يعمل مركز الطاقة في معهد قطر لبحوث البيئة والطاقة، التابع لجامعة حمد بن خليفة، على زيادة تركيزه على البحوث والتطوير والابتكار في تكنولوجيا احتجاز الكربون واستخدامه. وتشكل هذه المبادرات جزءًا من التزام المعهد بتقديم حلول تقلل من البصمة الكربونية للعمليات الصناعية عبر تطوير الإجراءات والتكنولوجيا القادرة على تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى منتجات ذات قيمة مضافة. ويساهم ذلك بدوره في تحقيق دخل من النفايات الصناعية وتنويع مصادر الاقتصاد بما يتماشى مع رؤية قطر الوطنية 2030.

وينبعث في الوقت الراهن واحد وخمسون مليار طن، أي 51 جيجا طن، من الغازات الدفيئة في الغلاف الجوي كل عام، والتي ثبت أن لها تأثيرًا مباشرًا على أنماط تغير المناخ الحالية غير المرغوب فيها. ومن بين هذه الغازات الدفيئة، هناك حوالي 37 جيجا طن من ثاني أكسيد الكربون، وهو ما يسلط الضوء على الاتجاه المتزايد لانبعاث هذه الغازات عامًا بعد عام. ومع تزايد عدد سكان العالم والاستخدام المتواصل للوقود الأحفوري منخفض التكلفة نسبيًا لكل وحدة طاقة، من المتوقع أن يؤدي ذلك إلى زيادة تتراوح ما بين 50-100٪ في تركيز ثاني أكسيد الكربون بحلول عام 2030 في سيناريو العمل المعتاد. ولا يمكن تحقيق صافي انبعاثات الكربون الصفرية بسهولة في غضون فترة زمنية قصيرة، وحتى الانتقال بنسبة 100٪ إلى مصادر الطاقة المتجددة قد لا يؤدي إلى حدوث انخفاض كبير في مستويات تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. ولا يمكن تحقيق التنمية الصناعية والمجتمعية المستدامة إلا من خلال الجهود الجماعية في التكيف مع التكنولوجيا القابلة للتطبيق والمتجددة تجاريًا، جنبًا إلى جنب مع الاستخدام المحسن والأمثل للغاز الطبيعي، والمواد الأولية المشتقة من ثاني أكسيد الكربون عبر استخدام الكربون، وثاني أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي عبر احتجاز الكربون.

وفي هذا السياق، تحظى جهود البحوث والتطوير التي تركز على الاستخدام الصناعي لثاني أكسيد الكربون في إنتاج المواد والسلع ذات القيمة المضافة بأهمية كبيرة نظرًا لطبيعتها الوفيرة والرخيصة وغير السامة. وفي الوقت الحاضر، يستخدم القطاع الصناعي أقل من 1٪ من صافي إطلاق ثاني أكسيد الكربون الناتج عن الأنشطة البشرية، وهو ما يجعله مادة وسيطة محتملة منافسة وغير مستغلة بشكل كافٍ للصناعات الكيميائية مما قد يخلق فرصًا اقتصادية ضخمة مع توفير حلول للتخفيف من آثار تغير المناخ.

وتتمثل مهمة مركز الطاقة بمعهد قطر لبحوث البيئة والطاقة في دعم تنافسية واستدامة قطاع الطاقة في قطر من خلال تطوير ونشر الحلول التكنولوجية. وتشتمل الجهود التي يبذلها المعهد على تحسين الأثر البيئي للغاز الطبيعي، وتطوير تكنولوجيا احتجاز الكربون وتحسينها، والابتكار في استخدامات ثاني أكسيد الكربون من خلال تقنيات جديدة لجعله أكثر جاذبية على المدى الطويل.

