कार्बन कैप्चर: एक सतत भविष्य के लिए वायुमंडलीय सफाई

जलवायु परिवर्तन, जो वातावरण में ग्रीनहाउस गैसों की बढ़ती सांद्रता से प्रेरित है, मानवता के सामने सबसे गंभीर चुनौतियों में से एक है। जबकि उत्सर्जन को कम करना सर्वोपरि है, एक और महत्वपूर्ण दृष्टिकोण वातावरण में पहले से मौजूद कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) को सक्रिय रूप से हटाना है। यहीं पर कार्बन कैप्चर तकनीक काम आती है, जो "वायुमंडलीय सफाई" और एक अधिक सतत भविष्य के लिए एक संभावित मार्ग प्रदान करती है।

कार्बन कैप्चर क्या है?

कार्बन कैप्चर उन प्रौद्योगिकियों के एक समूह को संदर्भित करता है जो विभिन्न स्रोतों से CO2 उत्सर्जन को पकड़ने के लिए डिज़ाइन की गई हैं, ताकि उन्हें वायुमंडल में प्रवेश करने से रोका जा सके। इन स्रोतों में शामिल हो सकते हैं:

• बिंदु स्रोत (Point Sources): बड़े स्थिर उत्सर्जक जैसे पावर प्लांट, औद्योगिक सुविधाएं (सीमेंट, स्टील, रासायनिक उत्पादन), और रिफाइनरियां।
• परिवेशी वायु (Ambient Air): डायरेक्ट एयर कैप्चर (DAC) प्रौद्योगिकियां उत्सर्जन के स्रोत की परवाह किए बिना सीधे वायुमंडल से CO2 निकालती हैं।

एक बार पकड़े जाने के बाद, CO2 को या तो:

• संग्रहित (Stored): भूवैज्ञानिक संरचनाओं में स्थायी रूप से भूमिगत संग्रहीत किया जाता है, जिसे अक्सर कार्बन सीक्वेस्ट्रेशन कहा जाता है।
• उपयोग (Utilized): विभिन्न औद्योगिक प्रक्रियाओं में एक संसाधन के रूप में उपयोग किया जाता है, एक अवधारणा जिसे कार्बन कैप्चर, यूटिलाइजेशन, एंड स्टोरेज (CCUS) के रूप में जाना जाता है।

कार्बन कैप्चर के तरीके

कार्बन कैप्चर के लिए कई तरीके अपनाए जाते हैं, प्रत्येक के अपने फायदे और नुकसान हैं:

1. दहन-पश्चात कैप्चर (Post-Combustion Capture)

यह सबसे व्यापक रूप से लागू की जाने वाली विधि है, विशेष रूप से बिजली संयंत्रों के लिए। इसमें ईंधन दहन के बाद फ्लू गैस से CO2 को पकड़ना शामिल है। आमतौर पर, CO2 को अवशोषित करने के लिए रासायनिक सॉल्वैंट्स का उपयोग किया जाता है, जिसे बाद में अलग और संपीड़ित किया जाता है।

उदाहरण: कनाडा में SaskPower की बाउंड्री डैम परियोजना कोयले से चलने वाले बिजली संयंत्र के साथ एकीकृत पहली बड़े पैमाने की दहन-पश्चात कैप्चर परियोजनाओं में से एक थी। यह उन्नत तेल रिकवरी (EOR) और भूवैज्ञानिक भंडारण के लिए CO2 को कैप्चर करता है।

2. पूर्व-दहन कैप्चर (Pre-Combustion Capture)

इस विधि में दहन से पहले ईंधन को हाइड्रोजन और CO2 के मिश्रण में परिवर्तित करना शामिल है। फिर CO2 को अधिक आसानी से अलग किया जा सकता है। यह दृष्टिकोण अक्सर एकीकृत गैसीकरण संयुक्त चक्र (IGCC) बिजली संयंत्रों में उपयोग किया जाता है।

