مقدمه

یکی از معضلاتی که امروزه ساکنین کلان‌شهر‌ها با آن دست‌وپنجه نرم می‌کنند آلودگی هوا است. در نیمه‌ی دوم سال‌های گذشته کم روزهایی نبودند که به دلیل آلودگی هوا، ادارات و مدارس و بعضاً شرکت‌ها تعطیل شدند و چرخه‌ی آموزشی، اقتصادی، فرهنگی، بهداشتی مردمان به مخاطره افتاد. از این رو در این مقاله می‌خواهیم به دلایل وجودی و راهکارهایی برای حل آن بپردازیم.

 

یکی از عوامل اصلی آلودگی هوا در کلان‌شهرها، انتشار گازهای مضر مانند دی‌اکسید کربن (CO₂)و دی‌اکسید نیتروژن(NO₂) و دی‌اکسید گوگرد (SO₂)است. این گازهای آلوده ناشی از فعالیت‌های صنعتی و حمل‌ونقل، تأثیرات منفی بر سلامتی انسان‌ها و محیط‌زیست دارند.

 

بر اساس داده‌های ایران با تولید 1,065,222,340 tone CO₂ در سال 2023 رتبه هفتم را در تولید CO₂ دارد و این به شدت برای کشور خطرناک است. با توجه به داده‌های این سایت در سال 2021 با توجه به گراف زیر می‌توانید متوجه شوید که هر بخش از کشورمان چه میزان سهم در تولید CO₂ دارد.

 

 

1. انرژی‌های تجدیدپذیر

همان‌طور که مشاهده کردید بخش نیروگاهی‌مان سهم عظیمی در تولید CO₂ دارد. یکی از راهکارهای مناسب استفاده از انرژی‌های پاک و تجدیدپذیر است. کشور ما در نقطه‌ای قرار دارد که می‌تواند جایگاه مناسبی از لحاظ تولید انرژی خورشیدی داشته باشد اما متاسفانه سهم انرژی خورشیدی فقط کمتر از 1.2 درصد از تولیدات برق کشور است.

 

 

2. جذب

یکی از روش‌های بنیادی برای جلوگیری از نشر CO₂ در محیط، جذب ((absorption آن است که با روش‌های متفاوتی انجام می‌شود. Absorption نفوذ ماده (گاز یا مایع) به داخل یک ماده دیگر (جامد یا مایع) می‌گویند.

 

انواع روش‌های جذب CO₂

 

• فرآیندهای حلال‌های فیزیکی

 
حلال‌های فیزیکی برای جذب CO₂ به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که این گاز را از مخلوط‌های گازی جدا کرده و بدون ورود به واکنش شیمیایی، از طریق برهم‌کنش‌های فیزیکی برگشت‌پذیر عمل کنند. این حلال‌ها که مطابق قانون هنری کار می‌کنند، به‌شدت تحت‌تاثیر فشار جزئی CO₂ و معمولا در فشار بالا و دمای پایین کار می‌کنند.

 

فرآیندهای متداول

 

فرآیند Rectisol که می‌توان به فرآیند تصفیه گاز سنتز از زغال‌سنگ با استفاده از متانول به عنوان حلال اشاره کرد.

یا فرآیندهای سلکسول که از کاربرد آن می‌توان به فرآیندی شیرین‌سازی گاز طبیعی برای جداسازی CO₂ اشاره کرد.

 

• جذب با آمین‌ها

 

این روش بر اساس واکنش شیمیایی بین CO₂ و محلول‌های آمینی است و از رایج‌ترین روش‌های جذب CO₂ در صنعت محسوب می‌شود. از انواع آمین‌هایی که در این فرآیند استفاده می‌شود می‌توان به مونواتانول‌آمین(MDE)، دی‌اتانول‌آمین(DEA)، متیل‌دی‌اتانول‌آمین (MDEA)اشاره کرد. از مزیت‌های این روش کارایی بالا در غلظت‌های کم CO₂ و رایج بودن آن در صنعت است.

 

• مایعات یونی (Ionic Liquids)

 

مایعات یونی (ILs) یک دسته ویژه از نمک‌های مذاب در دمای پایین هستند که کاملاً از آنیون‌ها و کاتیون‌ها تشکیل شده‌اند و به عنوان حلال‌هایی برای جذب و حذف CO₂ از انتشار گازهای صنعتی در نظر گرفته می‌شوند.

 

• ذخیره‌سازی معدنی

 

پس از جذب CO₂، گاز جذب‌شده می‌تواند در مواد معدنی خاصی ذخیره شود. این مواد معدنی معمولاً شامل سیلیکات‌ها و کربنات‌های فلزی هستند. در این مرحله، CO₂ به‌واسطه واکنش‌های شیمیایی با سنگ‌های معدنی به کربنات‌های پایدار تبدیل می‌شود. برای مثال، CO₂  می‌تواند با مواد معدنی سیلیکاتی مانند اولیوین و فورستیت واکنش دهد و کربنات‌های معدنی مانند کلسیت تولید کند. این فرآیند، که به آن کربن‌زدایی معدنی می‌گویند، یک روش پایدار و امن برای ذخیره CO₂ است چرا که این کربنات‌ها می‌توانند میلیون‌ها سال به‌طور طبیعی در زیر زمین باقی بمانند.

 

• نانوسیالات

 

نانوسیالات به نانوذرات پراکنده‌شده در سیالات پایه گفته می‌شود که باعث افزایش سطح تماس بین حلال و CO₂ شده و انتقال جرم را سریع‌تر و مؤثرتر می‌کنند. این ویژگی منجر به افزایش نرخ جذب و دفع CO₂، بهبود انتخاب‌پذیری و کارایی جذب آن می‌شود. علاوه بر این، پایداری حلال را افزایش داده و فشار بخار آن را کاهش می‌دهد.

