غازات الدفيئة – تحديد وتحويل الميثان

تعتبر غازات الدفيئة مهمة جداً لجعل كوكبنا مأهولاً بالحياة. ومع ذلك، فإن التركيز العالي من هذه الغازات التي تؤدي إلى الاحتباس الحراري يزيد من درجة حرارة سطح الأرض بشكل كبير، مما يؤدي إلى الاحترار العالمي وتغير المناخ.

في حين أن ثاني أكسيد الكربون هو الغاز الدفيئة الأكثر أهمية الناتجة عن النشاط البشري، فإن الميثان (CH4) أكثر قوة. هذا الغاز قصير العمر يؤدي إلى احتباس حراري أكبر 80 مرة من ثاني أكسيد الكربون خلال فترة من عقدين. وفقاً لبرنامج الأمم المتحدة للبيئة، فإن الميثان مسؤول عن حوالي 30% من تغير المناخ منذ العصور ما قبل الصناعية.

الميثان هو الغاز الدفيئة الثاني الأكثر وفرة، وهو المكون الرئيسي للغاز الطبيعي والغاز الحيوي.

الميثان عديم اللون، عديم الرائحة، وسهل الاشتعال. يوجد الميثان الطبيعي تحت الأرض، مع أن أكبر مصدر له هو الأراضي الرطبة. كما يوجد تحت قاع البحر، تحت الجليد القطبي في أنتاركتيكا، وفي المحيطات. كما ينتج هذا الغاز من البراكين وكذلك من تحلل النباتات والحيوانات.

من بين المساهمين المهمين في إطلاق الميثان في البيئة، هناك الأنشطة البشرية التي تشمل مدافن النفايات، والأنشطة الزراعية، والثروة الحيوانية، والروث، وتنقيب الفحم، وإنتاج النفط والغاز.

عند إطلاقه في الهواء، يتفاعل الميثان بطريقة خطرة. ليس فقط أنه يؤدي إلى إطلاق ثاني أكسيد الكربون من خلال الأكسدة، ولكن أيضاً يساهم في تكون الأوزون. هذا يؤدي إلى تقليل جودة الهواء، مما يؤدي إلى الوفيات المبكرة للبشر، وانخفاض المحاصيل، ومشاكل صحية في الحيوانات.

في البشر، يمكن أن يسبب هذا الغاز القوي مشاكل مثل الربو، وأمراض القلب والأوعية الدموية، وزيادة خطر السكتة. كما يمكن أن يؤدي التسمم بالغاز الميثاني إلى الاختناق.

يمكن أن يؤدي ارتفاع مستويات الميثان إلى مشاكل مثل فقدان الذاكرة، واضطراب الكلام، والغثيان، والاحمرار، والصداع، والغثيان، وتغيرات المزاج، ومشاكل في الرؤية. في الوقت نفسه، يمكن أن يؤدي接 xúc مع الميثان السائل المفرج عنه تحت الضغط إلى الإصابة بالبرص.

نظراً لتأثير الميثان الضار، فقد زادت هناك تركيز أكبر على تحسين تقدير وتقليل تلوث الميثان بشكل كبير لمنع أسوأ الآثار المناخية.

انبعاثات الميثان من الروث أكبر بكثير

الحيوانات المزرعية هي مصدر بارز لانبعاثات الميثان من الزراعة. وفقاً لتقييم اللجنة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ الحالي، فإنها تمثل 12% إلى 14.5% من جميع انبعاثات الغازات الدفيئة الناتجة عن النشاط البشري.

تقرير الحصيلة الوطنية لانبعاثات الغازات الدفيئة يفيد بأن الانبعاثات التي تأتي مباشرة من أنظمة الهضم للحيوانات (التخمر المعوي) هي ثلاثة إلى تسعة أضعاف أكبر من تلك التي تأتي من إدارة الروث، بما في ذلك تخزين وتبديد الروث. ومع ذلك، يمكن أن تكون الانبعاثات من هذه الحالتين أقرب إلى 50:50.

وفقاً لبحث جديد، فإن الانبعاثات الفعلية للميثان من مخازن الروث في المزارع الحليب قد تكون أكبر بخمسة أضعاف مما تشير إليه الإحصاءات الرسمية.

