إسهام التكنولوجيا بإنقاذ الكوكب عبر احتجاز الكربون مباشرة من الهواء

وكالات:-

أُعِيد مرةً أخرى تذكيرُ البشريّة، كما جاء في تقريرٍ جديدٍ للهيئة الحكوميّة الدوليّة المعنية بتغيّر المناخ، التابعة للأمم المتحدة، بالكارثة الوشيكة التي تهدّد مليارات البشر في الكرة الأرضيّة. فقد جاء في آخر تقرير نُشر في أغسطس 2021م أن “التغيّر المناخي منتشر، وسريع، ومتعاظم، وبعض اتجاهاته الحالية لا رجعة فيها”؛ وأكثر من يصيبهم، الفقراء وشعوب الدول النامية ومناطق الظروف المناخيّة الجافة والمنخفضة الارتفاع عن سطح البحر. وثَمَّة حاجة إلى عملٍ عاجل وحاسم لاجتناب أسوأ سيناريو ممكن.

لقد استخدمت الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغيّر المناخ، التابعة للأمم المتحدة عدداً من النماذج لرسم سيناريوهات مستقبل الانبعاثات المحتملة، وفهم كيف سيكون الارتفاع الذي قد نشهده، على سبيل المثال، 1.8 درجة مئوية أو 2.5 درجة بحلول عام 2100م. في العام الماضي 2020م مثلاً، أُطلِق نحو 31 مليار طن متري من ثاني أكسيد الكربون إلى الغلاف الجوي، لكن يُحتمل أن يرتفع هذا الرقم أعلى من ذلك هذا العام، حين يبدأ الاقتصاد العالمي في التعافي من جائحة كوفيد 19. ولكن للحصول على فرصة للحد من ارتفاع درجة الحرارة إلى درجتين مئويتين، يجب أن نجعل انبعاثاتنا قريبة من الصفر تقريباً بحلول منتصف هذا القرن.

وقد حذَّرت الهيئة المذكورة من أن: “إبقاء الاحترار العالمي عند 1.5 درجة مئوية بحلول عام 2100م سيتطلب تقنيات مثل الاحتجاز المباشر للكربون، ونشر هذه التقنيات على نطاق واسع لإزالة ثاني أكسيد الكربون” – على نطاق واسع يعني مليارات الأطنان، كل سنة.

وفي واقع الأمر، وفي ضوء خيبة العلماء والناشطين البيئيين من المؤتمرات الدولية لخفض الانبعاثات، وآخرها قمة غلاسكو للمناخ في أسكتلندا، فإن التعويل يتركز على الحلول التكنولوجية ومنجزات الاختراق العلمي بهذا الخصوص. وتؤكد في هذا الصدد عالِمة المناخ من جامعة وايومنغ جين زيليكوفا للـ”بي بي سي”: “لقد تجاوزنا النقطة التي يستطيع عندها الحد من الانبعاثات بحد ذاته إفادتنا. نحن نحصر اعتمادنا على تقنيات الاحتجاز المباشر للكربون أكثر فأكثر”.

مبادرة السعودية الخضراء

لا بد بادئ بدء، من الإشارة إلى أن المملكة العربية السعودية، في خطوة تاريخية، أعلنت في 23 أكتوبر 2021مالخطة التنفيذية لـ”مبادرة السعودية الخضراء”التي ترمي إلى تحقيق الحياد الصفري لانبعاثات الكربون بحلول عام 2060م.

وبيَّن ولي العهد الأمير محمد بن سلمان، كما جاء في صحيفة الشرق الأوسط في 24 أكتوبر 2021م، أن إطلاق المملكة مبادرات في مجال الطاقة من شأنه خفض الانبعاثات الكربونية 278 مليون طن سنوياً بحلول عام 2030م. وهذا يمثل خفضاً طوعياً أكبر منضعف أهداف المملكة المعلنةفيما يخص خفض الانبعاثات.

ومن جانبها، وصفت باتريشيا إسبينوزا، رئيسة هيئة المناخ في الأمم المتحدة، إعلان المملكة: بـ”القرارات الجريئة الواعدة”، مشيرة إلى أنها ترسل رسالة قوية قبل مؤتمر غلاسكو بيومين. وأضافت: “إنها إشارة قوية في اللحظة المناسبة؛ ممتنّون جداً لذلك. نحتاج إلى دول تأتي بقرارات قوية شجاعة، ومستويات عالية من الطموح. بالنسبة لدولة نفطية، هذا تغيير لقواعد اللعبة، وقرار تاريخي يغيِّر التاريخ”.

