الاستدامة
كيف نتعامل مع ثاني أكسيد الكربون الجوي – الوقاية أم العلاج؟
أضف Securities.io إلى مصادرك المفضلة على Google
تشير هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (USGS) إلى فئتين رئيسيتين لمصادر ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي: العمليات الطبيعية والأنشطة البشرية. فمعظم الحيوانات تطلق هذا الغاز أثناء التنفس. وتشمل الأنشطة البشرية المسببة للانبعاثات إنتاج الطاقة بحرق الفحم أو النفط أو الغاز الطبيعي.
ثاني أكسيد الكربون أحد أهم غازات الدفيئة التي تطلقها الأنشطة البشرية. وعلى خلاف الأكسجين والنيتروجين اللذين يشكلان معظم الغلاف الجوي، يمتص الأشعة تحت الحمراء ويعيد إصدارها، مما يقلل فقدان الحرارة من الأرض إلى الفضاء.
إذا كان هذا الغاز موجودًا بصورة طبيعية، فلماذا نحتاج إلى التعامل معه؟ تكمن المشكلة في ارتفاع تركيزه وما يسببه ذلك من تغيرات في المناخ.
لماذا نحتاج إلى معالجة ثاني أكسيد الكربون الجوي؟
ثاني أكسيد الكربون يخدم غرضًا حيويًا لكوكبنا الأرض. المشكلة ليست في وجوده في الغلاف الجوي بل في فائضه. إذا لم يكن هناك ثاني أكسيد الكربون، سيكون من شبه المستحيل أن يحافظ التأثير الدفيئي الطبيعي للأرض على متوسط درجة حرارة السطح العالمي فوق الصفر. لكن من خلال إطلاق المزيد من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، نحن نعزز التأثير الدفيئي الطبيعي، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة العالمية إلى مستويات غير مستدامة.
الوجود الزائد لثاني أكسيد الكربون في غلافنا الجوي
وفقًا لتقرير نشرته الإدارة الوطنية الأمريكية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA)، ارتفع متوسط تركيز ثاني أكسيد الكربون عالميًا قرب السطح عام 2022 بمقدار 2.13 جزء في المليون، ليصل إلى 417.06 جزء في المليون. وكان أعلى بنحو 50٪ من مستويات ما قبل الصناعة. وكان ذلك العام الحادي عشر على التوالي الذي تجاوزت فيه الزيادة جزأين في المليون؛ وقبل 2013 لم تُسجل حتى سلسلة من ثلاثة أعوام بزيادات تبلغ جزأين في المليون أو أكثر.
يحتوي الغلاف الجوي أيضًا على غازات دفيئة أخرى، مثل الميثان وأكسيد النيتروز. لكن ثاني أكسيد الكربون يقدم أكبر مساهمة إجمالية في الاحترار الناتج عن غازات الدفيئة البشرية طويلة العمر.
في تقييم NOAA لعام 2021، بلغت قيمة مؤشر غازات الدفيئة السنوي (AGGI) نحو 1.49. أي إن التأثير المباشر لغازات الدفيئة طويلة العمر في الاحترار كان أعلى بنسبة 49٪ مقارنة بعام 1990. وكان ثاني أكسيد الكربون مسؤولًا عن قرابة ثلثي هذا التأثير الإجمالي.
ثاني أكسيد الكربون الجوي: أهم مساهم في تغير المناخ
لذلك يمثل خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون والحد من تراكمه في الغلاف الجوي محورًا أساسيًا في العمل المناخي.
كان حرق الوقود الأحفوري هو الدافع الأكبر لهذا الارتفاع المتسارع في ثاني أكسيد الكربون الجوي. ارتفعت الانبعاثات من حرق الوقود الأحفوري من 10.9 مليار طن سنويًا في الستينات إلى حوالي 36.6 مليار طن سنويًا في عام 2022.
وفقًا لبيان NOAA الصادر عام 2023، كان تركيز ثاني أكسيد الكربون مماثلًا تقريبًا لما كان عليه قبل 4.3 مليون سنة. آنذاك كان مستوى البحر أعلى بنحو 75 قدمًا، أي 23 مترًا، من مستواه الحالي، ومتوسط الحرارة أعلى بنحو 7 درجات فهرنهايت، أي 3.9 درجات مئوية، من مستويات ما قبل الصناعة.
توضح المقارنة أهمية الحد من تراكم الغاز، لكنها لا تعني أن جميع ظروف تلك الحقبة ستعود فورًا.
ليس من المستغرب أن معالجة ثاني أكسيد الكربون الجوي أصبحت مصدر قلق أساسي على مستوى العالم. السؤال هو، كيف نتعامل معه؟ هل ننظر إليه كمشكلة يمكن علاجها، شفاءها، وعكسها؟ أم نراه كشيء يجب الوقاية منه وإيقاف تفاقمه قبل أن يصبح غير قابل للتحكم بشكل مخيف؟
في حين أنه من السابق لأوانه إصدار حكم في هذه المرحلة المبكرة، يجب أن نكون على دراية بالحلول التي يتم تطويرها حولنا لفهم الرؤى والحلول المحتملة التي يفكر فيها المجتمع العلمي عالميًا.