أجريت الدراسة من قبل جامعة إيست أنجليا (UEA) وجمعية غير ربحية، جمعية مكافحة الانبعاثات الهاربة الدولية (IFEAA)، وترتكز على حسابات من مزرعتين حليبتين في إنجلترا.

تشير الدراسة إلى أن حسابات “الطبقة 2” التي تستخدمها الدول حالياً لتقرير انبعاثاتها السنوية إلى اللجنة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ قد لا تكون قوية، وبالتالي التقليل من تقدير الانبعاثات.

تم تحليل قياسات الانبعاثات من برك الروث من قبل الباحثين خلال 2022-2023. لتقديم الميثان، تم استخدام أغطية محكمة لتحويل برك الروث، مما أظهر أن الانبعاثات الفعلية أكبر مما كان متوقعاً.

وفقاً للنتائج، فإن الانبعاث الفعلي كان 145 كجم لكل بقرة في السنة في مزرعة واحدة و 198 كجم لكل بقرة في السنة في المزرعة الأخرى. هذا هو 3.8 – 5.2 أضعاف أكبر من الرقم الرسمي القائم في المملكة المتحدة.

في حين أن المنهجية الدولية القياسية قد تقلل من تقدير انبعاثات الميثان من مخازن الروث، فإن البحث يقول إننا لدينا التكنولوجيا التي يمكن أن تساعد “في تحويل هذه المشكلة إلى فرصة تجارية”. يمكن أن يتم التقاط الميثان بسهولة ويمكن استخدامه كبديل للوقود الأحفوري، مما يخلق “دخلاً إضافياً للمزارع”.

يشير البروفيسور نيل وارد من مركز تايندال لتغير المناخ البحثي في جامعة إيست أنجليا إلى أن استخدام الميثان كوقود يمكن أن يساعد المزارعين في تقليل فواتير الطاقة وتصبح مستقلين في الطاقة.

يمكن أن يوفر التقاط الميثان وتحويله إلى غاز حيوي توفيراً في تكاليف الوقود للمزارع الحليب، حيث يمكن أن يصل إلى 52,500 جنيه إسترليني. يمكن أن يصل هذا التوفير إلى أكثر من 400 مليون جنيه إسترليني للمزارع الحليب.

يمكن أن يؤدي التقاط الغاز وتحويله إلى طاقة متجددة إلى تقليل الانبعاثات بنسبة 5.8% من الميزانية لمحدودية الاحترار العالمي إلى 1.5 درجة مئوية.

يؤدي التقليل الكبير من انبعاثات الميثان من إدارة الروث إلى أن تكون التقديرات غير دقيقة، ويمكن أن تكون الأولويات المتعلقة بخيارات التقليل مشوّشة.

“تعتبر هذه الدراسة دعوة عاجلة للعمل والبحث بشكل أفضل لفهم انبعاثات الميثان من إدارة الروث.”

– البروفيسور وارد

لذلك، توصي الدراسة الحكومة بزيادة المنح لمغطس الروث وأجهزة معالجة الغاز المرتبطة بها، بالإضافة إلى تقديم إعفاءات ضريبية للاستثمار في سلسلة التوريد لاستعادة واستخدام الميثان، وجعل عملية التخطيط والترخيص أسهل.

“توجد التكنولوجيا لتقديم الميثان وتحويله إلى طاقة، وهي واعدة اقتصادياً، خاصة إذا تم تطبيق إطار الحوافز للاستثمار الرأسمالي في المزارع، مع دعم تنظيمي.”

– البروفيسور بيني أتكنز، الرئيس التنفيذي لجمعية IFEAA

في الوقت نفسه، يعتبر تقليل انبعاثات الميثان، وفقاً لجورج يوستيس، رئيس جمعية IFEAA والوزير السابق للبيئة والغذاء والشؤون الريفية، “حاسماً لمسار الصفر الصافي”.
نظراً لأن الميثان غاز دفيئة قوي ولكن قصير العمر، يمكن أن يساهم تقليل الانبعاثات في تحديد زيادة درجات الحرارة العالمية إلى 1.5 درجة مئوية.

بهذا، خلصت الدراسة إلى أن المساهمة الجماعية للميثان من إدارة الروث في المزارع الحليب ملحوظة، وهناك مزايا كبيرة للعمل بشكل أسرع لتحديد الانبعاثات.

