طرق التخلص من CO2 الموجود في الغلاف الجوي

طرق إزالة CO2 الموجود في الغلاف الجوي

يتم تحرك الكربون في النظام الأرضي من خلال دورة الكربون، وهي العملية التي تقلل نسبة الكربون في الجو، ثم ينتقل بشكل طبيعي بين الغلاف الجوي والمحيطات والنباتات والصخور مع مرور الوقت. ومع ذلك، تتغير دورة الكربون بواسطة احتراق الوقود الأحفوري، الذي يطلق المزيد من الكربون إلى الجو على شكل غازات الاحتباس الحراري، مثل ثاني أكسيد الكربون (CO 2 ) والميثان (CH 4 )، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الأرض بسبب زيادة غازات الاحتباس الحراري في الجو

يفرز بعض ثاني أكسيد الكربون نفسه من الغلاف الجوي عبر دورة الكربون، ولكن يتم إطلاق كمية كبيرة جدا بحيث تستمر كمية ثاني أكسيد الكربون في الهواء في الزيادة، مما يؤثر على البيئة والمناخ، ولذلك لجأ العلماء إلى البحث عن طرق للتخلص من ثاني أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي مثل

• الغابات

يقوم التمثيل الضوئي بإزالة ثاني أكسيد الكربون بشكل طبيعي من الغلاف الجوي  وتعتبر الأشجار جيدة بشكل خاص في تخزين الكربون الذي تمت إزالته من الغلاف الجوي عن طريق التمثيل الضوئي، يمكن أن يؤدي توسيع  الغابات واستعادتها وإدارتها لتشجيع المزيد من امتصاص الكربون إلى زيادة قوة التمثيل الضوئي، وتحويل ثاني أكسيد الكربون في الهواء إلى كربون مخزّن في الخشب والتربة.

إحدى التحديات الرئيسية هي ضمان ألا يتم توسع الغابات في منطقة معينة على حساب الغابات في مناطق أخرى، حيث يمكن أن تقلل إعادة تشجير الأراضي الزراعية من المعروض الغذائي، وقد يؤدي ذلك إلى تحويل غابات أخرى إلى أراض زراعية، إلا إذا تمكنت التحسينات في إنتاجية المزرعة من سد الفجوة. وبالمثل، قد يؤدي عدم حصاد الأخشاب في إحدى الغابات إلى الإفراط في الحصاد في غابة أخرى، ويجعل استعادة الغابات الموجودة وإدارتها، وإضافة الأشجار إلى الأراضي المناسبة بيئيا خارج الأراضي الزراعية، أمرا مهما للغاية

• المزارع

يحتوي التربة بشكل طبيعي على الكربون، ولكن التربة الزراعية تعاني من نقص كبير في الكربون بسبب الاستخدام المكثف، ونظرًا لأن الأراضي الزراعية شاسعة في معظم الدول، فحتى الزيادات الطفيفة في الكربون في التربة لكل فدان قد تؤثر بشكل كبير.

يعتبر بناء التربة بواسطة الكربون مفيدا للمزارعين ومربي الماشية، حيث يعزز صحة التربة والمحاصيل. كما يمكن أن يؤدي دمج الأشجار في المزارع إلى إزالة الكربون وتوفير فوائد أخرى مثل الظل والأعلاف للماشية

هناك عدة طرق لزيادة الكربون في التربة، مثل زراعة محاصيل الغطاء في الحقول العارية وهذا يساعد في تمتد الضوئي على مدار السنة

بالإضافة إلى زيادة الإنتاجية، يمكن أن يؤدي استخدام السماد إلى تحسين تخزين الكربون في التربة، ويعمل العلماء على تطوير محاصيل ذات جذور أعمق لجعلها أكثر مقاومة للجفاف ولإيداع المزيد من الكربون في التربة.

من الصعب تحقيق إدارة التربة للكربون على نطاق واسع، لأن الأنظمة الطبيعية متغيرة بطبيعتها، مما يجعل من الصعب التنبؤ بفوائد الكربون على المدى الطويل لأي ممارسة محددة على فدان محدد.

• الطاقة الحيوية مع احتجاز الكربون وتخزينه 

تعد الطاقة الحيوية مع التقاط الكربون وتخزينها طريقة أخرى لاستخدام التمثيل الضوئي لمكافحة تغير المناخ والتخلص من ثاني أكسيد الكربون، ولكن هذه العملية أكثر تعقيدًا من زراعة الأشجار أو إدارة التربة، ولا يتماشى دائمًا مع المناخ.

تعني هذه العملية استخدام الكتلة الحيوية كمصدر للطاقة في الصناعة أو قطاع الطاقة أو النقل، والتقاط انبعاثاتها قبل إعادتها إلى الغلاف الجوي، ثم تخزين ثاني أكسيد الكربون الناتج منها إما تحت الأرض أو في منتجات ذات عمر طويل مثل الخرسانة

وإذا تسببت هذه العملية في زيادة كتلة حيوية أكثر مما هو متوقع، أو تخزين المزيد من الكربون بدلاً من إطلاقه مرةً أخرى في الغلاف الجوي، فيمكنها توفير إزالة الكربون الصافي.

