קיבוע פחמן דו חמצני על ידי אמצעים כימיים

CARBON DIOXIDE FIXATION USING CHEMICAL MEANS

נכתב ביולי 2019, ועודכן בינואר 2021

ניתן לקבע פחמן דו חמצני על ידי שימוש בסידן או במגנזיום על מנת לאצור אותו בתצורה מוצקה.

אבן גיר , למשל, נוצרת משילוב של מימת הסידן (סיד כבוי) ופחמן דו חמצני, ובתהליך זה משוחרר חמצן לאוויר. הבעיה היא שבתהליך יצור הסיד התעשייתי נפלטות כמויות גדולות של פחמן דו חמצני, ועל כן זה מבטל את התוצאה הרצויה של הורדת כמות הפחמן דו חמצני באטמוספירה.

למי שמעוניין בפירוט טכני יותר :

פחמן דו חמצני CO2

מגנזיום Mg

סידן Ca

חימום אבן גיר להפקת סיד חי שהוא מרכיב חשוב במלט משחרר פחמן דו חמצני :

(CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g

סיד חי הוא חומר לא יציב, ולכן ללא שום פעולה נוספת הוא יספוג אליו פחמן דו חמצני, ויהפוך לאבן גיר.

לצורך יצור מלט מערבבים מים עם סיד חי להפקת סידן הירוקסיד :

(CaO (s) + H2O (l) ⇌ Ca(OH)2 (aq) (ΔHr = −63.7 kJ/mol of CaO

אבן גיר CaCO3

סיד חי CaO

סידן הידרוקסיד או מימת הסידן (סיד כבוי) 2(Ca(OH

דולמיט היא אבן דומה שהרכבה הוא CaMg(CO3)2

מגנזיום קרבונט Magnesium carbonate –  MgCO3

מגנזיום הידרוקסיד Magnesium hydroxide – Mg(OH)2

Mg2+ + 2 OH− → Mg(OH)2

או

{\displaystyle {\ce {MgO + H2O -> Mg(OH)2}}}

מגנזיום ביקרבונט Magnesium bicarbonate or magnesium hydrogen carbonate – Mg(HCO3)2

מתקבל בטיפול מגנזיום הידרוקסיד בגז פחמן דו חמצני בלחץ גבוה :

Mg(OH)2 + 2 CO2 → Mg(HCO3)2

מאחר והחומר יכול להישמר בצורה מימית, ויבוש של החומר גורם לפירוק למרכיביו – מגנזיום קרבונט, פחמן דו חמצני ומים :

Mg2+ + 2 HCO3− → MgCO3 + CO2 + H2O

דרכים נוספות לספיגת פחמן דו חמצני מחייבים שימוש באשלגן הידרוקסידי או בנתרן הידרוקסידי

אשלגן הידרוקסידי או אשלגן קאוסט – KOH

אשלגן הידרקסידי מגיב עם פחמן דוד חמצני ליצירת אשלגן פחמתי

{\displaystyle {\ce {KOH + CO2 -> KHCO3}}}

נתרן הידרוקסידי (Sodium hydroxide), סודה קאוסטית (caustic soda) הוא חומר שמיוצר בכמות גדולות ,ושנוסחתו היא NaOH

נתרן פחמתי Sodium Carbonate – Na2CO3 מיוצר כשנתרן הידרוקסידי מגיב לפחמן דו חמצני

{\displaystyle 2NaOH+CO_{2}\Rightarrow Na_{2}CO_{3}+H_{2}O}.

סודה לשתייה (נתרן מימן פחמתי, סודיום ביקרבונט) מיוצר כשנתרן פחמתי מגיב עם מים

{\displaystyle 2NaOH(s)+CO_{2}(g)\Rightarrow 2NaCO_{3}+H_{2}O\Rightarrow 2NaHCO_{3}}

על מנת להשתמש שוב בסיד כדי לקלוט פחמן דו חמצני – יש צורך לחמם את את האבן גיר לטמפרטורות גבוהות, ואז למצוא שימוש לפחמן דו חמצני. חלק מהחברות שעוסקות בתחום מזריקות את הפחמן למאגרים תת קרקעיים כגז, וחלק מזריקות אותו למעמקי האדם במקומות מיוחדים בהם הוא הופך לתרכובת מוצקה. אחרות חושבות להשתמש בגז לצורך גידול צמחים ואצות, או להפוך את הגז בתהליכים כימיים רב שלביים לדלק נוזלי.

אם ניתן היה לשחרר בקלות את הפחמן וליצור תרכובות אחרות ממנו, מבלי להשתמש בהמון אנרגיה, היה אולי כדאי באופן כלכלי לבצע זאת. אבל זה בוודאי לא הגיוני ברמת יישום של קנה מידה קטן.

לחברות שונות ישנם פיתוחים חדשים בתחום:

השאלה הגדולה מה ניתן לעשות עם החומר שמתקבל לאחר קיבוע הפחמן דו חמצני כשמדובר על מתקן ביתי.

במתקנים גדולים ניתן באופן כלכלי למצוא שימוש לפחמן הדו חמצני לאחר הוצאתו מהחומר הסופי (וגם זה תלוי בהרבה גורמים כלכליים), אך במתקן ביתי זה לא אפשרי.

כמובן שאפשר להשתמש בחומר הסופי כדי לבנות משהו, אבל כדי להמשיך באיסוף פחמן דו חמצני יהיה צורך לקנות חומרי גלם, ואת אלה כפי שראינו בנוסחאות הקודמות, מופקים על ידי שחרור פחמן דו חמצני, וזה מבטל את המעשיות של כל המאמץ.