جلوگیری از تغییر وضعیت آب و هوا با تکنولوژی خارج کردن کربن از هوا

Climate Change

جلوگیری از تغییر وضعیت آب و هوا با تکنولوژی خارج کردن کربن از هوا:

بیشتر تلاش‌ها در زمینه مبارزه با تغییرات آب و هوا روی کاهش انتشار کربن یا حذف آن متمرکز شده است، اما خیلی از دانشمندان بر این عقیده‌اند که همین حالا نیز ما به نقطه غیرقابل برگشتی رسیده‌ایم. و این همان دلیلی است که «نوآح دیچ» به دلیل آن تصمیم گرفته است کربن را از هوا بیرون بکشد.

دیچ موسس موسسه‌ای غیرانتفاعی به نام «مرکز حذف کربن» (Center for Carbon Removal) است. هدف این موسسه هماهنگ کردن دانشمندان، چهره‌های سیاسی و افراد پیش رو در صنعت انرژی است با با کمک یکدیگر بتوانند راهی برای حذف CO2 از اتمسفر پیدا کنند. او می‌گوید «با این کار علاوه بر این‌که می‌توانیم میزان انتشار آلودگی را کاهش دهیم، می‌توانیم آلودگی‌ها را تمیز کنیم و از تمام آسیب‌هایی که در صورت رفع نشدن این آلودگی دچارش خواهیم شد جلوگیری کنیم.»

برنامه‌های حذف کربن چیز جدیدی نیستند و البته توسط تمام دانشمندان نیز حمایت نمی‌شوند. گروه‌هایی از بعضی از دانشمندان در حال کار روی این مساله هستند و همچنین عده‌ای دیگر بر روی اسنادی همانند همان اسنادی که در پنل جلسه بین دولت‌ها در سازمان ملل در رابطه با تغییرات آب و هوا منتشر شد کار می‌کنند. در حال حاضر نیز تکنولوژی لازم برای حذف CO2 از دودکش‌ها با هزینه‌ای منطقی وجود دارد، اما رفتن این آلودگی به هوا هزینه این کار را بالاتر می‌برد، و این‌که این هزینه چقدر بالاتر می‌رود جای بحث است.

دیچ می‌گوید «سوال این نیست که آیا می‌توانیم کربن را از جو خارج کنیم یا نه، بلکه فکر می‌کنم سوال این است که تکنولوژی‌ای که می‌تواند این کار را انجام دهد به اندازه کافی از لحاظ هزینه بهینه، و پایدار و قابل گسترش هست یا نه.» او بر این عقیده است که می‌تواند راهی پیدا کند که از لحاظ هزینه‌ها بهینه باشد.

یک چیز هست که از آن مطمئنیم: مقدار کربن دی اکسید موجود در جو درحال افزایش است. در حال حاضر مقدار CO2 موجود در جو بیش از 400 بخش در میلیون است، که یعنی 400 مولکول CO2 به ازای هر یک میلیون مولکول گاز وجود دارد. البته مقدار زیادی به نظر نمی‌رسد اما دانشمندان بر این عقیده‌اند که همین مقدار تغییر کوچک در اندازه مولکول‌های گازی می‌تواند منجر به اتفاقات عظیمی شود. طبق تحقیقی انجام شده توسط MIT اشباع کربن دی اکسید تا سال 2100 تقریباً دو برابر می‌شود و به 750 قسمت در یک میلیون می‌رسد. این مقدار به طرز هشداردهنده‌ای بالا است. میزان کربن دی اکسید موجود در هوا قبل از انقلاب صنعتی سال‌های 1700 و اوایل 1800 حدود 280 قسمت در میلیون بود.

