تسارع انبعاثات الميثان يضع العلماء على حافة القلق مع استمرار الأرض في الاحترار

التغير المناخي أصبح بسرعة مصدر قلق جدي مع رؤية آثاره في جميع أنحاء العالم. كما أبلغنا، التغير المناخي جعل صيف 2024 الأكثر حرارة على الإطلاق على الصعيد العالمي ولأوروبا. هذا يدعو إلى بذل جهود لتثبيت المناخ من خلال خفض انبعاثات الغازات الدفيئة، مما يفيد كلًا من المناخ وصحتنا.  

الغازات الدفيئة هي تلك الغازات التي تحتجز الحرارة في الغلاف الجوي. ثاني أكسيد الكربون (CO2) هو الغاز البارز من بين هذه الغازات و يُطلق نتيجة لـ حرق الوقود الأحفوري مثل الفحم والغاز الطبيعي والنفط وكذلك الأشجار و النفايات الصلبة ونتيجة لـ تفاعلات كيميائية معينة مثل إنتاج الأسمنت. 

مثال آخر على غاز الدفيئة هو أكسيد النيتروز (N2O). يُطلق أثناء الأنشطة الزراعية والصناعية أثناء معالجة مياه الصرف الصحي وحرق الوقود الأحفوري. الغازات المفلورة، في الوقت نفسه، تُطلق من مجموعة متنوعة من التطبيقات المنزلية والتجارية. 

الميثان (CH4)، من ناحية أخرى، يُطلق أثناء إنتاج ونقل النفط والغاز الطبيعي والفحم. ومع ذلك، فإن الغالبية العظمى من انبعاثات CH4 تأتي فعليًا من الأنشطة البشرية أو المصادر “الأنثروبوجينية” مثل مكبات النفايات، واستخدام الأراضي، والماشية، وممارسات زراعية أخرى. المصادر الطبيعية مثل النمل الأبيض والمستنقعات أيضًا مسؤولة عن انبعاثات CH4.  

الميثان هو غاز عديم اللون والرائحة وقابل للاشتعال يساهم في الاحترار العالمي وتغير المناخ. كونه المكون الرئيسي للغاز الطبيعي، الميثان يُستخدم كوقود لتوليد الحرارة و الضوء ولصناعة المواد الكيميائية العضوية.

“الميثان هو تهديد مناخي يتجاهله العالم. ارتفع الميثان أكثر وبسرعة أكبر من ثاني أكسيد الكربون.”

بينما كان التركيز الجماعي على خفض ثاني أكسيد الكربون بسبب العمر الجوي الأقصر للميثان مقارنة بـ الأقصر مقارنة بـ CO2، فإن CH4 يسخن غلاف الأرض الجوي بفعالية أعلى بـ 90 مرة من ثاني أكسيد الكربون خلال العقدين الأولين بعد إطلاقه. 

في الواقع، وجدت دراسة جديدة أن معدل انبعاث الميثان يحدث بسرعة متزايدة، مما يشكل عقبة رئيسية أمام حل مشكلة التغير المناخي.

ارتفاع انبعاثات الميثان بسرعة غير مسبوقة

مقالة منظور نُشرت في بداية هذا الأسبوع في مجلة Environmental Research Letters، إلى جانب بيانات في Earth System Science Data، كشفت أن تركيزات الميثان في غلاف الأرض ارتفعت بسرعة قياسية خلال السنوات الخمس الماضية. 

هذه الأوراق هي عمل مشروع الكربون العالمي، مبادرة تتعقب انبعاثات الغازات الدفيئة حول العالم. 

بينما تعهدت أكثر من 150 دولة بخفض انبعاثات الميثان بنسبة 30% هذا العقد تحت ميثاق الميثان العالمي، لم يحدث ذلك فعليًا. تم إطلاق هذا الالتزام العالمي في 2021 من قبل الاتحاد الأوروبي والولايات المتحدة.

