كيف يمكن تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى حجارة؟

ثاني أكسيد الكربون: غاز دفيء يسبب تغير المناخ

يمثل الحد من انبعاثاتالغازاتالدفيئةالمسببةللاحتباسالحراريفيالغلافالجويأحدأكبرالتحدياتالتيتواجهالبشرفيهذاالقرن。وعلىمدارالخمسينعامًاإلىالمائةعامالماضية،أخذمتوسطمعدلاتالحرارةعلىسطحالأرضيرتفعبوتيرةمتسارعة。وفيواقعالأمر،فإنالسنواتالخمسالماضيةكانتهيالأكثراحترارًامنذقرونٍعديدة[1］．وتعتبرالأنشطةالبشرية،مثلحرقالوقودالأحفوريالمستخدمفيمحطاتالطاقةوالسياراتوالطائرات،أحدالأسبابالرئيسيةالتيتسببتفيحدوثهذاالاحترارعلىوجهالأرضبهذهالوتيرةالمتسارعة。

يؤدي حرق الأنواع المختلفة منالوقودالأحفوريإلىانبعاثالغازاتالدفيئةالمسببةللاحتباسالحراري،والذييشكلغازثانيأكسيدالكربونمعظمها،وهومايؤديبدورهإلىزيادةتأثير البيت الزجاجيومن ثم ارتفاع درجات الحرارة على كوكب الأرض。

ويزيد هذا الارتفاع في درجات الحرارة، والذي يعرفبالاحتباسالحراري،منأعدادالحرائق،ويُسرعوتيرةذوبانالكتلالجليدية،ومنثمارتفاعمستوياتسطحالبحر。وبالإضافةإلىذلك،يسببالاحتباسالحراريحدوثظواهرجويةشديدةالقسوة؛مثل الجفاف والعواصف والأمطار الغزيرة。وستسببالانبعاثاتالمستمرةمنالغازاتالدفيئةالمزيدمنالاحترارفيالغلافالجويومياهالمحيطات،وهوماسيؤديبدورهإلىإحداثتغييراتدائمةفيمناخالأرض،مماسيؤثرعلىالبشروالأنظمةالبيئيةتأثيرًاخطيرًا。

إنالمهمةالعظميلهذاالقرنهيالحدمنانبعاثاتغازثانيأكسيدالكربونفيالغلافالجويمنأجلالمساعدةفيتقليلوتيرةالتغيرالمناخي،وهومايعنيالتحولمناستخدامالوقودالأحفوريإلىمصادرالطاقةالمتجددة。وبالإضافةإلىذلك،فإننابحاجةإلىأننحافظعلىمواردناعلىالأرض،وأننزرعالأشجار،وأننستصلحالأراضيالتيدمرتهاالأنشطةالبشرية。ومعذلك،فإنهيصعبالتخلصمنبعضانبعاثاتثانيأكسيدالكربون،مثلتلكالمنبعثةمنمصانعالأسمنتوالحديد。كماأنهناكأيضًابعضالأماكنالتيلايتاحفيهااستخداممصادرالطاقةالمتجددة،حيثلاتزالفيحاجةإلىحرقالوقودالأحفوري。كيفيمكنناإذنالحدمنانبعاثاتغازثانيأكسيدالكربونهذه؟

طريقة الطبيعة في الحد من الانبعاثات

تتمثلإحدىالتقنياتالرئيسيةالمستخدمةفيالحدمنانبعاثاتثانيأكسيدالكربونفياستخلاصهذاالغازالمنبعثمنمحطاتالطاقةوالمصانع،وهومايؤديبدورهإلىمنعثانيأكسيدالكربونمنالانبعاثإلىالغلافالجوي،ومنثمالحدمنالتأثيراتالناجمةعنتغيرالمناخ．ولكنالسؤالالآن:أينيمكنناتخزينغازثانيأكسيدالكربونالمستخلص؟وكيف يمكن الإبقاء عليه في مكان آمن وبطريقة دائمة؟