أثر كربوني للغاز الطبيعي المسال أعلى بكثير

دراسة جديدة من جامعة كورنيل تشير إلى أن أثر كربوني للغاز الطبيعي المسال أعلى بنسبة 33% من الفحم عند مراعاة عمليات المعالجة والنقل.

خلال استخراج وprocessing وتنقل وتخزين الغاز الطبيعي المسال، يتم إطلاق الميثان وثاني أكسيد الكربون، وتمثل هذه الانبعاثات حوالي نصف أثر كربوني إجمالي.

عند تحليل مقارنة الأثر الجوي للغازات الدفيئة المختلفة، يظهر أن أثر كربوني للغاز الطبيعي المسال أكبر بنسبة الثلث من الفحم خلال فترة من عقدين. حتى على مدى قرن من الزمن، فإن أثر كربوني للغاز الطبيعي المسال ي超过 الفحم أو يساويه.

كلا الغاز الصخري والغاز الطبيعي مضر بالمناخ، وفقاً لدراسة روبرت هاوورث، ولكن الغاز الطبيعي المسال “أسوأ”.
في حين أن الغاز الطبيعي المسال مصنوع من الغاز الصخري، فإن عملية الإنتاج تتطلب تبريد الغاز إلى درجة حرارة منخفضة جداً (-260 درجة فهرنهايت) ثم استخدام ناقلات كبيرة لنقله إلى السوق، وكل ذلك يحتاج إلى طاقة.

نقل الغاز يحتاج إلى ناقلات كبيرة، وتمتلك الناقلات الحديثة محركات ذات أربع أو ثماني أسطوانات انبعاثات ثاني أكسيد الكربون أقل من السفن التي تعمل بالبخار، وتستخدم الغاز الطبيعي المسال خلال التخزين والنقل، مما يؤدي إلى انبعاث الميثان في العادم.

فيما يتعلق bằng الناقلات التي تعمل بالبخار، فإنها تنتج انبعاثات ميثان ضئيلة في عادمها. ويمكن أن يعوض ذلك، إلى حد ما، انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الأعلى.

انبعاثات الميثان من الناقلات، وفقاً للدراسة، تتراوح بين 3.9% و 8.1%， اعتماداً على نوع السفينة. خلال عملية تبريد الغاز الطبيعي، يصل ذلك إلى 8.8% من الإجمالي عند استخدام القدرة الدفيئة العالمية.

وفقاً للدراسة، فإن نوع الناقلة له تأثير ضئيل على أثر كربوني للغاز الطبيعي المسال، لأنها أكثر كفاءة في استهلاك الوقود، وبالتالي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون أقل، ولكن انبعاثات الميثان أعلى في عادمها.

عندما يتحدث عن تأثير سرعة الناقلة على الانبعاثات، يشير المؤلف إلى أن السرعات الأبطأ تؤدي إلى كفاءة أكبر، مما يقلل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون والميثان. وذكر في الورقة:

“مع ذلك، فإن انبعاثات الناقلات تمثل جزءاً صغيراً من الإجمالي للغاز الطبيعي المسال.”

إن انبعاثات الغاز الطبيعي المسال ت归 إلى انبعاثات الميثان في مراحل الإنتاج والتحويل، وهي الأكثر مساهمة في أثر كربوني للغاز الطبيعي المسال الذي يصدره الولايات المتحدة.

انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من احتراق الغاز الطبيعي المسال في نهاية المطاف تساهم بنسبة 34% فقط من أثر كربوني إجمالي للغاز الطبيعي المسال، في حين أن انبعاثات الميثان في مراحل الإنتاج والتحويل مسؤولة عن 38% من الانبعاثات الإجمالية. عند إضافة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من الطاقة المستخدمة في إنتاج الغاز الطبيعي المسال، فإن الانبعاثات في مراحل الإنتاج والتحويل تمثل في المتوسط 47% من أثر كربوني إجمالي للغاز الطبيعي المسال. وفقاً لهاوورث:

“معظم انبعاثات الميثان تحدث في مراحل الإنتاج عندما يتم استخراج الغاز الصخري وتبريده. هذا يزيد من تأثيره عند وصول الغاز الطبيعي المسال إلى السوق.”

هذا يعني أن الغاز الطبيعي المسال “دائماً” يمتلك أثر كربوني أكبر من الغاز الطبيعي، وبالتالي يصبح أسوأ من الفحم.