محطات الطاقة الشمسية: هل تتفوق على التشجير في المناطق الجافة؟
قدم معهد وايزمان للعلوم دراسة تقارن الفوائد المناخية لمحطات الطاقة الشمسية وزراعة الغابات في المناطق الجافة.
محطات الطاقة الشمسية مساحات تضم ألواحًا تولد الكهرباء من ضوء الشمس. وعندما تحل هذه الكهرباء محل التوليد بالفحم أو الغاز، تُتجنب الانبعاثات المرتبطة به. وقيّمت الدراسة هذه الفائدة إلى جانب الاحترار الناجم عن انخفاض انعكاس ضوء الشمس عن الأسطح الداكنة، وقارنت النتيجة بالتشجير.
يوضح الباحثان رافائيل ستيرن وجوناثان مولر أن محطات الطاقة الشمسية تقدم فائدة مناخية أكبر بكثير من زراعة الغابات في البيئات الجافة التي درساها. وترتبط النتيجة بتلك الظروف، ولا تمثل توصية عامة باستبدال الغابات الموجودة.
في مقارنة الباحثين، أمكن لمحطة شمسية في بيئة جافة تعويض كمية مماثلة من الانبعاثات باستخدام مساحة قد تنخفض إلى واحد من مئة من مساحة الغابة. وتجنب الألواح الانبعاثات من توليد الكهرباء؛ فهي لا تمتص ثاني أكسيد الكربون كما تفعل الأشجار.
مع ذلك، بينما نفهم إنجازات هذه الابتكارات ونلاحظ الفوائد التي تقدمها الدراسة، يجب أن نضع في اعتبارنا أن هذه الألواح الشمسية لا يمكنها أبدًا استبدال غاباتنا. فالغابات تخدم أغراضًا عديدة أكثر من مجرد الحد من الانبعاثات، بما في ذلك الحفاظ على دورة الأمطار العالمية، وصيانة التنوع البيولوجي، وأكثر من ذلك.
توجد ابتكارات أخرى لخفض ثاني أكسيد الكربون أو الاستفادة منه. ومن أمثلتها نهج «قوس قزح الكربون» لدى يونيليفر.
1.Unilever
تستخدم يونيليفر قوس قزح الكربون لتصنيف مصادر بديلة للكربون في مكونات منتجاتها، بهدف تقليل الاعتماد على المواد الأولية الأحفورية. وفي تصنيفها يأتي الكربون الأرجواني من ثاني أكسيد الكربون الملتقط، والأزرق من مصادر بحرية، والأخضر من النباتات، والرمادي من النفايات البلاستيكية.
يشير الكربون الأرجواني إلى التقاط الكربون من الانبعاثات الصناعية أو الهواء وتحويله إلى مكونات مفيدة. وتسعى يونيليفر إلى إدخالها في منتجات بتركيبات قابلة للتحلل الحيوي. وهذا استخدام للكربون، ولا يعني بالضرورة إزالته نهائيًا من الغلاف الجوي.
وفقًا لجون هاغ، الذي كان يتولى مسؤولية برنامج Clean Future والعلوم والتكنولوجيا في قطاع العناية المنزلية لدى يونيليفر، كانت الشركة قد قدمت كبسولات الغسيل OMO في الصين، وسائل غسل الصحون Sunlight في جنوب أفريقيا، وسائل الغسيل Coral في ألمانيا بهذا النهج. ووصف تطوير كيمياء المنتجات بأنه فرصة لتنمية العلامات التجارية وتقليل استخدام المواد الأولية الأحفورية.
LON:ULVR مخطط السعر
في السنة المالية 2022، حققت يونيليفر إيرادات تقارب 60.1 مليار يورو، وهامش ربح تشغيليًا قدره 17.9٪، ودفعت توزيعات أرباح بقيمة 4.3 مليار يورو.
2. Linde Engineering
تقدم Linde Engineering نظام HISORP® CC ضمن حلولها لالتقاط الكربون. ويجمع النظام بين الامتزاز والفصل بالتبريد العميق، ويمكن تكييفه مع تركيزات مختلفة لثاني أكسيد الكربون في الغاز الداخل، ومتطلبات النقاء والحالة الفيزيائية للغاز الناتج.
يعالج النظام ثاني أكسيد الكربون في غازات توليد الكهرباء ومصانع الصلب، وغازات عمليات إصلاح الميثان بالبخار وإنتاج الأسمنت والهيدروجين، والتيارات الغنية بالغاز الناتجة عن الاحتراق بالأكسجين والعمليات الكيميائية. وبذلك يلتقط الغاز عند مصادر صناعية قبل إطلاقه إلى الغلاف الجوي.
