لا يوجد حل واحد قادر على حل مشكلة المناخ.. هل يمكن إزالة ثاني أكسيد الكربون نهائيًا؟
حقول النفط المهجورة والمياه الجوفية المالحة مواقع واعدة
كان ثاني أكسيد الكربون مصدر قلق بالغ لمن يسعون إلى هواء أنظف ومياه أبرد وكوكب أكثر صحة، تعمل دول عديدة على خفض انبعاثات هذا الغاز، لكن الخبراء يقولون إن ذلك قد لا يكون كافيًا.
وهنا تبرز أهمية استراتيجيات مثل امتصاص ثاني أكسيد الكربون من الهواء وتخزينه عميقاً تحت سطح الأرض.
ويتم حاليًا دراسة هذا النهج من قبل ماركو دي باولي من جامعة توينتي ( UT ) في إنسخيده، هولندا، ومعهد ميكانيكا الموائع ونقل الحرارة في جامعة فيينا للتكنولوجيا .
نُشرت الدراسة في مجلة Geophysical Research Letters
لماذا يعد تخزين ثاني أكسيد الكربون تحت الأرض أمرًا معقدًا؟
لا يختفي ثاني أكسيد الكربون ببساطة بمجرد ضخه تحت سطح الأرض، بل يشغل مساحات في الصخور الجوفية ويختلط بالمياه الجوفية، وهي عملية تبدو أكثر تعقيدًا مما تبدو عليه للوهلة الأولى.
وتساءل العديد من العلماء عما إذا كان من الممكن أن يعود الماء إلى السطح بعد عقود من الزمن.
وأضاف دي باولي قائلاً: “إن كثافة ثاني أكسيد الكربون النقي أقل من كثافة الماء، ولكن الوضع يتغير عندما يذوب ثاني أكسيد الكربون في الماء”.
تشير التجارب العددية على أجهزة الكمبيوتر الكبيرة إلى أنه بمجرد ذوبان ثاني أكسيد الكربون في الماء، يصبح السائل الناتج أكثر كثافة من الماء وحده.
تغرق مياه الكربون الكثيفة وتبقى في مكانها
الكثافة عاملٌ حاسمٌ في سلوك السوائل تحت الأرض، فعندما تكون المياه الغنية بالكربون أثقل، تميل إلى التحرك نحو الأسفل بدلاً من الطفو عائدةً نحو السطح.
تخلق هذه الحركة الداخلية الغارقة طبقات من السوائل تبقى مختبئة تحت الأرض.
وتعني هذه الطبقات الأكثر كثافة أن التخزين يمكن أن يكون أكثر من مجرد حل مؤقت.
يرى المسؤولون المعنيون بالسياسات البيئية أن هذه العملية القائمة على الكثافة فرصة حقيقية لإبقاء ثاني أكسيد الكربون محصورًا تحت طبقات الصخور، وهذا من شأنه أن يُسهم في الحد من التسربات التي قد تُهدد الأهداف المناخية طويلة الأجل.
فقط بعض الأماكن يمكنها تخزين الكربون بأمان
ليست كل المواقع مناسبة لتخزين ثاني أكسيد الكربون، يجب أن تكون هناك طبقة صخرية سميكة وغير منفذة نسبيًا فوق طبقة مسامية تخزن المياه الجوفية.
يعد الغطاء الآمن أمرًا حيويًا للحفاظ على ثاني أكسيد الكربون في مكانه حتى يذوب تمامًا ويبدأ تلك الهجرة إلى الأسفل.
أشار دي باولي إلى أن “مثل هذه الظروف الجيولوجية ليست نادرة”، فهناك العديد من المواقع التي تستوفي هذه المعايير بالفعل، بما في ذلك المناطق الواقعة تحت قاع المحيط.
ويشير الخبراء إلى حقول النفط المهجورة والمياه الجوفية المالحة باعتبارها مواقع واعدة.
قد تساعد الصخور أو تضر بتخزين الكربون
السؤال الكبير هو كيف تتفاعل الصخور نفسها عندما تتسلل المياه المحملة بالكربون عبر قنواتها الصغيرة.
بعض الصخور قادرة على الذوبان أو التحول كيميائيًا، مما يُنشئ قنوات جديدة. بينما تبقى صخور أخرى سليمة وتُغلق الماء المُحمّل بالكربون بإحكام أكبر.