وفقاً للبحث، فإن هذه النتائج لها آثار على إنتاج الغاز الطبيعي المسال في الولايات المتحدة، وهو أكبر مصدر للغاز الطبيعي المسال في العالم. في حين أن الولايات المتحدة حظرت تصدير الغاز الطبيعي المسال، إلا أنها رفعت الحظر في عام 2016، وازداد التصدير بشكل كبير منذ ذلك الحين. في عام 2023، مثلت الولايات المتحدة 21% من جميع عمليات نقل الغاز الطبيعي المسال في العالم، وأعلن الرئيس بايدن عن وقف تصدير الغاز الطبيعي المسال المتنامي في وقت سابق من هذا العام.

كما أن معظم زيادة إنتاج الغاز الطبيعي في الولايات المتحدة خلال العقد الماضي جاءت من الغاز الصخري. إنتاج الغاز الصخري وتبريده لصنع الغاز الطبيعي المسال، ثم نقل الغاز الطبيعي المسال، يحتاج إلى طاقة، مما يساهم بشكل كبير في أثر كربوني.

لذلك، في حين أن الحكومات في جميع أنحاء العالم تدعو إلى التحرك السريع بعيداً عن الوقود الأحفوري، بما في ذلك الغاز الطبيعي، كجزء من سياستها المناخية العالمية، فإن الغاز الطبيعي المسال يمتلك أثر كربوني أعلى من الغاز الطبيعي. يقول هاوورث: “يجب أن يكون إنهاء استخدام الغاز الطبيعي المسال أولوية عالمية”.

كما أن التحول من الفحم إلى الغاز الطبيعي المسال ليس هو الحل، نظراً لاحتياجه إلى إنفاق كبير على البنية التحتية. يوصي باستخدام الموارد المالية لبناء مستقبل خالي من الوقود الأحفوري بأسرع ما يمكن.

بديل قوي: استخدام غاز الميثان لتعدين BTC

مع مواجهة تعدين البيتكوين لانتقادات لاستهلاكه الكبير للطاقة، فإن تحويل غاز الميثان من فضلات الحيوانات إلى طاقة يعتبر نهجاً مبتكراً ومتعاوناً لتحديد انبعاثات الغازات الدفيئة.

يسمح هذا الجمع بين تعدين البيتكوين وتقديم الميثان لتحويل هذه الانبعاثات إلى مصدر قيم للتقنيات المتقدمة بدلاً من المساهمة في الاحترار العالمي.

نظراً لأن معدي البيتكوين يمكنهم العمل من أي مكان في العالم، فإن هذا يفتح فرصاً حتى للمواقع المهملة والنائية.

يمكن لمعدي البيتكوين التقاط الميثان من مخلفات القمامة وتحويله إلى كهرباء لتشغيل معدات التعدين، مما يجعلهم يتحولون من مخلفات إلى مورد قيم.

يمكن لمعدي البيتكوين أيضاً استغلال هذه الطاقة من خلال إنشاء عمليات تعدين بالقرب من حقول النفط، حيث يتم حرق الميثان بسبب عدم وجود بنية تحتية لاستخدامه. من خلال التقاط هذا الغاز، يمكن تقليل الهدر والتلوث.

يوفر هذا المشروع مزايا أخرى، بما في ذلك تحويل الميثان مباشرة إلى موقع بدون استثمارات باهظة، مما يعني نشر سريع و توليد دخل. يمكن لمعدي البيتكوين الحصول على مصادر طاقة متجددة بتكلفة منخفضة و تقليل اعتمادهم على شبكات الكهرباء المحلية، مع تحويل الغاز الضار إلى طاقة.

بهذا الشكل، يمكن أن يساهم البيتكوين في تعزيز التحول إلى مصادر طاقة نظيفة ومستدامة. في الوقت نفسه، يمكن لمعدي البيتكوين العمل بشكل مستدام، مما يجعلهم يشكلون تحسناً محتملًا للبيئة.
شركة Chainergy تعمل على تحويل غاز الميثان إلى طاقة لتعدين البيتكوين، مما أتاح لها الحصول على كهرباء بأسعار تنافسية وتثبيت وجودها في سوق الطاقة.

