إزالة ثاني أكسيد الكربون من المحيطات: كيف يعمل؟

مشروع إيكواتيك： حل مبتكر لمشكلة ثاني أكسيد الكربون

على شريحة من واجهة المحيط في غرب سنغافورة، تقوم شركة ناشئة ببناء مصنع لتحويل ثاني أكسيد الكربون من الهواء ومياه البحر إلى نفس المادة التي تُنتج من الأصداف البحرية، في عملية ستنتج أيضًا الهيدروجين "الأخضر" - وهو وقود نظيف يتم الترويج له كثيرًا.

ستصبح مجموعة المباني المنخفضة التي بدأت تتشكل في تواس "أكبر محطة في العالم" لإزالة ثاني أكسيد الكربون من المحيطات عند اكتمالها في وقت لاحق من هذا العام، وفقًا لشركة إيكواتيك Equatic، الشركة الناشئة التي تقف وراءها والتي انبثقت من جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس.

وتتمثل الفكرة في أن المحطة ستسحب المياه من المحيط، وتضغط عليه بتيار كهربائي وتمرر الهواء من خلاله لإنتاج سلسلة من التفاعلات الكيميائية لحبس ثاني أكسيد الكربون وتخزينه على شكل معادن، والتي يمكن إعادتها إلى البحر أو استخدامها على اليابسة.

إنها رؤية مقنعة لحل محتمل في مواجهة أزمة المناخ المتفاقمة التي أدت إلى ارتفاع غير مسبوق في درجات الحرارة والطقس المتطرف المدمر. لا تزال الجهود المبذولة لكبح جماح الاحتباس الحراري العالمي بعيدة عن مسارها بشكل كبير، ويحذر العديد من العلماء الآن من أنه بالإضافة إلى الحد من الوقود الأحفوري بسرعة، سيحتاج العالم أيضًا إلى إزالة التلوث الكربوني الذي ضخه البشر بالفعل في الغلاف الجوي.

وهذه المحطة في سنغافورة هي أحد الأمثلة على عدد كبير من المشاريع الحديثة التي تتطلع إلى المحيطات، التي تمتص بالفعل ما يقرب من 30% من التلوث الناتج عن ارتفاع درجة حرارة الكوكب الذي يضخه البشر، كأداة للقيام بذلك. وتشمل المشاريع الأخرى رش جزيئات الحديد في المحيطات لتحفيز العوالق النباتية الممتصة لثاني أكسيد الكربون، وإغراق الأعشاب البحرية في الأعماق لحبس الكربون ورش الجسيمات في السحب البحرية لعكس بعض طاقة الشمس.

لكن مشاريع إزالة الكربون مثيرة للجدل، حيث يتم انتقادها لكونها مكلفة وغير مثبتة على نطاق واسع، كما أنها تشتت الانتباه عن سياسات خفض الوقود الأحفوري. وعندما تتعلق هذه المشاريع بالمحيطات - وهي أنظمة بيئية معقدة تتعرض بالفعل لضغوط هائلة بسبب الاحتباس الحراري - فإن الانتقادات يمكن أن ترتفع أكثر.

قال جان بيير غاتوسو، عالم المحيطات في جامعة السوربون في فرنسا، إن هناك "ثغرات معرفية كبيرة" عندما يتعلق الأمر بالهندسة الجيولوجية للمحيطات بشكل عام. وقال لـCNN: "أنا قلق للغاية من حقيقة أن العلم متخلف عن الصناعة".

كيف تعمل تقنية إيكواتيك؟

تتطلب تقنية "إيكواتيك"، التي تم اختبارها في مشاريع تجريبية صغيرة في لوس أنجلوس وسنغافورة، ثلاثة مكونات رئيسية: مياه البحر والصخور والكهرباء.