على العكس من ذلك، انبعاثات الميثان العالمية—التي يمثل ثلثيها الآن أنشطة بشرية، بما في ذلك الزراعة، واستخدام الوقود الأحفوري، ومكبات النفايات، وغيرها من النفايات—في الواقع ترتفع بسرعة غير مسبوقة.

الاتجاه “لا يمكن أن يستمر إذا أردنا الحفاظ على مناخ صالح للعيش”، كتب الباحثون في الورقة.  

تركيزات CH4 في الغلاف الجوي حاليًا أكثر من 2.6 مرة أكثر مما كانت في العصور ما قبل الصناعية. في الواقع، هي الآن أعلى مستوى لها منذ ما لا يقل عن 800,000 سنة. 

مسار ارتفاع معدلات انبعاث الميثان هو الأكثر تطرفًا الذي يستخدمه علماء المناخ الرائدون في العالم في سيناريوهات الانبعاث. بهذا المعدل، سيؤدي إلى احترار عالمي يزيد عن 5 درجات فهرنهايت أو 3 درجات مئوية بحلول نهاية هذا القرن.

بينما الميثان هو غاز دفيئة قصير العمر، كما أشرنا أعلاه، فإنه شديد الفعالية، مما يجعله هدفًا رئيسيًا للحد من الاحترار العالمي على المدى القريب. 

نتيجة لذلك، كان هناك تركيز سياسات متزايد على خفض انبعاثات الميثان، لكن ذلك لم يحدث أي تأثير فعلي، حيث إجمالي الانبعاثات السنوية للميثان ارتفع فعليًا بنسبة 20% خلال العقدين الماضيين. كان مساهم الإنسان هو الأكبر بنحو 18% بينما ارتفعت المصادر الطبيعية، معظمها من المستنقعات، بنسبة 2% فقط خلال عقدين.

الزيادة البالغة 61 مليون طن في انبعاثات CH₄ كانت مدفوعة أساسًا بإنتاج واستخدام النفط والغاز، إلى جانب تعدين الفحم، الذي ارتفعت انبعاثاته بنسبة 33%. شهد تحلل الطعام والنفايات العضوية في المكبات زيادة بنسبة 30%، بينما ارتفعت الانبعاثات من الزراعة بنسبة 14%. أكبر مصدر للميثان مرتبط بالإنسان، حسب جاكسون، هو الأبقار..

من يقود الارتفاع في انبعاثات CH4

عندما يتعلق الأمر بالدول التي تساهم أكثر في انبعاثات الميثان، تحتل الصين (16%) المرتبة الأولى. 

كمؤلفة رئيسية لورقة Earth System Science Data، أشارت مارييل سونوا من جامعة باريس-ساكلاي في فرنسا إلى أن أكبر الزيادات الإقليمية في انبعاثات CH4 تأتي من الصين وجنوب شرق آسيا.

أفادت دراسة منفصلة من قبل Global Energy Monitor (GEM) مؤخرًا أن توسع الصين لمناجم الفحم قد يزيد من انبعاثات الميثان لديها ويهدد أهداف المناخ.

في عام 2023، وصل إنتاج الفحم في الصين إلى رقم قياسي قدره 4.7 مليار طن، أي حوالي 50% من الإنتاج العالمي. الآن، تخطط البلاد لمشروع لزيادة القدرة الإنتاجية بمقدار 1.2 مليار طن سنويًا. يمكن لهذا التوسع أن يزيد انبعاثات الميثان بمقدار 10 ملايين طن.

بينما تستمر الصين في الاستثمار في الفحم للطاقة وتحافظ على مجموعة من المناجم “غير النشطة ولكن التشغيلية” لتلبية الاحتياجات العاجلة، انخفضت تصاريح محطات الطاقة التي تعمل بالفحم بنسبة 83% هذا العام. هذا يشير إلى تحول محتمل في سياسة الطاقة للبلاد.