उदाहरण: मिसिसिपी में केम्पर परियोजना (हालांकि अपने प्रारंभिक डिजाइन में अंततः असफल रही) का उद्देश्य लिग्नाइट कोयला गैसीकरण प्रक्रिया के साथ पूर्व-दहन कैप्चर का उपयोग करना था। यह इस तकनीक की क्षमता और चुनौतियों दोनों पर प्रकाश डालता है।

3. ऑक्सी-फ्यूल दहन (Oxy-Fuel Combustion)

इस विधि में, ईंधन को हवा के बजाय लगभग शुद्ध ऑक्सीजन में जलाया जाता है। यह एक फ्लू गैस का उत्पादन करता है जो मुख्य रूप से CO2 और जल वाष्प है, जिससे CO2 कैप्चर बहुत सरल और अधिक कुशल हो जाता है।

उदाहरण: दुनिया भर में कई पायलट परियोजनाएं ऑक्सी-फ्यूल दहन की खोज कर रही हैं, जिनमें यूरोप और ऑस्ट्रेलिया में अनुसंधान सुविधाएं शामिल हैं, जो दहन प्रक्रिया को अनुकूलित करने और लागत को कम करने पर ध्यान केंद्रित कर रही हैं।

4. डायरेक्ट एयर कैप्चर (DAC)

DAC प्रौद्योगिकियां सीधे परिवेशी हवा से CO2 को हटाती हैं। यह एक महत्वपूर्ण तकनीक है क्योंकि यह विसरित स्रोतों से CO2 को संबोधित कर सकती है और यहां तक कि ऐतिहासिक उत्सर्जन को भी उलट सकती है। DAC के दो मुख्य प्रकार हैं:

• ठोस शोषक DAC (Solid Sorbent DAC): CO2 के साथ जुड़ने के लिए ठोस पदार्थों का उपयोग करता है, जिसे बाद में गर्म करने या दबाव में बदलाव के माध्यम से छोड़ा जाता है।
• तरल विलायक DAC (Liquid Solvent DAC): CO2 को अवशोषित करने के लिए तरल समाधानों का उपयोग करता है, जिसके बाद पृथक्करण और संपीड़न होता है।

उदाहरण: स्विट्जरलैंड में क्लाइमवर्क्स एक वाणिज्यिक DAC सुविधा संचालित करता है जो ग्रीनहाउस और पेय कार्बोनेशन में उपयोग के लिए CO2 को कैप्चर करता है। कनाडा में कार्बन इंजीनियरिंग भूवैज्ञानिक भंडारण या सिंथेटिक ईंधन में उपयोग के लिए बड़े पैमाने पर तैनाती की योजना के साथ DAC तकनीक विकसित कर रहा है।

जलवायु शमन में कार्बन कैप्चर की भूमिका

कार्बन कैप्चर कई तरीकों से जलवायु परिवर्तन को कम करने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है:

• उत्सर्जन कम करना: बिंदु स्रोतों से CO2 को पकड़ना बड़ी मात्रा में ग्रीनहाउस गैसों को वायुमंडल में प्रवेश करने से रोकता है।
• विरासत उत्सर्जन को संबोधित करना: DAC उस CO2 को हटा सकता है जो पहले ही उत्सर्जित हो चुका है, जिससे पिछले उत्सर्जन के प्रभावों को उलटने में मदद मिलती है।
• कम-कार्बन उद्योगों को सक्षम करना: CCUS कम-कार्बन सामग्री और ईंधन के उत्पादन को सक्षम कर सकता है, जो एक स्थायी अर्थव्यवस्था में संक्रमण का समर्थन करता है।
• जलवायु लक्ष्यों को पूरा करना: कई जलवायु मॉडल और परिदृश्य, जिनमें इंटरगवर्नमेंटल पैनल ऑन क्लाइमेट चेंज (IPCC) के भी शामिल हैं, शुद्ध-शून्य उत्सर्जन प्राप्त करने और ग्लोबल वार्मिंग को 1.5°C या 2°C तक सीमित करने के लिए कार्बन कैप्चर पर निर्भर करते हैं।

