غازات الدفيئة – تحديد وإعادة توجيه الميثان

غازات الدفيئة مهمة للغاية لجعل كوكبنا صالحًا للعيش. ومع ذلك، فإن التركيز العالي لهذه الغازات التي تحتجز الحرارة يرفع الآن درجة حرارة سطح الأرض بشكل كبير، مما يؤدي إلى الاحتباس الحراري وتغير المناخ.

في حين أن ثاني أكسيد الكربون هو أهم غاز دفيئة من صنع الإنسان، فإن الميثان (CH4) أكثر فاعلية بكثير. هذا الغاز قصير العمر نسبيًا يحجز حرارة أكثر بـ80 مرة من CO2 على مدى عقدين من الزمن. وفقًا لبرنامج الأمم المتحدة للبيئة، منذ العصور ما قبل الصناعية، يمثل الميثان حوالي 30٪ من تغير المناخ.

هذا الغاز الدفيء الثاني من حيث الوفرة هو المكون الرئيسي للغاز الطبيعي والغاز الحيوي.

الميثان عديم اللون ولا رائحة، وهو شديد الاشتعال. يتواجد الميثان الطبيعي تحت الأرض، وتعتبر الأراضي الرطبة أكبر مصدر له. كما يُوجد تحت قاع البحر، وتحت جليد القارة القطبية الجنوبية، وفي المحيطات. ينتج هذا الغاز أيضًا عن البراكين وكذلك عن تحلل المواد النباتية والحيوانية.

مساهمة هامة في إطلاق الميثان إلى البيئة هي الأنشطة البشرية التي تشمل مكبات النفايات، الأنشطة الزراعية، الثروة الحيوانية، الروث، استخراج الفحم، وإنتاج النفط والغاز.

عند انبعاثه في الهواء، يتفاعل الميثان بطرق خطرة. فهو لا يطلق انبعاثات ثاني أكسيد الكربون عبر الأكسدة فحسب، بل يساهم أيضًا في تكوين الأوزون. بهذه الطريقة، يقلل من جودة الهواء، مما يؤدي إلى وفيات بشرية مبكرة، وانخفاض غلات المحاصيل، وتسبب مشاكل صحية في الحيوانات.

في البشر، يمكن لهذا الغاز الدفيء القوي أن يسبب مشاكل مثل الربو، أمراض القلب والأوعية الدموية، وزيادة خطر السكتة الدماغية. أما تسمم غاز الميثان، فيمكن أن يؤدي إلى الاختناق.

المستويات العالية من الميثان يمكن أن تسبب أيضًا مشاكل مثل فقدان الذاكرة، تشوش الكلام، الغثيان، الاحمرار، الصداع، القيء، تغيرات المزاج، ومشكلات في الرؤية. وفي الوقت نفسه، قد يسبب الاتصال بالميثان المسال المتحرر تحت الضغط حروقًا مثل الصقيع.

نظرًا للأثر الضار للميثان، تم التركيز بشكل أكبر على تحسين قياسه وتقليل تلوث الميثان بشكل جذري لمنع أسوأ الآثار المناخية.

انبعاثات الميثان من الروث أعلى بكثير

المواشي في المزارع هي مصدر بارز لانبعاثات الميثان من الزراعة. وفقًا لتقدير اللجنة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC) الحالي، تمثل 12٪ إلى 14.5٪ من جميع انبعاثات الغازات الدفيئة الناجمة عن الإنسان.

في الوقت نفسه، تُظهر الجردات الوطنية لانبعاثات الغازات الدفيئة أن الانبعاثات القادمة مباشرة من أجهزة الهضم لدى الحيوانات (التخمير المعوي) هي أكبر بثلاث إلى تسع مرات من تلك الناتجة عن إدارة الروث، بما في ذلك تخزين وتوزيع العجينة والروث. ومع ذلك، قد تكون الانبعاثات من هاتين الحالتين أقرب إلى نسبة 50:50.

وفقًا لأبحاث جديدة، فإن الانبعاثات الفعلية للميثان من مخازن العجينة في مزارع الألبان قد تكون أكبر بخمس مرات مما تشير إليه الإحصاءات الرسمية.

أُجريت الدراسة من قبل جامعة شرق أنجليا (UEA) وجمعية غير ربحية، الجمعية الدولية لتقليل الانبعاثات المتسرّبة (IFEAA)، وتعتمد على حسابات من مزرعتين للألبان في إنجلترا.