تلي الصين الآن الهند (9%)، والولايات المتحدة (7%)، والبرازيل (6%)، وروسيا (5%) كأكبر مُنْفِثِي الميثان.

وفقًا لسونوا:

“فقط الاتحاد الأوروبي وربما أستراليا يبدو أنهما قللتا انبعاثات الميثان من الأنشطة البشرية خلال العقدين الماضيين.”

ذكرت وكالة العلوم الوطنية الأسترالية مؤخرًا أن مستويات الميثان العالمية تضع العالم على مسار خطر.

أفاد ميزانية الميثان العالمية للوكالة، التي أُنتجت بالتعاون مع شركاء بحث دوليين بما في ذلك CSIRO، أن المصادر البشرية للميثان ارتفعت بمقدار 61 مليون طن متري سنويًا، بزيادة قدرها 20% خلال العشرين سنة الماضية.

الزراعة أُبلغ أنها ساهمت بأكبر نسبة في الميزانية، بنسبة 40%، مع الإشارة إلى أن الماشية وحقول الأرز هي الأسباب الرئيسية. هذا تبع قطاع الوقود الأحفوري بنسبة 34%، والنفايات الصلبة ومياه الصرف بنسبة 19%، وأخيرًا حرق الكتلة الحيوية والوقود الحيوي بنسبة 7%.

تحسين قياس تأثير البشر على انبعاثات CH4

لتحسين قياس تأثير البشر على انبعاثات الميثان، بحث العلماء أعمق ووجدوا أنه في عام 2020، أحدث سنة تتوفر فيها بيانات كاملة، كان 65%—أو ما يقرب من 400 مليون طن—من الميثان المنبعث عالميًا نتيجة للأنشطة البشرية. النفايات والزراعة معًا شكّلت حوالي طنين من CH4 لكل طن من قطاع الوقود الأحفوري. 

بينما كان من المفترض أن تؤدي إغلاقات الجائحة قبل حوالي أربع سنوات إلى خفض انبعاثات الغازات، لم يحدث ذلك فعليًا. 

خلال الجائحة، تراكم حوالي 42 مليون طن من CH4 في الغلاف الجوي—ما يعادل ضعف الزيادة السنوية المتوسطة البالغة 20.9 مليون طن التي شوهدت بين 2010 و2019. هذا أيضًا أكثر من ست مرات الزيادة التي شهدتها العقد الأول من القرن الـ 2000s، عندما كانت 6.1 مليون طن سنويًا.

قامت الإغلاقات بتقليل انبعاثات أكسيد النيتروجين (NOx) المرتبطة بالنقل، مما ساعد على منع بعض الميثان من التراكم في الغلاف الجوي، وفقًا للباحثين.

مع ذلك، كان الانخفاض المؤقت في تلوث أكسيد النيتروجين مجرد نصف الارتفاع في تركيزات الميثان الجوية في عام 2020.

“ما زلنا نحاول فهم التأثيرات الكاملة لإغلاقات كوفيد على ميزانية الميثان العالمية. غيّر كوفيد تقريبًا كل شيء – من استخدام الوقود الأحفوري إلى انبعاثات الغازات الأخرى التي تغير عمر الميثان في الغلاف الجوي.”

– جاكسون

أجرت الدراسة الأخيرة أيضًا تغييرًا مهمًا في حساب مصادر الميثان العالمية و”المصارف”، وهي الغابات والتربة التي تزيل وتخزن الميثان من الغلاف الجوي.

سابقًا، صنف علماء مشروع الكربون العالمي جميع الميثان المنبعث من الأنهار والبحيرات والبرك والمستنقعات على أنه طبيعي. ومع ذلك، في تقييمهم الأخير، قام العلماء بمحاولة أولى لتقدير الزيادة في كمية الانبعاثات من هذه الأنواع من المصادر التي تنتج عن الأنشطة البشرية. 