ومن الوسائل الأساسية التي لحظتهامبادرة المملكة الخضراء،تطوير تقنيات احتجاز الكربون.

تقنيات احتجاز الكربون

لقد خرج موضوع احتجاز الكربون مباشرة من الهواء، عن كونه في دائرة البحث الأكاديمي والجدوى وأصبح واقعاً معاشاً. وعلى الرغم من أن حجم تقنيات الاحتجاز لا يزال صغيراً، إلا أن أهمية التقنيات التي بدأت باحتجاز الكربون فعلاً هي في إثباتها للمفهوم، أي إمكان تطبيقها. ولكن كما سنرى لاحقاً، شهد عام 2021م انطلاق عددٍ من هذه المشروعات، وهناك أخرى ضخمة هي قيد الإنشاء. فعلى سبيل المثال، تعهد إيلون ماسك أخيراً بمبلغ 100 مليون دولار لتطوير تقنيات احتجاز الكربون، بينما ستستثمر شركات مثل مايكروسوفت ويونايتد إيرلاينز وإيكسون موبيل مليارات الدولارات في هذا المجال في المستقبل. في نهاية المطاف، إن تبريد الكوكب من طريق تصفية الهواء من ثاني أكسيد الكربون الزائد، على نطاق صناعي، يتطلب صناعة عالميّة جديدة ضخمة.

وتستطيع جميع هذه الحلول التكنولوجية أن تساعد في تقليل انبعاث الكربون من دون التخلّي عن الوقود الأحفوري. كذلك بإمكانها في المستقبل ربما، أن تعكس اتجاه التغيّر المناخي، بامتصاص كل ما يُبَث من كربون في الهواء.

وهناك طريقتان لاحتجاز الكربون من الهواء:

الأولى هي احتجاز الكربون مباشرة من المصدر، مثل أجهزة تنقية الغاز والمرشحات الموجودة في المداخن التي تمنع وصول الغازات الضارة إلى الغلاف الجوي. لكن هذه الطريقة غير عملية بالنسبة لمصادر الانبعاث الصغيرة العديدة كالمركبات وغيرها. بالإضافة إلى أنه لا يمكنها معالجة ثاني أكسيد الكربون الموجود بالفعل في الهواء.

والثانية هي احتجاز الكربون من الهواء مباشرة عبر إنشاء مصانع خارج مصادر الانبعاث، وهذا النوع من الاحتجاز هو النوع الذي يعوَّل عليه.

احتجاز الكربون من المصدر

تحتوي غازات المداخن المختلفة علىما بين 10 و%15 من ثاني أكسيد الكربون، فيما لا يحتوي الهواء المجاور إلا على نسبة %0.04، وباستطاعة أسلوب احتجاز الكربون من نقطة المصدر أن يلتقط معظم ذلك الكربون، إن لم يحتجزه كله.

لكن، كما ذكرنا آنفاً، لا يزال تطبيق هذه التقنية محدوداً جداً. فقد جاء في مقالةٍ نُشرت في مجلة “ريسورسز أوف ذا فيوتشر”، في مايو 2020م، أن 51 منشأة صناعيّة فقط، عاملة أو في طور البناء الآن في العالم كله، جُهِّزَت بهذه التكنولوجيا. وتحتجز هذه المنشآت معاً نحو 40 مليون طن متري من ثاني أكسيد الكربون، فيما تطلق هذه المنشآت ما مجموعه 5 مليارات طن متري في الولايات المتحدة الأمريكية وحدها. لذا فإن 40 مليوناً هو رقم غير ذي بال تقريباً. لكن فيما لو انتشرت تكنولوجيا الاحتجاز من نقطة المصدر، فقد تَشرَع في بدء التغيير. ومن أنماط السياسة التي قد تساعدها في الانتشار، فرض ضريبة على بث الكربون، وحفز الشركات بذلك على تقليل ذلك البث، باستخدام التكنولوجيا المذكورة.

احتجاز الكربون مباشرة من الهواء

خلافاً للاحتجاز من نقطة المصدر، يقوم الاحتجاز المباشر من الهواء بالمهمة نفسها، حيث نسبة تركُّز ثاني أكسيد الكربون بين 200 و400 مرة أقل. ونتيجة لذلك، فإن تكنولوجيا الاحتجاز المباشر من الهواء أعلى تكلفة بكثير. لكنها، بخلاف تكنولوجيا الاحتجاز من المصدر، التي تساعد في تقليل الانبعاث أو إزالته في المنشآت الصناعية، فإن تكنولوجيا الاحتجاز المباشر من الهواء هي مثال لأساليب الإزالة التامة لانبعاث الكربون. فهي تمتصّ ثاني أكسيد الكربون الذي كان قد بُثَّ أصلاً في الهواء، بدلاً من مجرّد منع انبعاث الكربون الجديد.