غير أن تحديد مدى استيفاء هذه الشروط ليس أمرا سهلا دائما، وإذا تم الاعتماد على محاصيل الطاقة الحيوية في هذه العملية، فقد يؤدي ذلك إلى استبدال إنتاج الغذاء والنظم البيئية الطبيعية، ويمكن أن يؤدي إلى إضعاف الفوائد المناخية وتفاقم الأمن الغذائي وفقدان النظام البيئي

• التقاط الهواء المباشر

التقاط المباشر للهواء هو عملية كيميائية لتنقية ثاني أكسيد الكربون مباشرة من الهواء المحيط، ثم تخزينه إما تحت الأرض أو في منتجات طويلة العمر. تشبه هذه التقنية الجديدة تقنية احتجاز الكربون وتخزينه التي تستخدم في التقاط انبعاثات من مصادر مثل محطات الطاقة والمنشآت الصناعية، ولكن الاختلاف هو أن التقاط الهواء المباشر يزيل الكربون الزائد مباشرة من الغلاف الجوي، بدلا من استخراجه من المصادر.

على الرغم من أن التقاط الهواء المباشر يتمتع بالعديد من الفوائد، إلا أن هذه التقنية ما زالت مكلفة وتستهلك الكثير من الطاقة، وغالبا ما يكون من الصعب تطبيقها. ومع ذلك، فإنها تتضمن ضمن دور التكنولوجيا في خفض انبعاثات الكربون

• تمعدن الكربون

تتفاعل بعض المعادن بشكل طبيعي مع ثاني أكسيد الكربون، حيث يتحول الكربون من الغاز إلى مادة صلبة؛ ويشار إلى هذه العملية باسم “تمعدن الكربون” أو “التجوية المحسنة”، وتحدث هذه العملية بشكل طبيعي ببطء شديد على مدى مئات أو آلاف السنين  

ولكن قام العلماء بمعرفة كيفية تسريع عملية تمعدن الكربون، وخاصة من خلال تعزيز التعرض لهذه المعادن إلى CO 2 في الجو أو المحيط، قد يعني ذلك ضخ مياه الينابيع القلوية من تحت الأرض إلى السطح حيث يمكن أن تتفاعل المعادن مع الهواء والصخور المتبقية من عمليات التعدين التي تحتوي على التركيب المعدني المناسب وسحق أو تطوير الإنزيمات التي تمضغ الرواسب المعدنية لزيادة مساحة سطحها وإيجاد طرق للتغلب على بعض المنتجات الثانوية الصناعية، مثل الرماد المتطاير وغبار الفرن أو الحديد وخبث الصلب.

ويمكن أيضا استخدام التمعدن الكربون كوسيلة لتخزين ثاني أكسيد الكربون عن طريق حقنه في أنواع من الصخور المناسبة حيث يتفاعل لتشكيل كربونات صلبة، ويمكن لبعض التطبيقات أن تحل محل طرق الإنتاج التقليدية للمنتجات مثل الخرسانة التي تستخدم بمليارات الأطنان على مستوى العالم

• الاستفادة من المحيطات

تم اقتراح العديد من مفاهيم إزالة الكربون المستندة إلى المحيطات للاستفادة من قدرتها على تخزين الكربون وتحديد الأساليب التي تتجاوز التطبيقات البرية فقط، ومع ذلك، فإن كل هذه الدراسات لا تزال في بدايتها.

يهدف كل منهج إلى تسريع دورات الكربون الطبيعية في المحيط، ويمكن أن يتضمن استخدام التمثيل الضوئي في النباتات الساحلية والأعشاب البحرية والعوالق النباتية، أو إضافة معادن معينة لزيادة تخزين البيكربونات المذابة أو تشغيل التيار الكهربائي من خلال مياه البحر للمساعدة في التخلص من ثاني أكسيد الكربون

تحديات التخلص من CO 2

• تعتبر طرق سحب ثاني أكسيد الكربون من الهواء بطيئة ومكلفة حاليًا، ويحتاج الأمر إلى مزيد من البحث لتمكين تسريع لهذه الطرق والعمل على تحديد تأثيرها في انخفاض غازات الدفيئة.
•  بعض الطرق المستخدمة للتخلص من ثاني أكسيد الكربون من الهواء تشكل خطرا على البيئة. على سبيل المثال، إحدى الطرق هي التخصيب بالحديد حيث يتم إضافة الحديد إلى المحيط لزيادة كمية العوالق النباتية التي تستخدم ثاني أكسيد الكربون في عملية التمثيل الضوئي. ومع ذلك، يمكن أن يؤدي تكاثر العوالق النباتية إلى تعطيل البيئة البحرية وتشكيل خطر على الحياة البحرية. لذلك، يجب البحث عن طرق لتقليل انبعاثات الكربون
• سحب ثاني أكسيد الكربون من الهواء هو نوع واحد فقط من التدخل المناخي، وهو ليس بديلاً لتقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري والتكيف مع آثار تغير المناخ المترتبة عنها.