ويمكن تنقية الغاز الملتقط لتلبية متطلبات تطبيقات الأغذية والمشروبات والإلكترونيات وغيرها من الاستخدامات الصناعية.
كما يمكن تجهيز الغاز للتخزين الجيولوجي الدائم للحد من أثر العمليات الصناعية في المناخ. وتذكر لينده أن معدل الالتقاط قد يصل إلى 99.7٪ في التصميمات المناسبة من HISORP® CC.
تعمل العملية بالكهرباء ويمكن تشغيلها بالطاقة المتجددة دون الحاجة إلى بخار. وهذا يجنب الانبعاثات الإضافية المرتبطة بإنتاج البخار، لكن البصمة الكلية تعتمد أيضًا على الكهرباء والمعدات. وتقلل الوحدات مسبقة الصنع المثبتة على منصات من أعمال البناء في الموقع. ولا تتطلب العملية تداول سائل غسيل كيميائي أو تعويضه أو التخلص منه، كما أنها غير حساسة للأكسجين.
LIN مخطط السعر
أعلنت Linde عن نتائجها السنوية والربع الرابع لعام 2022 في فبراير 2023 بمبيعات سنوية بلغت 33 مليار دولار أمريكي.
3. Edinburgh Sensors
تصنع Edinburgh Sensors حساسات بالأشعة تحت الحمراء لمراقبة الغازات. وتستخدم Climeworks السويسرية حساس Gascard NG لقياس ثاني أكسيد الكربون الملتقط في منشآتها؛ فهو يراقب العملية ولا يلتقط الغاز بنفسه.
يوفر Gascard NG تعويضًا آنيًا لتغير الحرارة والضغط الجوي عبر حساسات مدمجة، ويمكن إدماجه في أنظمة تضم تقنيات إضافية لكشف الغازات. وتتوفر إعدادات لثاني أكسيد الكربون أو الميثان أو أول أكسيد الكربون، لكن الجهاز يُضبط لنوع واحد من الغاز في كل إعداد.
تُذكر Edinburgh Sensors بوصفها شركة تأسست عام 1974 وتتخذ من ليفينغستون في ويست لوثيان باسكتلندا مقرًا لها، وهي غير مدرجة في سوق الأسهم.
4. Climeworks
طورت Climeworks تقنية الالتقاط المباشر من الهواء (DAC) لاستخراج ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي. وتستخدم الكهرباء والحرارة من مصادر متجددة، أو استرداد الطاقة من النفايات، أو مصادر أخرى للحرارة المهدرة، بحسب المنشأة.
تتكون العملية من ثلاث مراحل رئيسية. تسحب مروحة الهواء إلى وحدة تجميع تحتوي على مرشح يربط جزيئات ثاني أكسيد الكربون. وعندما يتشبع المرشح، تُغلق الوحدة وتُسخن إلى نحو 100 درجة مئوية، فيتحرر الغاز لجمعه ومعالجته لاحقًا.
تذكر Climeworks عدة مزايا لهذا النهج:
- مرونة اختيار الموقع، مع توافر الطاقة والبنية التحتية المناسبتين.
- تصميم وحداتي قابل للتوسعة مع إمكان قياس الكميات الملتقطة.
- احتياج محدود نسبيًا إلى الأرض.
تبلغ الطاقة الاسمية لالتقاط ثاني أكسيد الكربون في منشأة Orca بأيسلندا حتى 4,000 طن سنويًا. وأوضحت Climeworks في نوفمبر 2023 أن ذلك يعادل إزالة صافية تصميمية تصل إلى نحو 3,000 طن بعد احتساب الفاقد والانبعاثات المرتبطة بالعملية، وأن الحد الأقصى السنوي لم يكن قد تحقق بعد. واستخدمت المقارنة الأصلية مع الأشجار مساحة 0.42 أكر، أي نحو 1,700 متر مربع، و220 شجرة بامتصاص تقديري قدره 22 كغ للشجرة سنويًا، أي نحو 4.8 طن إجمالًا. وهذه مقارنة مبنية على افتراضات، وليست قياسًا للإنتاج السنوي الفعلي للمنشأة.
في أبريل 2022، أكملت Climeworks جمع تمويل أسهم بقيمة 650 مليون دولار أمريكي.
من الوعي إلى العمل
يتزايد إدراك الحكومات والهيئات الدولية ومؤسسات البحث والشركات الكبيرة والناشئة والمستهلكين لمخاطر تغير المناخ.
تدفع معرفة دور ثاني أكسيد الكربون إلى تطوير تقنيات وممارسات جديدة. وتجنب الانبعاثات الجديدة وإزالة الكربون الذي انبعث بالفعل نهجان متكاملان. وتعتمد فائدتهما على الفعالية وحجم التطبيق واستمرار خفض الانبعاثات بمرور الزمن.
انقر هنا لمعرفة كيف قد تسهم الهندسة المناخية في مواجهة تغير المناخ.