يستخدم الباحثون تقنيات متقدمة لمعرفة ما إذا كانت هذه التغيرات الكيميائية تُقوّي بنية الصخور أم تُضعفها. والهدف هو تجنب المفاجآت غير السارة التي قد تُعيق خطة التخزين الدائم.
طرق ذكية لحقن مياه الكربون
ويدرس المهندسون طرقًا لتسخير هذا السلوك لالتقاط الكربون بتكلفة فعالة.
يريدون تصميم أساليب حقن تُرسل ثاني أكسيد الكربون مباشرةً إلى المنطقة المثالية، حيث يلتقي ويندمج مع المياه الجوفية، ثم يستقر السائل الأثقل في أعماق أكبر، بعيدًا عن التشققات المحتملة.
وقد نجحت بالفعل البرامج الصناعية القائمة في أماكن مثل حقل سليبنر في بحر الشمال في حقن ملايين الأطنان من ثاني أكسيد الكربون .
وتشير عمليات المراقبة طويلة الأمد هناك إلى أنه إذا تم ذلك بشكل صحيح، فإن الكربون يبقى في مكانه ويتحول تدريجيا إلى مناطق مستقرة.
التوقعات طويلة المدى
بمجرد ذوبان الكربون، تقل احتمالية انزلاقه إلى الهواء، وتصبح الطبقة الصخرية المتدلية أقل أهمية بمجرد هجرة الخليط الثقيل إلى الأسفل.
حتى الهزات القوية قد لا تؤدي إلى دفع السائل إلى السطح بعد أن يغوص تحت الختم.
ويشكل هذا الجانب المتعلق بالسلامة السبب الرئيسي وراء رغبة العديد من العلماء في مواصلة استكشاف تخزين ثاني أكسيد الكربون بشكل دائم تحت الأرض.
وتشير الحسابات إلى وجود فرص واسعة النطاق لالتقاط كميات كبيرة من الكربون والاحتفاظ بها بمرور الوقت.
أسئلة مستقبلية
ويدير دي باولي مشروعًا مستمرًا ممولًا من قبل مجلس البحوث الأوروبي والذي ينظر إلى التفاصيل الدقيقة للتفاعلات الكيميائية بين المياه الغنية بثاني أكسيد الكربون والصخور .
تشير التحليلات المبكرة إلى احتمال حدوث ارتفاعات في سرعة انتقال السائل الثقيل إلى الأسفل، على الرغم من أن ذلك يختلف من موقع إلى آخر.
قد تُسهم هذه الرؤى في تحسين خطط تخزين الكربون المستقبلية، فإذا عرف المهندسون بدقة كيفية اختلاط السوائل على أعماق مختلفة، فسيتمكنون من توسيع نطاق التصاميم بثقة، باستخدام أساليب قائمة على البيانات بدلاً من التخمين.
ثاني أكسيد الكربون والمياه وتغير المناخ
لا يوجد حل واحد قادر على حل مشكلة المناخ، لا تزال خفض الانبعاثات، واعتماد الطاقة النظيفة، وتغيير طريقة استخدامنا للموارد، أولويات رئيسية، لكن إزالة ثاني أكسيد الكربون من الهواء واحتجازه تحت الأرض قد يكون إجراءً إضافيًا قيّمًا.
مع تزايد الأبحاث، يأمل العلماء في هذا المجال تزويد صانعي السياسات ببيانات دقيقة حول معدلات النجاح وإرشادات تصميم موثوقة، وهذا من شأنه أن يعزز الثقة في أي اعتماد واسع النطاق لهذه الاستراتيجية.
في الولايات المتحدة، تتقدم مشاريع احتجاز الكربون في المراكز الصناعية، وتبرز جهود مماثلة عالميًا، مدعومةً بتمويل من القطاعين العام والخاص.
تتعاون مراكز الأبحاث معًا لمشاركة المعرفة حول الجيولوجيا، وميكانيكا السوائل، وطرق التخزين الآمنة .
يبقى أن نرى ما إذا كانت الطاقة الاستيعابية العالمية كافية لتخزين مليارات الأطنان من ثاني أكسيد الكربون سنويًا، تهدف الدراسات إلى تحديد أفضل التكوينات وضمان عدم اختفاء الكربون المُلتقط مجددًا.