تشير الأبحاث إلى أن حسابات ‘المستوى 2’ التي تستخدمها الدول حاليًا لتقرير انبعاثاتها سنويًا إلى IPCC قد لا تكون قوية، وبالتالي يحدث التقليل من التقدير.

تم تحليل قياسات الانبعاثات من بحيرات العجينة من قبل الباحثين خلال 2022-23. لاستخلاص الميثان، استُخدمت أغطية محكمة الإغلاق لتغطية بحيرات العجينة، مما أظهر أنها تنتج كمية أكبر بكثير من CH4 مما كان يُقترح سابقًا.

وفقًا للنتائج، كان الانبعاث الفعلي 145 كغ لكل بقرة سنويًا في إحدى المزارع و198 كغ لكل بقرة سنويًا في المزرعة الأخرى. وهذا أعلى بمقدار 3.8 إلى 5.2 مرة من الرقم الرسمي الحالي البالغ 38 كغ لكل بقرة المذكور في الجرد الوطني للمملكة المتحدة.

في حين يبدو أن المنهجية الدولية القياسية تقلل من تقدير انبعاثات الميثان من تخزين العجينة، تقول الأبحاث إن لدينا اليوم التقنية التي يمكنها المساعدة في “تحويل هذه المشكلة إلى فرصة تجارية”. يمكن بالفعل التقاط الميثان بسهولة ثم استخدامه كبديل للوقود الأحفوري، مما يخلق أيضًا “مصدر دخل إضافي للمزارع”.

مسلطًا الضوء على الإمكانات الضخمة لتحويل هذا الميثان إلى مصدر طاقة متجددة، أشار البروفيسور نيل وارد من مركز تيندال لأبحاث تغير المناخ في UEA إلى أن استخدام الميثان كوقود يمكن أن يساعد المزارعين على خفض فواتير الطاقة وتحقيق الاستقلالية الطاقية.

يمكن أن يوفر التقاط وتحويل الميثان المنبعث إلى غاز حيوي لمزرعة ألبان متوسطة الحجم حوالي 52,500 جنيه إسترليني في تكاليف الوقود. وفي المجموع، قد يتجاوز هذا التوفير 400 مليون جنيه إسترليني لقطاع الألبان.

يمكن للتقنية الحالية التقاط الغاز، واستخدامه عبر قطعان الألبان في الاتحاد الأوروبي قد يقلل الانبعاثات بنحو 5.8٪ من الميزانية المخصصة للحد من الاحتباس الحراري إلى 1.5°C، وفقًا للأبحاث.

إن التقليل الكبير في تقدير انبعاثات إدارة الروث يعني أن التقديرات ليست دقيقة فحسب، بل قد تتشوه أيضًا الأولويات المتعلقة بخيارات الحد من الانبعاثات.

لذلك، يمثل هذا البحث دعوة عاجلة للعمل ومزيد من الجهود لفهم انبعاثات الميثان من إدارة الروث بشكل أفضل.

– البروفيسور وارد

لذلك، توصي الأبحاث الحكومة بزيادة المنح لأغطية بحيرات العجينة وكذلك معدات معالجة الغاز المرتبطة، بالإضافة إلى تقديم إعفاءات ضريبية للاستثمار في سلسلة التوريد لاستعادة واستخدام الميثان وتبسيط عملية التخطيط والتصاريح.

التقنية موجودة لالتقاط ومعالجة واستخدام الميثان الذي يُفقد حاليًا إلى الغلاف الجوي ويساهم في تراكم الغازات الدفيئة، وتبدو واعدة اقتصاديًا خاصة إذا تم تنفيذ إطار حوافز للاستثمار الرأسمالي في المزارع، إلى جانب الدعم التنظيمي.

– البروفيسور بيني أتكينز، الرئيس التنفيذي لـ IFEAA

في الوقت نفسه، وفقًا لجورج أوستيس، رئيس IFEAA والوزير السابق للبيئة والغذاء والشؤون الريفية، فإن “خفض انبعاثات الميثان أمر حاسم في مسار الصفر الصافي”. وبما أن الميثان غاز دفيء قوي لكنه قصير العمر، فإن تقليل الانبعاثات يمكن أن يساعد أيضًا في الحد من ارتفاع درجات الحرارة العالمية إلى 1.5 درجة.

وبناءً على ذلك، خلصت الدراسة إلى أن مساهمة CH4 الجماعية من إدارة الروث في مزارع الألبان ملحوظة، وأن هناك مزايا كبيرة للتحرك مبكرًا بدلاً من التأخير للحد من الانبعاثات.

