أصبحت تقنيات الحد من انبعاثات الكربون ناضجة بما يكفي فيما لاتزال تلك المتعلقة بإزالة الكربون من البيئة تحتاج إلى مزيد من الجهود و الدعم القوي من الحكومات والقطاع الخاص.
وفي إطار الجهود المبذولة لمكافحة التأثيرات الكارثية للاحتباس الحراري، يتعين العمل على تسريع جهود خفض انبعاثات الكربون وتوسيع نطاق الاستراتيجيات الرامية إلى إزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي والمحيطات.
45% من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون هو ما يبقى في الغلاف الجوي ، حيث يتم امتصاص الباقي من خلال دورتين: دورة الكربون البيولوجية التي تخزن ثاني أكسيد الكربون في المواد النباتية والتربة، و دورة الكربون المائية حيث تمتص ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي إلى المحيطات. وتمثل كل دورة من هذه الدورات 25% و30% من ثاني أكسيد الكربون المنبعث، على التوالي.
يتفاعل ثاني أكسيد الكربون الذي يذوب في المحيطات ليشكل مواد كيميائية تزيد من حموضة المحيطات حيث يعمل انحلال المعادن من الصخور على طول السواحل على موازنة هذه الحموضة، في عملية تسمى التجوية الجيولوجية، لكن الزيادة الشديدة في معدل وحجم انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، خاصة على مدى الستين عامًا الماضية، تجاوزت بكثير معدل التجوية الجيولوجية. مما يؤدي إلى زيادة بنسبة 30 في المئة في حموضة المحيطات.
ومع تحمض المحيطات، فإن الملايين من الأنواع البحرية والأنظمة البيئية بأكملها – وخاصة الشعاب المرجانية – لن تكون قادرة على التكيف.
الخبراء في جامعة ماكماستر وجامعة تورنتو، و بدعم من مبادرة الكربون إلى البحر، يعملون على معالجة التحديات التي يولدها النشاط البشري و تطغى على أنظمة إعادة التوازن الطبيعية للأرض وبالتالي تلحق الضرر بأنظمتها البيئية .
حيث بات من الممكن الآن إعادة توازن الرقم الهيدروجيني للمحيطات باستخدام عملية تسمى تعزيز قلوية المحيطات (OAE). علاوة على ذلك، فإن عملية إعادة التوازن هذه ستشجع أيضًا على امتصاص ثاني أكسيد الكربون الإضافي من الغلاف الجوي. ومن خلال استعادة قلوية المحيطات بعناية وبشكل مستمر، يصبح من الممكن معالجة تحمض المحيطات وتركيزات ثاني أكسيد الكربون الزائدة في الغلاف الجوي في وقت واحد.
النهج الأكثر وضوحًا هو إضافة معادن قلوية مطحونة جيدًا إلى المحيط لخفض حموضة الماء بشكل مباشر. ومع ذلك، فإن النطاق الهائل الذي يجب أن يتم فيه تفعيل هذه العمليات هو أمر مذهل.
على سبيل المثال، تشير تقديرات الخبراء إلى أن ما يعادل نحو ثمانية آلاف مبنى من بنايات إمباير ستيت سوف تحتاج إلى إضافتها إلى المحيطات كل عام بدءاً من منتصف القرن لتحقيق أهداف الانبعاثات التي حددتها الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ. ومن الواضح أن هذه التقنية لا يمكن أن تكون الحل الوحيد.
يعتقد الخبراء أن النهج الكهروكيميائي الذي يتم تشغيله باستخدام الطاقة الخالية من الكربون هو أحد أفضل الطرق لمكافحة تحمض المحيطات. باستخدام عملية تسمى التحليل الكهربائي الغشائي ثنائي القطب (BMED)، تتم إزالة حموضة مياه البحر مباشرة دون إضافة مواد أخرى. هذه التكنولوجيا لا تتطلب سوى مياه البحر والكهرباء والأغشية المتخصصة.
تتيح البساطة والنمطية المتأصلة في تقنية BMED طريقة مرنة وقابلة للتطوير وفعالة من حيث التكلفة لإزالة ثاني أكسيد الكربون.