هدف سازمان ملل این است که به امید جلوگیری از تغییرات فاجعه بار آب و هوا در یک قرن آینده، جلوی بالاتر رفتن CO2 به بیش از 450ppm را بگیرد. این هدف در حال حاضر به نظر غیر واقع‌گرایانه می‌رسد و به نظر خیلی از دانشمندان غیرواقع‌گرایانه بودن این اتفاق به دلیل کمبود سرمایه‌گذاری در مورد تکنولوژی‌های موجود در این زمینه و وابستگی جهانی به سوخت‌های فسیلی است. قراردادهایی که بین اعضای سازمان ملل متحد نوشته می‌شود می‌تواند به این قضیه کمک کند اما این قرار دادها باید سریع اجرا شوند و روی آن‌ها کار شود تا بتوانند از نتایج فاجعه‌بار این اتفاق جلوگیری کنند. بزرگ‌ترین کشورهای صنعتی نباید فقط قول بدهند که انتشار این گازها را کاهش دهند بلکه باید کاری بکنند که به اهداف اشاره شده برسند و حتی تلاش کنند از آن نیز فراتر روند.

CO2 pollution

دیچ می‌گوید از لحاظ کمک تکنولوژی، ماشینی که بتواند کربن دی اکسید را از هوا بیرون بکشد مفید خواهد بود. اخیراً دقیقاً چنین ماشینی سر خط خبر‌ها شده بود: دستگاهی که می‌توانست CO2 را از هوا بیرون بکشد و طی فرآیندی بعد از ترکیب آن با هیدروژن آن را به هیدروکربن تبدیل کند تا بشود از CO2 به عنوان سوخت استفاده کرد. همچنین ایده‌هایی برای ذخیره کربن درخاک‌هایی که می‌توانند آن را جذب کنند وجود دارد. دیچ می‌گوید «این بخشی بسیار کند از نوآوری‌های تکنولوژی است.»

یکی از روش‌های حذف کربن که توسط «کلاوس لکنر»، مدیر «مرکز انتشار منفی کربن»، ارائه شده است، از سدیم کربنات و ماده‌ای صمغ‌مانند برای بیرون کشیدن کربن دی اکسید از هوا، همانطوری که گیاهان و درختان این کار را می‌کنند، استفاده می‌کند. این ماده صمغ‌مانند همچون اسفنجی CO2 را از هوا بیرون می‌کشد و این کربن را می‌تواند با اضافه کردن آب به ظرفی مهر و موم شده از اسفنج جدا کرد و سپس این CO2 را می‌توان طی فرآیندی به درون زمین فرستاد.

لکنر بر این باور است که به این شیوه می‌توان از تغییرات آب و هوا جلوگیری کرد. او می‌گوید که احتمالاً جو توانایی تحمل 800 یا 1000 قسمت در میلیون از CO2 را نداشته باشد و اگر کاری در این زمینه انجام ندهیم احتمالاً در همین قرن حاضر به آن‌جا خواهیم رسید. «باید راهی پیدا کنیم تا بتوانیم این سیستم را به بالانس برسانیم و همینطور جلوی انتشار منفی این گاز را بگیریم.»

لکنر می‌گوید بیشتر جامعه علمی اهمیتی نمی‌دهند که بتوانیم کربن را از هوا بگیریم یا نه. خیلی از محققانی که روی انرژی‌های سبز یا جدا کردن CO2 از دودکش‌ها کار می‌کنند مشتاق تکنولوژی‌ای نیستند که به دیگران اجازه دهد هر چقدر که می‌خواهند هوا را آلوده کنند و سپس آن را از هوا جدا کنند. اما خیلی از سوخت‌های فسیلی همین حالا نیز بدون جدا شدن کربن در حال استفاده‌اند، در هواپیماها، کشتی‌ها و اتومبیل‌ها، پس در نهایت به راهی نیاز خواهیم داشت که بتوانیم چیزی که در جو وجود دارد را از آن خارج کنیم. مشکل اصلی این است که باید برای این کار راهی به‌صرفه پیدا کنیم.

افرادی مانند لکنر بر این امیدند که بتوانیم به سرعت راهی ارزان برای جداسازی کربن از هوا پیدا کنیم. اما ممکن است که چنین چیزی ممکن نباشد. برای مثال در نمودار شروود، نموداری که نشان می‌دهد جدا کردن یک ماده، بسته به میزان رقیق بودن آن، چقدر هزینه‌بر خواهد بود، خطی مستقیم می‌بینیم، که هر چه ماده مورد نظر رقیق‌تر باشد در قسمت بالاتری قرار دارد. CO2 300 برابر هنگامی که در دودکش است در هوا رقیق می‌شود. طبق هزینه این کار برای دودکش‌ها که مقدار 80 الی 100 دلار به ازای هر تن کربن دی اکسید است، هزینه بیرون کشیدن کربن از هوا بسیار گران خواهد بود. بیشتر ارزیابی‌هایی که در این زمینه شده است هزینه این کار را 200 الی 1000 دلار به ازای هر یک تن از CO2 محاسبه می‌کنند.