कार्बन कैप्चर यूटिलाइजेशन एंड स्टोरेज (CCUS)

CCUS में CO2 को पकड़ना और फिर या तो इसे विभिन्न अनुप्रयोगों में उपयोग करना या इसे स्थायी रूप से भूमिगत संग्रहीत करना शामिल है। यह दृष्टिकोण पर्यावरणीय और आर्थिक दोनों लाभ प्रदान करता है।

CO2 का उपयोग

कैप्चर की गई CO2 का उपयोग विभिन्न औद्योगिक प्रक्रियाओं में किया जा सकता है, जिनमें शामिल हैं:

• उन्नत तेल रिकवरी (EOR): तेल उत्पादन बढ़ाने के लिए तेल जलाशयों में CO2 का इंजेक्शन लगाना। जबकि EOR राजस्व उत्पन्न कर सकता है, प्रक्रिया के समग्र कार्बन फुटप्रिंट पर विचार करना महत्वपूर्ण है।
• कंक्रीट उत्पादन: कंक्रीट को ठीक करने के लिए CO2 का उपयोग करना, जो सामग्री को मजबूत कर सकता है और इसके कार्बन फुटप्रिंट को कम कर सकता है।
• रासायनिक उत्पादन: रसायनों, प्लास्टिक और ईंधन के उत्पादन के लिए CO2 का उपयोग फीडस्टॉक के रूप में करना।
• सिंथेटिक ईंधन: सिंथेटिक ईंधन का उत्पादन करने के लिए कैप्चर किए गए CO2 को हाइड्रोजन के साथ मिलाना।
• कृषि: ग्रीनहाउस में पौधों की वृद्धि को बढ़ाने के लिए CO2 का उपयोग करना।

CO2 का भंडारण

भूवैज्ञानिक भंडारण में कैप्चर किए गए CO2 को गहरी भूमिगत संरचनाओं में इंजेक्ट करना शामिल है, जैसे:

• समाप्त तेल और गैस जलाशय: वे जलाशय जिन्होंने पहले ही तेल और गैस का उत्पादन कर लिया है, उनका उपयोग CO2 को संग्रहीत करने के लिए किया जा सकता है।
• खारे जलभृत (Saline Aquifers): ब्राइन (खारे पानी) से भरी गहरी भूमिगत संरचनाएं विशाल भंडारण क्षमता प्रदान करती हैं।
• अखननीय कोयला परतें (Unmineable Coal Seams): CO2 को अखननीय कोयला परतों में इंजेक्ट किया जा सकता है, जहां यह कोयले की सतह पर अधिशोषित हो जाता है।

सफल भूवैज्ञानिक भंडारण के लिए यह सुनिश्चित करने के लिए सावधानीपूर्वक स्थल चयन, निगरानी और जोखिम मूल्यांकन की आवश्यकता होती है कि CO2 स्थायी रूप से भूमिगत फंसी रहे।

चुनौतियाँ और अवसर

हालांकि कार्बन कैप्चर महत्वपूर्ण क्षमता प्रदान करता है, लेकिन इसे कई चुनौतियों का भी सामना करना पड़ता है:

1. लागत

कार्बन कैप्चर तकनीक की लागत पर्याप्त हो सकती है, विशेष रूप से मौजूदा बिजली संयंत्रों और औद्योगिक सुविधाओं को फिर से लगाने के लिए। हालांकि, जैसे-जैसे तकनीक आगे बढ़ेगी और परिनियोजन बढ़ेगा, लागत कम होने की उम्मीद है। सरकारी प्रोत्साहन और कार्बन मूल्य निर्धारण तंत्र कार्बन कैप्चर को आर्थिक रूप से व्यवहार्य बनाने में मदद कर सकते हैं।