البصمة الكربونية للغاز الطبيعي المسال أعلى بكثير أيضًا

تشير دراسة جديدة من جامعة كورنيل الدراسة في الوقت نفسه إلى أن البصمة الكربونية للغاز الطبيعي المسال (LNG) أسوأ بكثير، حيث تزيد بنسبة 33٪ عن الفحم عندما يتم أيضًا احتساب عمليات معالجته وشحنه.

أثناء استخراج LNG ومعالجته ونقله وتخزينه، يتم إطلاق CH4 وCO2، وتشكل هذه الانبعاثات نحو نصف البصمة الكربونية الإجمالية للغاز.

عند تحليل مقارنة الأثر الجوي للغازات الدفيئة المختلفة، يتضح أن البصمة الكربونية للغاز الطبيعي المسال أكبر بثلث مقارنة بالفحم على مدى عقدين من الزمن. وحتى على مقياس زمني يمتد إلى قرن، فإن بصمة LNG الكربونية إما تساوي أو لا تزال تتفوق على الفحم.

كلا من الغاز الصخري والغاز الطبيعي ضاران للمناخ، وفقًا لمؤلف الدراسة روبرت هوارث، لكن LNG “أسوأ”. بينما يُصنع LNG من الغاز الصخري، تتطلب العملية تبريده إلى درجة حرارة منخفضة جدًا (ناقص 260 درجة فهرنهايت) لتحويله إلى سائل ثم استخدام ناقلات كبيرة لنقله إلى السوق، وكل ذلك يتطلب طاقة.

هذا النمط من النقل له تكلفة بيئية. الناقلات الحديثة ذات المحركات ذات الشوطين أو الأربعة تنتج انبعاثات CO2 أقل من السفن التي تعمل بالبخار، وتستخدم LNG أثناء التخزين والنقل، مما يؤدي إلى تسرب CH4 إلى العادم.

أما الناقلات التي تعمل بالبخار، فتنطلق منها تقريبًا لا يوجد ميثان في غازات العادم. وقد يعوض ذلك جزئيًا انبعاثات CO2 الأعلى لديها.

وفقًا للدراسة، تتراوح انبعاثات الميثان من الناقلات بين 3.9٪ إلى 8.1٪، حسب السفينة. خلال عملية تحويل الغاز الطبيعي إلى سائل، يقترب هذا من 8.8٪ من الإجمالي عند استخدام إمكانات الاحترار العالمي.

وفقًا للدراسة، نوع الناقلة له تأثير ضئيل نسبيًا على بصمة LNG من الغازات الدفيئة لأنها أكثر كفاءة في استهلاك الوقود وبالتالي تنتج انبعاثات CO2 أقل ولكن تسرب ميثان أكبر في عادمها.

عند الحديث عن تأثير سرعة الناقلة على الانبعاثات، يشير المؤلف إلى أن السرعات الأبطأ تؤدي إلى كفاءات أعلى بشكل ملحوظ، مما يقلل من انبعاثات كل من CO2 وCH4. وقد صرح الورقة:

مع ذلك، فإن انبعاثات الناقلات تشكل جزءًا صغيرًا من إجمالي الانبعاثات للغاز الطبيعي المسال.

إن الانبعاثات الأولية والمتوسطة من الغاز الصخري هي الأكثر مسؤولية عن البصمة الكربونية للغاز الطبيعي المسال الذي تصدره الولايات المتحدة.

يساهم CO2 الناتج عن احتراق LNG في الاستخدام النهائي بنسبة 34٪ فقط من البصمة الكربونية الإجمالية للغاز الطبيعي المسال، بينما تشكل انبعاثات الميثان الأولية والمتوسطة 38٪ من إجمالي انبعاثات LNG. وبإضافة انبعاثات CO2 الناتجة عن الطاقة المستخدمة في إنتاج LNG، تشكل الانبعاثات الأولية والمتوسطة في المتوسط 47٪ من البصمة الكربونية الكلية للغاز. وفقًا لهوارت:

تقريبًا جميع انبعاثات الميثان تحدث في المراحل الأولية عندما يتم استخراج الغاز الصخري وتسييله. كل ذلك يتضخم فقط لتوصيل الغاز الطبيعي المسال إلى السوق.

هذا يعني أن الغاز الطبيعي المسال “دائمًا” يمتلك بصمة مناخية أكبر من الغاز الطبيعي، وبالتالي “ينتهي به الأمر أسوأ بكثير من الفحم”.