وقد أطلق قادة العالم والشركات العملاقة في السنوات الماضية وعوداً بجعل هذه التقنية واقعاً ملموساً لمحو آثار انبعاثاتها الخاصة من غازات الاحتباس الحراري. وقد ظهرت في الواقع 15 منشأة صغيرة تلتقط مجتمعة نحو 9000 طن من ثاني أكسيد الكربون.

إلا أنه في سبتمبر 2021م أُعلن عن إنشاء أكبر مصنع حتى الآن لامتصاص أطنان من ثاني أكسيد الكربون مباشرة من الهواء في جنوب غرب أيسلندا، ويدعى “أوركا”، أي مصنع، أقامته شركة سويسرية ناشئة تدعى “كلايموركس”، بالاشتراك مع شركة “كاربفيكس” الأيسلندية. وباستطاعة أوركا التقاط نحو 4000 طن من ثاني أكسيد الكربون في السنة. وهو حجم صغير لكن أهميته هي في كونه يمكن تعميمه.

تعمل التقنية من خلال مراوح تمتص الهواء الذي يمر فوق مرشحٍ ماصٍ صلب يحتجز ثاني أكسيد الكربون. وعندما يتشبع المرشح تماماً، يحين الوقت للخطوة الثانية في العملية، إذ تقوم الوحدة بتسخين المرشح حتى 100 درجة مئوية تقريباً، فيؤدي هذا إلى إطلاق ثاني أكسيد الكربون المحاصر في خزان خاص.

تمعدن ثاني أكسيد الكربون في صخور صلبة

وبمجرد فصل ثاني أكسيد الكربون عن الهواء، يُخلَط بكثير من الماء – نحو 27 طناً من الماء لكل طن من ثاني أكسيد الكربون – ثم يُحقَن عميقاً في الأرض. ويتفاعل الماء المكربن مع الصخور البازالتية على عمق 1,000 متر تحت سطح الأرض، ثم تستوعبه صخور البازالت نهائياً، مما ينتج عنه كربونات المعادن ويصبح صخوراً صلبة. ويعمل المصنع بطاقة جيو- حرارية زهيدة جداً. ولدى كلايموركس الآن عشرات الطلبات لشراء هذه الخدمة، مثل عملاق التأمين “سويس ري” وغيرها.

ومن المحتمل تجاوز كلايموركس وأوركا قريباً. فقد خُطِّط لمصانع أكبر في مناطق عديدة من العالم. وجاء في تقريرٍ لـ”بي بي سي” في مارس 2021م إعلان إنشاء مصنع ضخم من هذا النوع في ولاية تكساس التي اشتهرت باستخراج مليارات براميل النفط المسحوبة من أعماقها خلال القرن العشرين. وسيُضَخ ثاني أكسيد الكربون، بعد احتجازه، مرة أخرى في الخزانات التي أُفرِغت. ومن المقرر الانتهاء من إنشائها في نهاية عام 2024م.

ويتعاون في هذا المشروع الضخم شركة أوكسيدنتال بتروليوم، وهي شركة أمريكية تعمل في مجال التنقيب عن النفط والغاز، وشركة كربون إنجينيرينغ، الكندية المتخصّصة باحتجاز الكربون مباشرة من الهواء. ويُتوقَّع أن يستطيع المصنع احتجاز نحو 50 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون كل عام.

كذلك يُتوقع أن تبني شركة كاربون إنجينيرينغ مثل هذا المصنع في سكواميش، كولومبيا البريطانية في كندا.

ويستخدم نظام كربون إنجينيرينغ نظاماً يختلف عن كلايموركس في أيسلندا، أساسه مرشح منقوع في محلول هيدروكسيد البوتاسيوم، وهي مادة كيميائية كاوية تُعرف باسم البوتاس، وتُستخدم في صناعة الصابون ومختلف التطبيقات الأخرى. ويمتص البوتاس ثاني أكسيد الكربون من الهواء، وبعد ذلك يُضَخ السائل في حجرة ثانية، ويُخلط مع هيدروكسيد الكالسيوم، وهو نفسه جير البناء، فيستحوذ الجير على ثاني أكسيد الكربون المذاب، وتنتج منه رقائق صغيرة من الحجر الجيري الذي يُغربَل ويُسخَّن في حجرة ثالثة، تسمى المُكلِّس، حتى يتحلل، ثم ينتج منه ثاني أكسيد الكربون النقي، الذي يُلتقَط ويُخزَّن. في كل مرحلة، يُعاد تدوير المخلفات الكيميائية الباقية مرة أخرى في العملية، لتشكيل تفاعل مغلق يتكرّر إلى ما لا نهاية مع عدم تخليف نفايات.