ابتكرتدولةأيسلنداطريقةيمكنمنخلالهاأخذهذهالكميةالمستخلصةمنغازثانيأكسيدالكربونوتحويلهاإلىحجارةتُختزنفيأعماقالأرض。وعلىالرغممنأنهذاالأمرقديبدومثلالسحر،فإنهيمثلفيواقعالأمرالطريقةالتيتستخدمهاالأرضللتخلصمنالكمياتالزائدةمنهذاالغازفيالغلافالجوي:حيثتحولالطبيعةثانيأكسيدالكربونإلىحجارةباستخدامالمعادنالموجودةفيأنواعمعينةمنالصخور[2］．إن أفضل الصخور للقيام بهذه العملية هيالصخورالبركانية،مثلالبازلت(الحجرالبركانيالأسود)والبيريدوتيت،واللذانيحتويانعلىالكثيرمنالمعادناللازمةلحدوثهذهالعملية。وعلىالرغممنأنماتقومبهالطبيعةيعدتقدمًا،فإنهيحدثبوتيرةبطيئة،بطيئةجدًّا،بحيثلايمكنها(الطبيعة)منعالاحتباسالحراريالذييؤثرسلبًاعلىالأرضفيهذهالآونة。

وفيهذاالصدد،نجحمشروعفيأيسلندايعرفباسم”كاربفيكس”(固碳)فيتسريعوتيرةهذهالعمليةالطبيعية。ففيإطارهذاالمشروع،تتمإذابةثانيأكسيدالكربونفيالماءبنفسالطريقةالتيتصنعبهاماكينةالصوداالمياهالغازية(الشكل1)،ثميضخالماءالمذابفيهثانيأكسيدالكربونبعيدًافيأعماقالأرض。وإذاضُخهذاالماءالمحملبالغازفيالنوعالصحيحمنالصخور،فإنهاتطلقمعادن(فلزات)تختلطبثانيأكسيدالكربونفيالماء،ومنثمتحولهإلىحجارة。وتعملهذهالطريقةعلىإزالةثانيأكسيدالكربونبشكلٍآمنودائممنالغلافالجوي،حيثلايمكنللصخورأنتتسربمنالأرضمنطلقةإلىالغلافالجويمجددًا。

وتُستخدمهذهالتقنيةالآنفيمصنعالطاقةالحراريةالجوفيةفيهيليشيديفيأيسلندا。وتستخدممحطاتالطاقةالحراريةالبخارالمتولدمنمجالاتالطاقةالحرارية،والذييحتويعلىنسبةمنثانيأكسيدالكربون،ثمينبعثهذاالغازخلالعمليةتوليدالكهرباء。ويُذابثانيأكسيدالكربونالمنبعثمنمحطةتوليدالكهرباءفيالمياهبطريقةتعرفباسم”برجاستخلاصالغاز”。ثميضخالماءالمُحملبثانيأكسيدالكربونبعدذلكفيأعماقالأرضباستخدامجهازيعرفباسم”بئرالحقن”،والذييصلعمقهإلىمايزيدعلمى2000ترتحتسطحالأرض。ويعدحجرالبازلتالقابعفيهذاالعمقمثاليًّالهذهالعملية،حيثيحتويعلىالمعادناللازمةلتحويلثانيأكسيدالكربونإلىحجارة。وقيالوقتالحاضر،تحولمحطةهيليشيديللطاقةالحراريةالجوفيةقرابة12ألفطنمنثانيأكسيدالكربونإلىحجارةسنويًا،بدلًامنإطلاقهافيالغلافالجوي。وتعادلهذهالكميةالانبعاثاتسنويةالمنطلقةمن6700سيارة[3.］．

وتعدمحطةهيليشيديللطاقةحاليًاالمنشأةالوحيدةالتيتطبقفيهاهذهالتقنية。ومنذبدايةالمشروعفيعام2014،تمضخنحو70ألفطنمنثانيأكسيدالكربونفيجوفالأرض،ومنثمتحويلهإلىحجارة。وتشيربعضالخططإلىالتوسعفياستخدامهذهالتقنيةعلىنطاقٍأوسعٍ،كماأنمشروع”كاربفيكس”كانمنالمقررأنيُطبقفيعا2021فميمحطةطاقةحراريةجوفيةفيأيسلندا。وعلاوةعلىذلك،فإنهناكالعديدمنالخططالأخرىالأكثرإبداعًاحولتحويلثانيأكسيدالكربونإلىحجارة،والتيمنالمتوقعأنتخرجللنورقريبًا。