وفقًا للبحث، فإن هذه النتائج لها تداعيات على إنتاج الغاز الطبيعي المسال في الولايات المتحدة، التي تُعد حاليًا أكبر مصدر عالمي. بينما حظرت الدولة تصدير LNG، أزالت الحظر في عام 2016، ومنذ ذلك الحين ارتفعت الصادرات بشكل كبير. في عام 2023، مثلت الولايات المتحدة 21٪ من جميع نقل LNG العالمي، وقد فرض الرئيس بايدن فقط حظرًا مؤقتًا على هذه الصادرات المتزايدة في وقت سابق من هذا العام.

كما أن الزيادة تقريبًا كلها في إنتاج الغاز الطبيعي في الولايات المتحدة خلال العقد الماضي جاءت من الغاز الصخري. إن إنتاج الغاز الصخري مع سيوله لتصنيع LNG والنقل اللاحق للغاز يتطلب طاقة كبيرة، مما يساهم بشكل كبير في بصمته من الغازات الدفيئة.

لذلك، بينما تدعو الحكومات حول العالم إلى التحول السريع بعيدًا عن الوقود الأحفوري، بما في ذلك الغاز الطبيعي، كجزء من سياساتها المناخية العالمية، فإن الغاز الطبيعي المسال يمتلك بصمة كربونية أعلى بكثير من الغاز الطبيعي. قال هوارث: “إن إنهاء استخدام LNG يجب أن يكون أولوية عالمية”.

وبالتالي، فإن التحول من الفحم إلى LNG ليس الطريق الصحيح، وفقًا لهوارت، بسبب الحاجة إلى إنفاقات بنية تحتية هائلة. يوصي باستخدام الموارد المالية لبناء مستقبل خالٍ من الوقود الأحفوري بأسرع ما يمكن كنهج أفضل بكثير.

بديل قوي: استخدام غاز الميثان لتعدين البيتكوين

مع تعرض تعدين البيتكوين للانتقادات بسبب طبيعته المستهلكة للطاقة، فإن تحويل غاز الميثان من نفايات الحيوانات إلى طاقة يمثل نهجًا مبتكرًا واستباقيًا لتخفيف انبعاثات الغازات الدفيئة.

يسمح هذا الجمع بين تعدين البيتكوين والتقاط الميثان بتحويل هذه الانبعاثات إلى مصدر قيم للتقنية المتقدمة بدلاً من الإسهام في الاحتباس الحراري.

نظرًا لأن معدني البيتكوين يمكنهم العمل من أي مكان تقريبًا في العالم، فإن ذلك يفتح فرصًا حتى لأكثر مواقع مكبات النفايات عزلةً ونائية ومهملة. تُعد مكبات النفايات مصدرًا رئيسيًا للميثان. في الولايات المتحدة، هي المصدر الثالث الأكبر لانبعاثات الميثان المرتبطة بالبشر.

يمكن لشركات تعدين البيتكوين التقاط الميثان من نفايات المكبات ثم تحويله إلى كهرباء لتشغيل معدات التعدين الخاصة بها، مما يحول كل هذه النفايات إلى مورد قيم.

طريقة أخرى يمكن لمعدني البيتكوين من خلالها استغلال هذه الطاقة هي إنشاء عمليات تعدين بالقرب من حقول النفط، حيث يُحرق الميثان غالبًا بسبب نقص البنية التحتية لاستخدامه. من خلال التقاط هذا الغاز، يمكن تقليل النفايات والتلوث بشكل أكبر.

يوفر هذا المشروع مزايا أخرى، بما في ذلك تحقيق إيرادات من الميثان مباشرة في الموقع دون الحاجة إلى استثمارات مكلفة، مما يعني نشرًا سريعًا وتوليدًا للإيرادات. مع استثمار قليل، يمكن لمعدني البيتكوين الحصول على مصادر طاقة متجددة منخفضة التكلفة وتقليل اعتمادهم على شبكات الكهرباء المحلية مع تحويل الغاز الضار إلى طاقة.

بهذه الطريقة، يمكن للبيتكوين المساهمة في تعزيز التحول نحو مصادر طاقة أنظف وأكثر استدامة. وفي الوقت نفسه، يمكن لمعدني البيتكوين العمل بشكل مستدام، مما يضع الشبكة كمنفعة بيئية محتملة.

تعد Chainergy شركة تعمل بنشاط على تحويل غاز الميثان إلى طاقة لتعدين البيتكوين. وقد مكن هذا التحرك الشركة من الحصول على كهرباء بأسعار تنافسية وتعزيز وجودها في سوق الطاقة.