البناء على نطاق واسع
في عام 2015 – قام فريق من الخبراء و الباحثين في مركز أبحاث بالو ألتو وشركة X Development ببناء واختبار نظام BMED صغير الحجم. كان أداء هذا النظام جيدًا ويظهر وعدًا كبيرًا عندما يقترن بالمرافق القائمة مثل محطات تحلية المياه.
حيث تم تحديد حدوده التكنولوجية الأساسية، ولكن في الفترة 2015-2017، لم تكن أرصدة الكربون والحوافز لتكنولوجيات تغير المناخ كافية وتم تأجيل المشروع. الآن تغير المناخ الاقتصادي والمادي.
وعلى الجبهة الاقتصادية، تعمل كل من الإعفاءات الضريبية التي يوفرها قانون خفض التضخم في الولايات المتحدة، فضلاً عن ضريبة الكربون المحايدة للإيرادات المتزايدة باطراد في كندا، على تعزيز الجدوى الاقتصادية لتكنولوجيات خفض ثاني أكسيد الكربون.
علاوة على ذلك، فإن الأحداث المناخية المتطرفة الأخيرة التي وقعت في العام الماضي، من حرائق الغابات الهائلة في كندا، إلى الأشهر الأكثر سخونة على الإطلاق، إلى أدفأ درجات حرارة البحر التي تم قياسها على الإطلاق، تصدم الناس وتدفعهم إلى الحقائق الصارخة لتغير المناخ وزيادة الطلب على حلول حقيقية. وتعد تقنية BMED أحد هذه الحلول.
تقنية BMED محدودة جزئيًا بالأغشية المتخصصة المتوفرة تجاريًا. علاوة على ذلك، تمثل هذه الأغشية جزءًا كبيرًا (حوالي 30 بالمائة) من التكلفة الرأسمالية ولها عمر قصير لأنها عرضة للتدهور.
يهدف عمل مجموعة الخبراء إلى تطوير أغشية رقيقة جدًا وقابلة للتطوير لاستخدامها في عملية BMED معدلة، مع تحديد ظروف التشغيل الفعالة والوصلات الصناعية المثالية والمواقع العالمية المثالية لتنفيذ تقنية OAE هذه بفعالية من حيث التكلفة حول العالم.
ستقوم الأغشية الرقيقة للغاية باستخراج الحموضة بشكل أكثر كفاءة من الأغشية التجارية الحالية، في حين أن تقنية التصنيع والاستخدام الأمثل سوف تقلل بشكل كبير من تكاليف الإنتاج والتشغيل.
إن تطوير أنظمة BMED فعالة من حيث التكلفة سيفتح الطريق أمام OAE المجدية اقتصاديًا.
تفاؤل حذر
في الآونة الأخيرة، تم إنشاء العديد من الشركات الناشئة، مثل Ebb Carbon وSeaO2 وVesta – التي تستهدف إزالة ثاني أكسيد الكربون من المحيطات من خلال OAE.
وبشكل خاص، يتعين تقيم تأثير إعادة ضبط قلوية مياه البحر على النظم البيئية البحرية، في حين نعمل في الوقت نفسه أيضاً على تطوير وتنفيذ أنظمة موثوقة لقياس الكمية الصافية للحموضة والكربون التي تمت إزالتها والإبلاغ عنها والتحقق منها.
إلى جانب ذلك، يجب أيضًا تحديد مواقع النشر المثالية واسعة النطاق حيث يمكن تنفيذ OAE بأمان وفعالية.
تجري مجموعات مختلفة أبحاثًا حول هذه الاعتبارات، ولكن هناك حاجة إلى مزيد من الدعم لفحص هذه التكنولوجيا وتوسيع نطاقها بسرعة.
للتغلب على التحديات التكنولوجية والشكوك البيئية، يجب توسيع نطاق الدعم الحكومي والصناعي وغير الربحي ورأس المال الاستثماري على نطاق واسع وتكريسه للتحقق بعناية ومسؤولية من التنفيذ واسع النطاق لتقنيات OAE في جميع أنحاء العالم.
