაზრო ფასი ჯერ კიდევ ძალიან დაბალია ფასის გასამართლებლად.
ეს უფრო ფართო კითხვებს ბადებს პოლიტიკისა და პრიორიტეტების შესახებ, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც კრიტიკულად მნიშვნელოვანი მასალების მოთხოვნა კვლავ იზრდება: რამდენად არიან საზოგადოებები მზად ნარჩენებისგან აღდგენის სუბსიდირებისთვის და უნდა სტრატეგიულმა ღირებულებამ გაიმარჯვოს თუ არა წმინდა ბაზარზე ორიენტირებულ გადაწყვეტილებებზე.
ციკლის დახურვა
ამგვარი „ნარჩენებიდან რესურსად გარდაქმნის“ აზროვნება მთელ ევროპაში სულ უფრო პოპულარული ხდება. 2026 წლისთვის დაგეგმილი ევროკავშირის ახალი წესების მიზანია გადამუშავებული მასალების უფრო ფართოდ ხელმისაწვდომობისა და გამოყენების გაზრდა.
წარმატების შემთხვევაში, მათ შეუძლიათ ხელი შეუწყონ WaterProof-ის მიღმა არსებული წრიული იდეების, მაგალითად, ყოველდღიურ რეალობად გადაქცევას, რითაც მხარს დაუჭერენ ევროპის ამბიციას, 2030 წლისთვის მსოფლიო წრიულ წარმოებაში ლიდერი გახდეს.
ნახშირბადის შთანთქმის, ქიმიური წარმოების, წყლის დამუშავებისა და მასალების აღდგენის დაკავშირებით, მკვლევარები ამ ხედვის მრავალ ელემენტს ერთ სისტემაში აერთიანებენ.
იონგერიუსისთვის კონცეფცია როგორც პრაქტიკული, ასევე სიმბოლურია.
„თუ ნახშირორჟანგს ჩამდინარე წყლებიდან აიღებთ, პროდუქტად გადააქცევთ და შემდეგ ამ პროდუქტს ტუალეტის გასაწმენდად გამოიყენებთ ისე, რომ ის ჩამდინარე წყლების სისტემაში დაბრუნდეს, სრულ ციკლს შექმნით“, - თქვა მან. „ეს წრიული ეკონომიკის საუკეთესო მაგალითია“.
ამ სტატიაში წარმოდგენილი კვლევა დაფინანსდა ევროკავშირის Horizon პროგრამის მიერ. რესპონდენტთა შეხედულებები არ ასახავს ევროკომისიის შეხედულებებს. თუ სტატია მოგეწონათ, გთხოვთ, განიხილოთ მისი სოციალურ მედიაში გაზიარების შესაძლებლობა.