تعد Crusoe Energy Systems شركة أخرى تلتقط انبعاثات الميثان النفاية من عمليات النفط والغاز وتستخدمها لتشغيل مراكز بيانات تعدين البيتكوين. في عام 2021، ExxonMobil (XOM ) تعاونت مع Crusoe لاستخدام الغاز الزائد من أحد حقولها النفطية لتعدين البيتكوين.

#1. Mara Digital Holdings

تستكشف هذه الشركة المتخصصة في تعدين البيتكوين حلول طاقة مستدامة وخارج الشبكة، ولذا تعمل مع مختلف مزودي الطاقة. تشمل إحدى المبادرات تجربة استخدام غاز الميثان من مكبات النفايات لتشغيل عملياتها.

في نوفمبر 2023، أعلنت عن شراكة مع Nodal Power، التي تطور وتدير أصول الطاقة المتجددة، لإطلاق مشروع تعدين BTC في ولاية يوتا. هذا المشروع التجريبي بقدرة 280 كيلواط يعمل بالكامل على غاز الميثان من المكب وهو الآن يعمل بكامل طاقته. قال حينها الرئيس التنفيذي لماراثون فريد ثيل:

في Marathon، نسعى باستمرار إلى إيجاد طرق مبتكرة لتنويع عملياتنا، خفض تكاليف الطاقة، والاستفادة من الجوانب الفريدة لتعدين البيتكوين لتحسين البيئات التي نعمل فيها.

من خلال التقاط CH4 المنبعث من المكبات ثم تحويله إلى كهرباء لتشغيل معدني البيتكوين الخاصة بالشركة، أشار ثيل إلى أن ذلك يجعل Marathon “في موقع فريد يمكنه من تحويل هذا الغاز الضار إلى مصدر منتج للطاقة النظيفة والمتجددة”.

تتداول أسهم الشركة (MARA: NASDAQ) حاليًا عند 16 دولارًا، بانخفاض 31.93٪ منذ بداية العام (YTD) مقارنة بارتفاع قيمة البيتكوين بنسبة 61.4٪ خلال نفس الفترة، حيث يتم تداولها بالقرب من $62,300. وبقيمة سوقية تبلغ 4.70 مليار دولار، تمتلك Mara ربحية السهم (TTM) قدرها 1.73، ونسبة السعر إلى الأرباح (P/E) 9.22، وعائد حقوق الملكية (ROE) (TTM) 26.26٪.

في الأسبوع الماضي، أبلغ أحد أكبر معدني البيتكوين المتداولين علنًا عن تحديثات غير مدققة لشهر سبتمبر، حيث ارتفع معدل التجزئة الفعال إلى 36.9 EH/s، بزيادة قدرها 5٪ عن الشهر السابق. تتوقع الشركة الوصول إلى 50EH/s بحلول نهاية هذا العام. وفي الوقت نفسه، ارتفع إنتاج BTC بنسبة 5٪ إلى 705 BTC.

نحن فخورون بتجاوزنا قيمة ماراثون من احتفاظ البيتكوين في سبتمبر، ونمتلك حاليًا ما يقرب من 27,000 BTC في ميزانيتنا.

– الرئيس التنفيذي فريد ثيل

قامت Mara أيضًا بتقديم إفصاح إلى مشروع الإفصاح المناخي (CDP)، داعمةً “التزامها بالشفافية البيئية والمسؤولية المؤسسية”.

الخلاصة

يستمر تغير المناخ في كونه تحديًا ملحًا حيث ترتفع متوسط درجة الحرارة العالمية بمعدل 0.175 درجة مئوية كل عقد. يُعد الميثان (CH4) مساهمًا كبيرًا في هذا الاحترار الحالي، حيث يسبب احترارًا أكبر بكثير من CO2.

في حين يُنظر إلى خفض انبعاثات الميثان من إنتاج الثروة الحيوانية على أنه مشكلة صعبة، كما أشرنا، يمكن أن يكون له تأثير كبير وسريع على تقليل الاحترار مع توفير فرص اقتصادية تُستَخدم كبديل للوقود الأحفوري. ثم هناك تحويل الميثان من نفايات الحيوانات إلى طاقة لتعدين BTC، وهو حل فريد ومربح آخر يعالج الطبيعة المستهلكة للطاقة لتعدين البيتكوين بينما يحول جميع النفايات إلى قيمة اقتصادية. يمكن لهذه الجهود أن تمهد بفعالية الطريق نحو مستقبل مستدام.