التخلصمنثانيأكسيدالكربونالموجودفيالغلافالجوي

يتوقععلماءالمناخأنوقفالانبعاثاتالجديدةمنثانيأكسيدالكربونلنيكونإجراءًكافيًالمعالجةالتغيرالمناخي。وفيالمستقبل،سنكونبحاجةإلىالبدءفيالتخلصمنثانيأكسيدالكربونالذيتسببنافيانبعاثهبالفعلوالموجودفيالغلافالجوي[4］．وهناكالعديدمنالطرقالتييمكنمنخلالهاإزالةثانيأكسيدالكربونمنالغلافالجويوالتخلصمنه،مثلزراعةالأشجاروتطهيرالتربةالملوثةلتعودكماكانت،أومعالجةالتربةالتيأفرطالبشرفياستخدامهافيالزراعة。وحيثإننابحاجةإلىالتخلصمنالكثيرمنثانيأكسيدالكربونبأقصىسرعةممكنة،فإنناسنحتاجأيضًاإلىالاعتمادعلىالتقنيةالتيمنشأنهااستخلاصثانيأكسيدالكربونمباشرةمنالغلافالجوي。تعرفهذهالتقنيةباسمالاستخلاصالمباشرمنالهواء(DAC)،وتستخدمفيأماكنعديدةحولالعالم。

وقد بدأ استخدام تقنية”الاستخلاص المباشر من الهواء”“معتقنيةكاربفيك”سلأولمرةفيأيسلندافيعام2017،وهيمستمرةإلىالآن،حيثطورتشركةClimeworksمنشأةتعملعلىإزالةثانيأكسيدالكربونمباشرةمنالغلافالجوي。وتعملهذهالمنشأةعلىسحبالهواءوترشيحثانيأكسيدالكربونمنه،والذيتتمإذابتهلاحقًافيالمياهوضخهإلىأعماقالأرض،ومنثمتحويلهإلىحجارة[5］．وبمقدورهذهالمنشأةإزالة50طنًاتقريبًامنثانيأكسيدالكربونكلعام،وهذهالكميةتعادلالكميةالتيتتخلصمنها2000شجرةتقريبًا。

ويجبأنتطبقهذهالتجربةعلىنطاقٍأوسعمنذلكبكثيرفيالمستقبل。وتخططأيسلندافيالسنواتالقادمةللتوسعفيتشييدمنشآت”الاستخلاصالمباشرمنالهواء”،وهومامنشأنهالمساعدةفيزيادةكميةثانيأكسيدالكربونالمستخلصةداخلالصخورفيباطنالأرض،إلاإنهذهالمهمةليستبالأمراليسير。

مستقبلالتخلصمنثانيأكسيدالكربونمنالغلافالجوي

علمتالآنأنالعناصراللازمةلتحويلثانيأكسيدالكربونإلىحجارةتشملوجودمصدرٍللغاز،والصخورالبركانيةوالمياه。وقدنحتاجفيبعضالحالاتإلىنقلالغازعبرالأنابيبأوالسفنإلىموقعٍيمكنمنخلالهضخالغازفيالنوعالصحيحوالمناسبمنالصخور(الشكل2)．توجدالصخورالبركانية،مثلالبازلتوالبيريدوتيت،بوفرةفيالأرض。وفيالحقيقة،فإنالبازلتيعتبرأكثرأنواعالصخورانتشارًاوشيوعًاعلىسطحالأرض،حيثيغطيمعظممساحةقيعانالمحيطاتوقرابة5%منمساحةالقارات(الشكل3)．ومنثم،فإنالمخزونالعالميمنجميعأنواعالبازلتعلىالأرضأكبرمنانبعاثاتثانيأكسيدالكربونالتيستنتجعنحرقجميعأنواعالوقودالأحفوريعليها[2]،وهومايعنيأنلديناوفرةمنالأنواعالمناسبةمنالصخوراللازمةللتخزينالناجحلثانيأكسيدالكربونفيالموادالمعدنية؛وإلا فإنها ستؤثر سلبًا على غلافنا الجوي。وحيثإنبعضالمناطققدتعانيمنندرةالمياه،فإنالعلماءيستكشفونالآنطرقًالتوفيرالمياهاللازمةمباشرةمنالخزاناتالجوفيةالطبيعيةأومنخلالاستخداممياهالبحر。

إنمهمةاستخلاصثانيأكسيدالكربونوتخزينهليستبالأمراليسير。فإذاأردناأننحميالأرضوحياةالبشرفيالسنواتالقادمة،فعلينااستخلاصثانيأكسيدالكربونوتخزينهعلىنطاقأوسعمنذلكبكثير。يجباستخلاصثانيأكسيدالكربونمنانبعاثاتالمصانع،ومحطاتالطاقة،فضلًاعناستخلاصهمباشرةًمنالغلافالجوي。ولكنالسؤالالذيلايزالمطروحًاهو:“ماكميةثانيأكسيدالكربونالتيسنتمكنمنتحويلهاإلىحجارة؟وهلستكونهذهالكميةكافيةلحمايةالأرضوسكانهامنالتأثيراتالخطرةالناجمةعنالتغيرالمناخي؟”。