تكلفة تكنولوجيا الاحتجاز المباشر من الهواء

في مقالة نشرتها وكالة الطاقة الدوليّة، في فبراير 2021م، تشير إلى أنه ليس ثمَّة تكلفة ثابتة لتكنولوجيا احتباس ثاني أكسيد الكربون واستخدامه وخزنه. بل إنها تختلف مع اختلاف كل حالة استناداً على الخصوص إلى أسلوب التكنولوجيا المعتمَدة للاحتجاز والاستخدام والخزن، وإلى مصدر الانبعاث، وتركيبة الغاز المنبعث الكيميائية. والأسلوب الأقل تكلفة هو الاحتجاز من نقطة المصدر، في المعامل الصناعيّة، التي تنفث ثاني أكسيد الكربون نقياً بتركيز شديد. فتكلفة احتجاز طن من ثاني أكسيد الكربون في مثل هذه المعامل يراوح بين 15 و35 دولاراً أمريكياً. والعمليات الصناعية التي تُنتِج انبعاث ثاني أكسيد الكربون بتركيز أقل، أو تلك التي تبث الغاز مختلطاً بمواد كيميائية أخرى، هي أغلى تكلفة.

هذه العمليات الأغلى تكلفةً، تشمل توليد الطاقة، وإنتاج الإسمنت، والصلب، والحديد. فتكلفة احتباس طن ثاني أكسيد الكربون في هذه القطاعات يراوح بين 40 و120 دولاراً أمريكياً. واحتجاز الغاز من الهواء الطلق، للأسباب الآنفة، هو الأغلى تكلفةً، بين أساليب الاحتجاز والاستخدام والخزن، إذ تراوح تكلفة احتباس طن ثاني أكسيد الكربون عندئذ بين 135 و350 دولاراً أمريكياً.

لكن حسب ورقة مهمة أعدها أجاي جامبير، كبير الباحثين في معهد إمبريال كوليدج جرانثام لتغير المناخ، أن حجم التحدي القائم في إزالة الكربون باستخدام تقنيات الاحتجاز المباشر للكربون، ليست قليلة. لأن مجاراة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية حالياً، ويبلغ حجمها 36 مليار طن سنوياً، تعني بناء 30 ألف محطة احتجاز كبيرة الحجم في أنحاء العالم، أي أكثر من ثلاث محطات لكل محطة طاقة تعمل بالفحم في العالم اليوم. سيكلف بناء كل مصنع ما يصل إلى 500 مليون دولار. والتكلفة الإجمالية تصل إلى 15 تريليون دولار؛ أو %16 من إجمالي الناتج العالمي لسنة 2021م حسب إحصاءات “ستاتيستا”. وأسوةً بمثال انخفاض أسعار تكنولوجيا الريح والطاقة الشمسيّة، فالمتوقَّع أن تنخفض تكلفة جميع أساليب الاحتجاز السالف ذكرها، مع الإقبال على مزيد من الاستثمارات.

في غضون ذلك، هناك إمكانية علمية وتكنولوجية، كما جاء في تقرير الـ”بي بي سي” المذكور، لاحتجاز الكربون مباشرة من الهواء واستخدامه. إذ يمكن دمج هذا الكربون بعد ضغطه مع الهيدروجين لصنع وقود اصطناعي محايد للكربون؛ فيصبح عندها سلعة ثمينة، يمكن بعد ذلك بيعها أو حرقها في أفران الغاز الخاصة بآلات التكليس، حيث تُلتقَط الانبعاثات، وتستمر الدورة نفسها هكذا دواليك.

لكن، في كل الأحوال، يبقى القرار لسكان الكرة الأرضية الاختيار بين التضحية بجزء بسيط من رفاهيتهم، أو تعريض الحياة لخطر الانقراض.

إن إطلاق المملكة مبادرات في مجال الطاقة من شأنه خفض الانبعاثات الكربونيّة 278 مليون طن سنوياً بحلول عام 2030م. وهذا يمثل خفضاً طوعياً أكبر من ضعف أهداف المملكة المعلنة فيما يخص خفض الانبعاثات.