لاحظ جاكسون أن الخزانات خلف السدود، التي يبنيها الناس، تشكل مصدرًا مباشرًا للميثان بقدر ما هي مصادر من حقول النفط والغاز. تُصدر هذه الخزانات ما يقدر بـ 30 مليون طن من الميثان سنويًا بسبب تحلل المادة العضوية التي غُمرت حديثًا وإطلاق CH4 أثناء تحللها.

وفقًا للعلماء، أثر البشر على ثلث انبعاثات الميثان من المياه العذبة والمستنقعات في السنوات الأخيرة. ارتفعت درجات الحرارة، واستخدام الأراضي، ومياه الصرف، وجريان الأسمدة زادت هذه الانبعاثات.

الشركات التي تتعامل مع مشكلة انبعاثات الميثان

مع ارتفاع انبعاثات الميثان عالميًا، تولت العديد من الشركات مهمة معالجة هذه المشكلة. شركة BP (British Petroleum) هي إحدى هذه الشركات، تستخدم تقنيات كشف الميثان لتقليل انبعاثات CH₄ من عملياتها في النفط والغاز كجزء من أهدافها الأوسع للوصول إلى صافي صفر.

وبالمثل، تطور Carbon Clean تقنيات معيارية لالتقاط الميثان من العمليات الصناعية وتحويله إلى منتجات ذات قيمة، بينما تقدم Clarke Energy حلول توليد الغاز الحيوي لالتقاط الميثان من مصادر مثل مكبات النفايات ومحطات معالجة مياه الصرف، وتحويله إلى طاقة متجددة.

في مجال التكنولوجيا، تسهم شركات مثل Project Canary و GHGSat بشكل كبير. تساعد Project Canary الصناعات على تتبع انبعاثات الميثان الخاصة بها، وتوفر GHGSat مراقبة فضائية عالية الدقة للكشف عن وقياس انبعاثات الميثان من المواقع الصناعية. تساعد هذه البيانات الصناعات على تحديد التسربات واتخاذ إجراءات تصحيحية.

الآن، دعونا نلقي نظرة على شركة اتخذت نهجًا مبتكرًا لهذه المشكلة، خاصةً مع تعدين البيتكوين.

Crusoe Energy Systems

تم تأسيس شركة ناشئة لتعدين البيتكوين، Crusoe Energy Systems، خلال سوق الدب للعملات المشفرة في 2018 لمعالجة مشكلة حرق الغاز الطبيعي. الغاز الطبيعي، وهو منتج فرعي لاستخراج النفط، يُحرق غالبًا إذا إذا لم تكن هناك حالات استخدام اقتصادية له أو إذا كان مشغلو حقول النفط غير قادرين على نقله. الميثان هو المكون الأساسي للغاز الطبيعي، و عملية حرق الغاز لا تحرق CH4 بالكامل.

Crusoe، هنا، تلتقط انبعاثات الميثان الضائعة من عمليات النفط والغاز وتستخدم ها لتشغيل مراكز بيانات معيارية لتعدين البيتكوين. لهذا، تحرق الشركة الغاز الطبيعي لإنتاج الكهرباء مما يحرق الميثان بالكامل وينتج CO2 كناتج ثانوي. من خلال الاستفادة من “منتج نفاية” ثم تحويله إلى طاقة مفيدة ” بأقل تكلفة”، تقلل Crusoe الانبعاثات بينما تمكّن عمليات تعدين البيتكوين المستدامة.

وفقًا للمؤسس المشارك والرئيس Cully Cavness:

“هناك كمية هائلة من الغاز المحترق حول العالم. إذا تم التقاطه كله، فإنه سيزود بحوالي ثلثي جميع كهرباء أوروبا وسيزود صناعة مراكز البيانات بأكملها عدة مرات.”

جمعت الشركة “السلبية للكربون” تمويلًا قدره 750 مليون دولار وحصلت على تقييم ما بعد التمويل بقيمة 1.75 مليار دولار في أبريل 2022. تمتلك Crusoe حوالي 30 موقعًا موزعًا في جميع حقول النفط الرئيسية في الولايات المتحدة، بما في ذلك موقع في الأرجنتين. وفقًا لتقرير الأثر لعام 2023، صرحت الشركة بأن لديها أكثر من 200 ميغاواط من القدرة المنتشرة عبر أعمال السحابة وتعدين البيتكوين. 