2. ऊर्जा की खपत

कार्बन कैप्चर प्रक्रियाएं ऊर्जा-गहन हो सकती हैं, जो संभावित रूप से सुविधा की समग्र दक्षता को कम कर सकती हैं। अनुसंधान और विकास के प्रयास कार्बन कैप्चर से जुड़े ऊर्जा दंड को कम करने पर केंद्रित हैं।

3. आधारभूत संरचना

CCUS के व्यापक परिनियोजन के लिए CO2 के परिवहन और भंडारण के लिए महत्वपूर्ण बुनियादी ढांचे के विकास की आवश्यकता है, जिसमें पाइपलाइन और भूवैज्ञानिक भंडारण स्थल शामिल हैं। इस बुनियादी ढांचे के निर्माण के लिए महत्वपूर्ण निवेश और समन्वय की आवश्यकता है।

4. सार्वजनिक धारणा

कार्बन कैप्चर और भंडारण की सार्वजनिक स्वीकृति इसके व्यापक रूप से अपनाने के लिए महत्वपूर्ण है। भूवैज्ञानिक भंडारण की सुरक्षा और पर्यावरणीय प्रभावों के बारे में चिंताओं को पारदर्शी संचार और कठोर निगरानी के माध्यम से संबोधित करने की आवश्यकता है।

इन चुनौतियों के बावजूद, कार्बन कैप्चर कई अवसर भी प्रस्तुत करता है:

• आर्थिक विकास: CCUS प्रौद्योगिकी विकास, निर्माण और कार्बन कैप्चर सुविधाओं के संचालन जैसे क्षेत्रों में नए रोजगार और उद्योग बना सकता है।
• औद्योगिक डीकार्बोनाइजेशन: कार्बन कैप्चर सीमेंट, स्टील और रसायनों जैसे कठिन-से-कम क्षेत्रों के डीकार्बोनाइजेशन को सक्षम कर सकता है।
• जलवायु नेतृत्व: जो देश और कंपनियां कार्बन कैप्चर प्रौद्योगिकियों में निवेश करते हैं, वे जलवायु नेतृत्व का प्रदर्शन कर सकते हैं और कम कार्बन वाली अर्थव्यवस्था में संक्रमण में प्रतिस्पर्धी लाभ प्राप्त कर सकते हैं।
• वैश्विक सहयोग: जलवायु परिवर्तन को संबोधित करने के लिए अंतरराष्ट्रीय सहयोग की आवश्यकता है, और कार्बन कैप्चर अनुसंधान, विकास और परिनियोजन पर सहयोग के लिए एक प्रमुख क्षेत्र हो सकता है।

कार्बन कैप्चर का भविष्य

कार्बन कैप्चर का भविष्य आशाजनक है, जिसमें चल रहे अनुसंधान और विकास के प्रयास इन पर केंद्रित हैं:

• दक्षता में सुधार: अधिक कुशल और लागत प्रभावी कैप्चर प्रौद्योगिकियों का विकास करना।
• लागत कम करना: नवाचार और बड़े पैमाने की अर्थव्यवस्थाओं के माध्यम से कार्बन कैप्चर की लागत को कम करना।
• अनुप्रयोगों का विस्तार: कैप्चर किए गए CO2 के लिए नए अनुप्रयोगों की खोज करना, जैसे उन्नत सामग्री और ईंधन के उत्पादन में।
• परिनियोजन बढ़ाना: महत्वपूर्ण उत्सर्जन कटौती प्राप्त करने के लिए बड़े पैमाने पर कार्बन कैप्चर प्रौद्योगिकियों को तैनात करना।

सरकारी नीतियां, जैसे कार्बन मूल्य निर्धारण, कर प्रोत्साहन और नियम, कार्बन कैप्चर के परिनियोजन को तेज करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाएंगी। इस प्रौद्योगिकी की पूरी क्षमता को साकार करने के लिए अंतर्राष्ट्रीय सहयोग और ज्ञान साझाकरण भी आवश्यक होगा।

कई देश कार्बन कैप्चर अनुसंधान और परिनियोजन में अग्रणी हैं:

• नॉर्वे: नॉर्वे में स्लीपनर परियोजना 1996 से एक खारे जलभृत में CO2 का भंडारण कर रही है, जो भूवैज्ञानिक भंडारण की दीर्घकालिक व्यवहार्यता को प्रदर्शित करती है।
• संयुक्त राज्य अमेरिका: अमेरिका में कई बड़े पैमाने पर CCUS परियोजनाएं हैं, जिनमें उन्नत तेल रिकवरी और भूवैज्ञानिक भंडारण पर केंद्रित परियोजनाएं शामिल हैं। अमेरिकी सरकार ने कार्बन कैप्चर अनुसंधान और विकास के लिए महत्वपूर्ण धन भी प्रदान किया है।
• कनाडा: कनाडा में कई कार्बन कैप्चर परियोजनाएं हैं, जिनमें SaskPower का बाउंड्री डैम और अल्बर्टा कार्बन ट्रंक लाइन, एक बड़े पैमाने पर CO2 पाइपलाइन प्रणाली शामिल है।
• ऑस्ट्रेलिया: ऑस्ट्रेलिया कार्बन कैप्चर प्रौद्योगिकियों में निवेश कर रहा है, विशेष रूप से प्राकृतिक गैस उद्योग के लिए।
• यूनाइटेड किंगडम: यूके शुद्ध-शून्य उत्सर्जन प्राप्त करने के अपने प्रयासों के हिस्से के रूप में कार्बन कैप्चर परियोजनाएं विकसित कर रहा है।

निष्कर्ष

कार्बन कैप्चर तकनीक जलवायु परिवर्तन के खिलाफ लड़ाई में एक महत्वपूर्ण उपकरण का प्रतिनिधित्व करती है। जबकि चुनौतियां बनी हुई हैं, चल रहे नवाचार, सहायक नीतियां और अंतर्राष्ट्रीय सहयोग व्यापक परिनियोजन और अधिक प्रभाव का मार्ग प्रशस्त कर रहे हैं। CO2 को पकड़कर और या तो उसका उपयोग करके या सुरक्षित रूप से संग्रहीत करके, हम अपने ग्रह के लिए एक स्वच्छ, अधिक स्थायी भविष्य के करीब जा सकते हैं।

कार्रवाई योग्य अंतर्दृष्टि

यहां कार्बन कैप्चर में रुचि रखने वाले व्यक्तियों और संगठनों के लिए कुछ कार्रवाई योग्य अंतर्दृष्टि दी गई हैं:

• सूचित रहें: कार्बन कैप्चर तकनीक और नीति में नवीनतम विकास का पालन करें। ग्लोबल सीसीएस इंस्टीट्यूट और अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा एजेंसी (IEA) जैसे संगठन मूल्यवान जानकारी और संसाधन प्रदान करते हैं।
• नीतियों का समर्थन करें: उन नीतियों की वकालत करें जो कार्बन कैप्चर का समर्थन करती हैं, जैसे कार्बन मूल्य निर्धारण, कर प्रोत्साहन और नियम।
• अनुसंधान में निवेश करें: कार्बन कैप्चर की दक्षता में सुधार और लागत को कम करने पर केंद्रित अनुसंधान और विकास प्रयासों का समर्थन करें।
• CCUS पर विचार करें: अपने संगठन या उद्योग में CCUS को लागू करने के अवसरों का पता लगाएं।
• समुदायों के साथ जुड़ें: कार्बन कैप्चर और भंडारण के बारे में चिंताओं को दूर करने के लिए स्थानीय समुदायों के साथ जुड़ें और सुनिश्चित करें कि परियोजनाएं एक जिम्मेदार और पारदर्शी तरीके से विकसित की जाएं।

एक साथ काम करके, हम एक अधिक टिकाऊ और जलवायु-लचीला दुनिया बनाने के लिए कार्बन कैप्चर की शक्ति का उपयोग कर सकते हैं।