ويعمل مشروع المعهد لاحتجاز الكربون واستخدامه وتخزينه على تطوير عمليات وتكنولوجيا قادرة على تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى منتجات ذات قيمة مضافة تهدف إلى تقليل البصمة الكربونية. وتركز الأنشطة البحثية على تمعدن ثاني أكسيد الكربون لإنتاج منتجات الكربونات؛ وعملية شفط ثاني أكسيد الكربون كهربيًا لتحويله كهربيًا إلى مواد كيميائية أقل تلويثًا وأكثر قيمة؛ وامتصاص ثاني أكسيد الكربون لإيجاد أنظمة تنقية أكثر استدامة وفعالية. ولمشروع تمعدن ثاني أكسيد الكربون القدرة على معالجة ثلاث قضايا رئيسية ذات أهمية عالمية ووطنية، وهي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، والمياه المالحة، والنفايات القلوية.

وقالت الدكتورة فيرونيكا بيرموديز، مدير أبحاث الأول بمركز الطاقة: "نفخر في معهد قطر لبحوث البيئة والطاقة بأن لدينا فرقًا من العلماء والباحثين والمهندسين ذوي المهارات العالية والخبرة، مدعومين بمرفق عالمي المستوى يشمل مختبر الكيمياء التطبيقية، ومختبر التركيب الكيميائي، ومختبر الكيمياء الكهربية. وفي هذه المرافق، يمكننا إجراء جميع التجارب المطلوبة بدءًا من تحضير وتوصيف المواد والجسيمات النانوية، وتوليف الأنظمة المعدنية العضوية لإعداد أجيال جديدة من المحفزات غير المتجانسة أو المتجانسة، وإعداد واختبار الخلايا الكهروكيميائية، واختبار مواد الأقطاب والأغشية المبتكرة لتحويل ثاني أكسيد الكربون والغازات الأخرى الكهروكيميائية. ويحتاج هذا العمل التجريبي المكثف إلى دعم من النمذجة والجهود الحاسوبية المكثفة بنفس القدر من أجل تقصير مسار تطوير الحلول والمنتجات التكنولوجية المحتملة. ويحتوي المعهد أيضًا على جهاز حاسوب عالي الأداء، وآلة كراي إكس سي– 50 مجهزة بعدد 10 عقدة حسابية بإجمالي 4,800 نواة وسعة تخزين تبلغ 1 بيتابايت، وهي مصممة للحسابات الثقيلة، لا سيَّما تلك التي تتطلب المحاكاة الذرية على المستوى الكلاسيكي والميكانيكي الكمومي للعمليات الفيزيائية والكيميائية خاصة التي تهم فريق التحفيز والعمليات." 

وعبر الجمع بين الجهود التجريبية والنمذجة الحسابية من خلال الفهم الآلي، يهدف معهد قطر لبحوث البيئة والطاقة إلى تسريع اكتشاف محفزات جديدة وجزيئات صغيرة، بالإضافة إلى الكشف عن مسارات التفاعل ذات الصلة بمشروع احتجاز الكربون واستخدامه وتخزينه. 

وأضاف الدكتور مارك فيرميرش، المدير التنفيذي لمعهد قطر لبحوث البيئة والطاقة: "نظرًا لأنشطتها في القطاعات الصناعية الرئيسية، التي تضم قطاع النفط والغاز، وشركات تصنيع المعادن، وصناعة البتروكيماويات، فقد صُنِفت قطر ضمن المراكز الثلاثة الأولى من حيث نصيب الفرد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. وبالنسبة لبلد ينمو باستمرار ويهدف إلى أن يصبح محايدًا في إنتاج الكربون، من الضروري الآن البدء في الاستثمار في التقنيات والسياسات الرامية لتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون أو تحويله إلى منتجات ذات قيمة مضافة. وسوف يساهم بحثنا في معالجة القضايا البيئية المتعلقة ببصمة ثاني أكسيد الكربون في قطر والعالم. كما سيعزز مكانة قطر كدولة تقدر الاستدامة وجودة الحياة."

وتُعدُ الاستدامة المحرك الرئيسي الذي يؤثر على الأبحاث التي يجريها معهد قطر لبحوث البيئة والطاقة من خلال عمله في مركز الطاقة والعديد من المراكز والأقسام الأخرى، وتؤكد على التزام المعهد بمساعدة دولة قطر في مواجهة تحدياتها الكبرى المتعلقة بالطاقة والمياه والبيئة.