المكونات الأساسية للتقنية

وهي تعمل على النحو التالي: تقوم المحطة بضخ مياه البحر وتمرر تياراً كهربائياً من خلالها، فتقوم بفصلها إلى أربعة مكونات: سائلان، أحدهما حمضي والآخر قلوي، وغازان، هما الهيدروجين والأكسجين.

تُخلط المياه الحمضية مع الصخور المسحوقة لإعادة الأس الهيدروجيني إلى نفس مستويات مياه البحر ثم تُعاد إلى المحيط.

ستضخ المراوح الهواء عبر التيار القلوي، مما يتسبب في تكوين ثاني أكسيد الكربون لكربونات الكالسيوم الصلبة، وهي المادة التي تتكون منها الأصداف البحرية، والتي ستبدو مثل الرمال الناعمة، بالإضافة إلى بيكربونات مذابة.

وستتم إعادة المعادن الصلبة والذائبة، التي تقول شركة إيكواتيك إنها تستطيع حبس الكربون لمدة 10,000 سنة على الأقل، إلى المحيط أو استخدامها على اليابسة. كما ستُعاد مياه البحر إلى البحر، لتكون جاهزة لامتصاص المزيد من ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي.

عملية تحويل المياه والغازات

قال غوراف سانت، مؤسس شركة Equatic وأستاذ الاستدامة في جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس، إن أيًا من عمليات المعالجة لا يحدث في المحيط المفتوح، "وهذا أمر مهم لأنه يسمح لك بقياس كل ما تقوم به بشكل مثالي". وهذا يشمل الكهرباء التي تستخدمها المحطة وكذلك كمية الكربون المحتجزة.

قال إدوارد ساندرز، الرئيس التنفيذي للعمليات في شركة Equatic التي دخلت في شراكة مع وكالة المياه الوطنية في سنغافورة لبناء المحطة، إن المنشأة التي تبلغ تكلفتها 20 مليون دولار ستعمل بكامل طاقتها بحلول نهاية العام وستكون قادرة على إزالة 3,650 طن متري من ثاني أكسيد الكربون سنوياً. وتعادل هذه الكمية إزالة ما يقرب من 870 سيارة ركاب متوسطة من الطريق.

الطموحات المستقبلية للمشروع

وقال ساندرز لـCNN إن الطموح هو الوصول إلى 100,000 طن متري من إزالة ثاني أكسيد الكربون سنوياً بحلول نهاية عام 2026، ومن هناك إلى ملايين الأطنان المترية على مدى العقود القليلة القادمة. وقال إن المصنع يمكن استنساخه في أي مكان تقريباً، حيث يمكن تجميعه في وحدات "مثل مكعبات الليغو".

وقال سانت لـCNN إنه مع زيادة حجم المصنع، سيحتاجون إلى التأكد من عدم وجود آثار سلبية. "هناك فرق كبير سواء قمت بذلك على مقياس طن واحد، مقابل مليون طن، مقابل مليون طن، مقابل مليار طن. تحتاج إلى القياس، وتحتاج إلى المراقبة، وتحتاج إلى التكيف."

التكاليف الأولية مرتفعة، لكن الشركة تقول إنها تخطط لجني المال من خلال بيع أرصدة الكربون إلى الملوثين لتعويض تلوثهم، بالإضافة إلى بيع الهيدروجين المنتج أثناء العملية.

وقد وقعت شركة Equatic بالفعل صفقة مع شركة بوينج لبيعها 2100 طن متري من الهيدروجين، والتي تخطط لاستخدامها في إنتاج الوقود الأخضر، وتمويل إزالة 62000 طن متري من ثاني أكسيد الكربون.

التحديات والانتقادات لمشاريع إزالة الكربون

ومع ذلك، يرى بعض النقاد أن المخاطر تفوق بكثير الفوائد.

المخاطر البيئية المحتملة

فقد انتقدت ليلي فور، نائبة مدير برنامج المناخ والطاقة في مركز القانون البيئي الدولي، استخدام "تكنولوجيا المضاربة" في وقت "يقتل فيه تغير المناخ محيطاتنا بالفعل".