مسردللمصطلحات

الغازات الدفيئة(温室气体)：↑هيتلكالغازاتالموجودةفيالغلافالجويوالتيتتسببفياحتباسالحرارة。ومنشأنزيادةتركيزهذهالغازاتالدفيئةالمسببةللاحتباسالحراريفيغلافناالجويأنتؤديإلىارتفاعدرجةالحرارة،وهومايؤديبدورهإلىحدوثالتغيرالمناخي。

الوقود الأحفوري(化石燃料)：↑تكوّنالوقودالأحفوريعبرملايينالسنيينمنموادعضويةمثلالنباتاتوالحيواناتالمدفونةفيباطنالأرض。وتشملقائمةالوقودالأحفوريكلًامنالفحموالغازالطبيعيوالنفط،علمًابأناحتراقهذهالأنواعمنالوقوديؤديإلىانبعاثكمياتكبيرةمنثانيأكسيدالكربون。ومنثم،يمكنالقولإنالأنواعالمختلفةمنالوقودالأحفوريهيالمسؤولالأولعنحدوثالتغيرالمناخي。

تأثير البيت الزجاجي(温室效应)：↑هوالأثرالذيتحدثهالغازاتالدفيئةالمسببةللاحتباسالحراريعلىالغلافالجويمنخلالحبسالحرارةوزيادةاحترارسطحالأرض。

الاحتباس الحراري(全球变暖)：↑هوالاحترارالذينشعربهبسببالتأثيرالمتزايدللاحتباسالحراري。

تغير المناخ(气候变化)：↑هوالتغيرالذييطرأعلىمناخالكرةالأرضيةجراءالتأثيرالمتزايدللاحتباسالحراري،والذييتسبببدورهفياحترارسطحالأرض。

الصخور البركانية(火山岩)：↑صخورتكونتمنالحممالبركانيةالمنبعثةمنالبراكينأومنالصهارة(الحممالبركانيةالمنصهرة)والتييُقذفبهامنأعماقالبركانولكنهامعذلك(الصهارة)لاتخرجإلىسطحالبركانحيثتتجمدفيجوفالأرض。

الاستخلاص المباشر من الهواء(直接空气捕捉)：↑استخلاص ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي。

إقرار تضارب المصالح

يعلنالمؤلفونأنالبحثقدأُجريفيغيابأيعلاقاتتجاريةأوماليةيمكنتفسيرهاعلىأنهاتضاربمحتملفيالمصالح。

---

مقال المصدر الأصلي

↑Snæbjörnsdóttir, S. Ó。， Sigfússon, B.， Marieni, C.， Goldberg, D.， Gislason, S. R.和Oelkers, E. H. 2020。通过矿物碳酸化储存二氧化碳。Nat. Rev.地球环境．1:90 - 102。doi: 10.1038 / s43017 - 019 - 0011 - 8

---

المراجع

[1]↑NOAA国家环境信息中心，2020年。气候状况:2020年4月全球气候报告．检索:https://www.ncdc.noaa.gov/sotc/global/202004(2020年6月25日访问)。

[２]↑Snæbjörnsdóttir, S. Ó。， Sigfússon, B.， Marieni, C.， Goldberg, D.， Gislason, S. R.和Oelkers, E. H. 2020。通过矿物碳酸化储存二氧化碳。Nat. Rev.地球环境。1:90 - 102。doi: 10.1038 / s43017 - 019 - 0011 - 8

[3]↑托德斯，2018年。有限公司₂汽车排放:事实．布鲁塞尔:欧洲运输和环境联合会。

[4]↑罗杰杰，谢晓明，李志强，李志强，李志强，等。2018。全球变暖1.5°C。第二章．日内瓦:政府间气候变化专门委员会。

［5］↑古特内希特，V.， Snæbjörnsdóttir, s.o, Sigfússon, B.， Aradóttir, E. S.和查尔斯，L. 2018。通过结合CO的快速矿化来创建二氧化碳去除溶液₂直接空气捕捉。能源Proc．146:129-34。doi: 10.1016 / j.egypro.2018.07.017