 

3. جذب سطحی

 

جذب سطحی شیمیایی	جذب سطحی فیزیکی
پیوند قوی شیمیایی جاذب و جذب‌شونده ایجاد می‌شود.	پیوندهای ضعیف واندرواسی بین جاذب و جذب شونده ایجاد می‌شود.
حرارت نسبتا زیادی در جد یک واکنش شیمیایی آزاد شده و بنابراین دمای جاذب به‌طور محسوس افزایش می‌یابد.	این پیوندها با حرارت‌دهی به جاذب شکسته می‌شوند.
معمولا جاذب قابل بازیابی نیست.	جاذب قابل بازیابی است.

 

یکی دیگر از روش‌های بنیادی جذب سطحی (Adsorption) نوعی فرآیند جداسازی که در آن یک یا چند ماده از یک سیال بر سطح جاذب (جامد) منتقل می‌شود.

 

4. بایوسوخت‌ها

 

بایوسوخت‌ها (زیست‌سوخت‌ها) نوعی از سوخت‌های تجدیدپذیر هستند که از منابع زیستی مانند گیاهان و جلبک‌ها و ضایعات آلی تولید می‌شوند. این سوخت‌ها به‌عنوان جایگزینی پایدار برای سوخت‌های فسیلی شناخته می‌شوند و نقش مهمی در کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و کاهش وابستگی به منابع انرژی تجدیدناپذیر دارند.

• بیواتانول: نوعی الکل است که از تخمیر زیست‌توده‌هایی مانند نیشکر و ذرت و گندم تولید می‌شود و به‌عنوان افزودنی به بنزین برای کاهش آلایندگی استفاده می‌شود.
• بیودیزل: از روغن‌های گیاهی (مانند روغن سویا) یا چربی‌های حیوانی تولید شده و جایگزینی برای گازوئیل محسوب می‌شود.
• بیوگاز: از تجزیه مواد آلی توسط باکتری‌های بی‌هوازی به وجود می‌آید و حاوی متان است که می‌تواند برای تولید برق و گرمایش استفاده شود.

 

5. مالیات کربن

 

یکی از راهکارها و سیاست‌های زیست محیطی که دولت‌های اروپایی با هدف کاهش گازهای گلخانه‌ای در پیش گرفتند. ابتدا کشور فنلاند در سال 1990 به عنوان پیشگام در سیاست زیست‌محیطی در طرح مالیات برای کاهش گاز گلخانه‌ای و ترویج انرژی‌های پاک اعمال کرد.

 

6. حمل‌ونقل پایدار

 

حمل‌ونقلی که چند مشخصه از قبیل اینکه آسیب کمتری به محیط زیست بزند، بهره‌وری انرژی بالاتری داشته باشد، از منابع تجدیدپذیر انرژی و کمترین میزان تاثیر منفی بر سلامت انسان و محیط شهری بگذارد. دوچرخه‌سواری، استفاده از نقلیه عمومی، خودروهای الکتریکی و هیبریدی نمونه‌ای از حمل‌ونقل پایدار هستند. این امر به قدری مهم شده است که کشورهای متفاوت ممنوعیت‌هایی برای حمل‌ونقل در سال‌های آینده قرار داده‌اند.

 

نتیجه‌گیری

 

آلودگی هوا یکی از چالش‌های اساسی کلان‌شهرها است که تأثیرات مخربی بر سلامت عمومی و محیط‌زیست و اقتصاد دارد. با توجه به سهم بالای کشور در تولید گازهای گلخانه‌ای، اتخاذ راهکارهای مؤثر مانند استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر، جذب و ذخیره‌سازی CO₂، توسعه زیست‌سوخت‌ها، اعمال سیاست‌های مالیاتی بر کربن ضروری است. بهره‌گیری از فناوری‌های نوین مانند نانوسیالات و مایعات یونی نیز می‌تواند نقش مهمی در کاهش آلاینده‌ها ایفا کند. دستیابی به هوای پاک مستلزم همکاری بین‌المللی، تعهدات دولت‌ها و مشارکت شهروندان در کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی و حرکت به سمت انرژی‌های پایدار است.

---

• منابع
• Atkins, P. W.; De Paula, Julio; Keeler, James (2018). Atkins' Physical chemistry (Eleventh ed.). Oxford, United Kingdom.
  https://ourworldindata.org/grapher/per-capita-co2-sector?country=~IRN
• https://ourworldindata.org/grapher/total-ghg-emissions
• Xiang Yun Debbie Soo ^a 1, Johnathan Joo Cheng Lee ^a 1, Wen-Ya Wu ^a 1, Longgang Tao ^b, Cun Wang ^b, Qiang Zhu ^a b c, Jie Bu , JOURNAL OF Utilization CO2 (2024)
• CLIMATE CHANGE LEGISLATION IN Finland AN EXCERPT FROM The 2015 Global Climate Legislation Study A Review of Climate Change Legislation in 99 Countries
• https://solargis.com/resources/free-maps-and-gis-data
• https://www.un.org/sustainabledevelopment/blog/2021/10/sustainable-transport-conference-calls-for-vastly-accelerated-action-to-achieve-net-zero-emissions-and-build-a-green-inclusive-and-equitable-future/
• https://energyhorizon.ir/Home/NewsDetail/2120
• نشریه مکث شماره هشتاد و نه

علی خسروآبادی

برای خواندن مقالات بیش‌تر از این نویسنده ضربه بزنید.