وقال فوهر لشبكة CNN إن معالجة كميات هائلة من مياه البحر يمكن أن تقتل الحياة البحرية. "نحن نعلم بالفعل أن محطات الطاقة تقتل يرقات الأسماك والحياة البحرية الأخرى. ستعالج محطة "إيكواتيك" مياه البحر أكثر بكثير من محطة توليد الكهرباء لكل محطة،" وأضافت لشبكة CNN: "وستكون هناك حاجة إلى الآلاف من هذه المحطات لإحداث أي تأثير ذي مغزى على المناخ العالمي."

تأثيرات معالجة مياه البحر على الحياة البحرية

وقال جيمس نيفينيغر، الباحث في المختبر الوطني للطاقة المتجددة، الذي كتب تقريراً عن إزالة الكربون من المحيطات، إن التأثيرات ستحتاج إلى مراقبة دقيقة. وقال لشبكة CNN إن "الحركة الاصطناعية للمياه على هذا النطاق ستكون هائلة".

وقال نيفينيغر إن هذه العملية قد تؤدي أيضاً إلى الإخلال بالتوازن الدقيق لكيمياء المحيطات. في حين أن هناك الكثير من الأبحاث حول التأثيرات السلبية لتحمض المحيطات، إلا أن هناك القليل مما قد يحدث إذا أصبح المحيط أكثر قلوية.

وأضاف أن هناك مؤشرات على أن التأثيرات قد تكون منخفضة، ولكن "لن نكون قادرين على فهم إمكانات هذا الحل حتى نبدأ في نشر هذا النوع من الأشياء فعليًا."

القلق بشأن التوازن الكيميائي للمحيطات

ثم هناك متطلبات الطاقة - فمع ابتعاد العالم عن الوقود الأحفوري، يزداد الطلب على الطاقة النظيفة بشكل كبير. قال فوهر: "سيتطلب نقل مياه البحر كميات هائلة من الطاقة المتجددة التي من الأفضل استخدامها لإزاحة الوقود الأحفوري في المقام الأول".

المتطلبات الطاقية والتحديات الاقتصادية

وهي النقطة التي رددها غاتوسو الذي قال "يجب مراعاة العدالة عند استخدام الكهرباء الثمينة لإزالة الكربون بدلاً من توفيرها للسكان المحتاجين".

وقالت شركة Equatic إنها تقوم بتصفية مياه البحر لضمان عدم دخول الحياة البحرية إلى النظام، وأن المياه التي يتم تصريفها مرة أخرى في المحيط سيكون لها نفس تركيبة مياه البحر العادية وستتوافق مع المبادئ التوجيهية البيئية في سنغافورة.

وقالت الشركة أيضًا إن إنتاج الهيدروجين، الذي يمكن استخدامه لتشغيل العملية، يعني أن استخدام الطاقة الإجمالي أقل من طرق إزالة الكربون الأخرى.

الخلاصة： هل يمكن أن تكون إيكواتيك حلاً فعّالاً؟

يلخص مشروع شركة Equatic جدلاً أوسع نطاقاً بين أولئك الذين يخشون من أن يؤدي التسرع في الهندسة الجيولوجية إلى إلحاق أضرار لا توصف بالنظم البيئية، مقابل أولئك الذين يعتقدون أن أزمة المناخ حادة للغاية لدرجة أن هذه التكنولوجيا يجب أن تكون خياراً.

من الواضح في أي جانب تنحاز إيكواتيك.

قال سانت من جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس: "التقاعس عن العمل ليس استراتيجية مناخية"، مضيفًا أنه من الضروري أن نكون قادرين على اتخاذ القرارات في ظل عدم اليقين. "وقال سانت: "إذا كنا جادين في التخفيف من مسار تغير المناخ، فعلينا أن نكون على استعداد للتحرك، والتحرك بسرعة على نطاق واسع."