في عام 2021، تعاون عملاق الغاز الطبيعي ExxonMobil (XOM ) مع Crusoe لاستخدام الغاز الزائد من حقول النفط في نورث داكوتا لتعدين $1.14 تريليون قيمة سوقية BTC.

في العام الماضي، بدأ بروتوكول البيتكوين المستدام (SBP) تجربة مع Crusoe لإنشاء منهجية للتحقق من أن شراء الغاز النفاية والتقنية الخاصة بهما يقللان من انبعاثات الغازات الدفيئة ويساهمان في التحول إلى الطاقة النظيفة.

قبل بضعة أشهر، وقعت الشركة التي تتخذ من دنفر مقرًا لها صفقة بمليارات الدولارات مع شركة التكنولوجيا Lancium لبناء مركز بيانات بقدرة 200 ميجاواط في المرحلة الأولى من مشروع أوسع بقدرة 1.2 جيجاواط لت “تلبية الاحتياجات الفريدة لشركات الذكاء الاصطناعي”.

بعد تخفيض مكافأة البيتكوين في أبريل 2024، التي خفضت مكافآت الكتل إلى 3.125 BTC، يبحث المعدنون عن تنويع مصادر تمويل عملياتهم لتحقيق الربحية. العديد من معدني البيتكوين، بما في ذلك Crusoe، حولوا تركيزهم إلى صناعة الذكاء الاصطناعي المتنامية.

عند طاقتها الكاملة، مركز بيانات Crusoe-Lancium سيصبح أحد أكبر مجمعات مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي في العالم. المرفق من المتوقع أن يبدأ تشغيله العام المقبل.

“مراكز البيانات تتطور بسرعة لدعم أعباء عمل الذكاء الاصطناعي الحديثة، مما يتطلب مستويات جديدة من مساحة الرفوف عالية الكثافة، وتبريد سائل مباشر إلى الشريحة، ومتطلبات طاقة شاملة غير مسبوقة.”

– الرئيس التنفيذي والمؤسس المشارك لشركة Crusoe، تشيس لوخميلر

للمرة الأولى في أبريل، جاء إيراد Crusoe أساسًا من مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي، متفوقًا على إيرادات البيتكوين.

الخلاصة

إذن، كما رأينا، تستمر انبعاثات الميثان العالمية في الارتفاع بشكل كبير، مع مساهمة البشر التي تسجل أيضًا زيادة مستمرة. نظرًا لأن هذا الغاز الدفيء هو ثاني أكبر مساهم في تغير المناخ ويسبب حرارة شديدة وظواهر جوية متطرفة، من الضروري اتخاذ خطوات قوية لتقليل انبعاثات الميثان. 

نحن نشهد بالفعل كيف يمكن لتغيير المناخ أن يؤدي إلى طقس شديد وموجات حر. العالم، وفقًا لأحدث دراسة، “وصل إلى عتبة زيادة 1.5 درجة مئوية في متوسط درجة حرارة السطح العالمية ولا يزال يبدأ فقط في تجربة العواقب الكاملة.”

بينما تم اتخاذ محاولات لتقليل انبعاثات الميثان عبر التنظيمات، وإزالة الكربون، وميثاق الميثان العالمي، إلا أنها كانت غير فعّالة إلى حد كبير. هناك حاجة أكبر لتبني نهج منسق يجمع بين التنظيم وتحسين الممارسات الصناعية التي يمكن أن تمهد الطريق للابتكارات التكنولوجية الجديدة في قطاع الطاقة.

انقر هنا للحصول على قائمة بأهم أسهم التكنولوجيا الحيوية التي تعمل على حلول لمواجهة الاحترار العالمي.