Crusoe Energy Systems هي شركة أخرى تقوم بتقديم انبعاثات الميثان الهاربة من عمليات النفط والغاز لتشغيل مراكز تعدين البيتكوين. في عام 2021، تعاونت شركة ExxonMobil مع Crusoe لاستخدام الغاز الزائد من أحد حقول النفط لتعدين البيتكوين.

#1. Mara Digital Holdings (MARA )

شركة تعدين البيتكوين هذه قد بحثت عن حلول طاقة مستدامة ومتفرقة، ولذلك تعاونت مع مزودي الطاقة المختلفين. واحدة من هذه المبادرات تشمل تجربة استخدام غاز الميثان من مكبات النفايات لتشغيل عملياتها.

في نوفمبر 2023، أعلنت عن شراكة مع Nodal Power، التي تطور وتشغل أصول الطاقة المتجددة، لlaunch مشروع تعدين البيتكوين في يوتا. هذا المشروع التجريبي 280 kW يتم تشغيله بالكامل بواسطة غاز الميثان من مكبات النفايات، وهو مشروع نشط بالفعل. قال الرئيس التنفيذي لشركة Marathon، فريد ثيل، في ذلك الوقت:

“في شركة Marathon، نحن دائماً نبحث عن طرق مبتكرة لت đa dạngة عملياتنا، وتقليل تكاليفنا الطاقة، واستغلال الجوانب الفريدة لتعدين البيتكوين لتحسين البيئات التي نعمل فيها.”

من خلال تقديم الميثان الذي يتم إطلاقه من مكبات النفايات وتحويله إلى كهرباء لتشغيل معدات تعدين البيتكوين، لاحظ ثيل أن الشركة تتميز ب “تحويل هذا الغاز الضار إلى مصدر إنتاجي للطاقة النظيفة والمتجددة”.

أسهم الشركة (MARA: NASDAQ) تُباع حالياً ب 16 دولار، بانخفاض 31.93% على أساس سنوي (YTD) مقارنة بزيادة قيمة البيتكوين بنسبة 61.4% خلال نفس الفترة، حيث تُباع بالقرب من $62,300. مع قيمة سوقية تبلغ 4.70 مليار دولار، فإن شركة Mara تتمتع ب EPS (TTM) يبلغ 1.73، و P/E يبلغ 9.22، و ROE (TTM) يبلغ 26.26%.

الأسبوع الماضي، أعلنت واحدة من أكبر شركات تعدين البيتكوين المتداولة علناً عن تحديثات غير مراجعة لشهر سبتمبر، خلاله aumentت معدلها الحسابي المفعّل إلى 36.9 EH/s، بزيادة 5% عن الشهر السابق. وتتوقع الشركة أن تصل إلى 50EH/s بحلول نهاية هذا العام. في الوقت نفسه، زادت إنتاج البيتكوين بنسبة 5% إلى 705 BTC.

“نحن فخورون بأننا تجاوزنا ركض ماراثون من البيتكوين في سبتمبر، والآن لدينا ما يقرب من 27,000 BTC في سجلنا.”

– الرئيس التنفيذي فريد ثيل

كما قدمت شركة Mara تقريراً إلى مشروع الكشف عن المناخ (CDP)، داعماً “التزامها بالشفافية البيئية والمسؤولية الشركية”.

الختام

يظل تغير المناخ تحدياً حاسماً مع ارتفاع متوسط درجة الحرارة العالمية بمعدل 0.175 درجة مئوية كل عقد. مساهم كبير في هذا الاحترار الحالي هو الميثان (CH4)، الذي يؤدي إلى احتباس حراري أكبر من ثاني أكسيد الكربون.

في حين أن تقليل انبعاثات الميثان من إنتاج الحيوانات قد يبدو مشكلة صعبة، فإننا نرى أنه يمكن أن يكون له تأثير كبير وسريع على تقليل الاحترار، مع تقديم فرص اقتصادية لاستخدامه كبديل للوقود الأحفوري. ثم هناك تحويل الميثان من فضلات الحيوانات إلى طاقة لتعدين البيتكوين، وهو حل فريد ومربح يعالج استهلاك الطاقة الكبير لتعدين البيتكوين مع تحويل جميع المخلفات إلى قيمة اقتصادية. هذه الجهود يمكن أن تفتح الطريق لمستقبل مستدام.