لکنر می‌خواهد راه خود را برای دور زدن این نمودار پیدا کند. اون با ایده پایه‌ای نمودار شروود موافق است، این که هزینه جدا کردن ماده‌ای رقیق‌تر بیشتر خواهد بود، اما فکر می‌کند که بتواند این افزایش خطی در هزینه را از بین ببرد. راهی که برای این کار پیشنهاد می‌دهد این است که ماشین مورد نظر فقط به دنبال کربن دی اکسید نباشد. دستگاه او اجازه می‌دهد که به جای به درون کشیدن هر چیزی که در اطرافش است و یافتن CO2، کربن دی اکسید خودش به سراغش بیاید. برای در نظر گرفتن اولین مرحله از این فرآیند به قرار گرفتن در باد فکر کنید. طراحی‌هایی که بر این زمینه باشند می‌توانند هزینه نهایی را بین 5 تا 10 دلار پایین بیاورند.

اما تخمین‌های لکنر با تحقیقاتی که در مورد بعضی از دستگاه‌های گرفتن کربن انجام شده است جور در نمی‌آید. این تحقیقات هزینه چنین دستگاهی را بین 200 الی 400 دلار به ازای هر تن تخمین می‌زنند. «هوارد هرزگ»، یکی از محققان ارشد MIT، یکی از محققانی بود که در تهیه گزارش 2011 برای محاسبه هزینه خارج کردن کربن دی اکسید از دودکش‌ها کمک کرد و با استفاده از نمودار شروود، آن‌ها به این نتیجه رسیده‌اند که ماشینی برای جدا کردن CO2 از هوای آزاد حدود 1000 دلار به ازای هر تن هزینه خواهد داشت. با این حال دستگاه لکنر شبیه به دستگاهی که برای دودکش‌ها استفاده می‌شود نیست، پس این تخمین ممکن است روی هزینه این دستگاه اثری نداشته باشد.

sherwoods plot

هرزگ می‌گوید راه‌هایی برای کاهش این هزینه وجود دارد اما حجم هوایی که این ماشین باید با آن کار کند و میزان رقیق بودن CO2 چیزهایی هستند که باعث هزینه‌بر شدن این فرآیند می‌شوند. «اگر انرژی الکتریکی رایگانی داشته باشید، این می‌تواند همه چیز را تغییر دهد، اما فکر نمی‌کنم این اتفاق به زودی بیفتد.» یکی از مهم‌ترین مشکلات این است که یک ماشین برای این کار به چه مقدار انرژی الکتریکی نیاز دارد، پس اکتریسیته خیلی ارزان کلید این راه حل خواهد بود. حتی تکنولوژی‌هایی که بیشتر اوقات از آن‌ها به عنوان انرژی رایگان نام برده می‌شود، مانند پنل‌های خورشیدی، معمولاً حداقل 12 سنت به ازای هر کیلووات ساعت هزینه دارند، و این هنوز هم خیلی گران است. خیلی مهم است که این دستگاه با الکتریسیته ناشی از سوخت‌های فسیلی کار نکند، در غیر این صورت آن طوری که لکنر می‌گوید «فقط دارید دور خودتان می‌چرخید».

هزینه همان چیزی است که باعث تاخیر فرآیند جداسازی کربن از هوا شده است، همه با این نکته موافقند، حتی اگر در این مورد که این فرآیند در نهایت چقدر هزینه‌بر خواهد بود با یکدیگر مخالف باشند. زمانی که گروهی بتوانند دستگاهی قابل گسترش بسازند و آن را در محوطه‌ای عظیم آزمایش کنند تمام نتایج کمی واضح‌تر خواهد شد. در حال حاضر فقط نسخه‌های آزمایشی این دستگاه‌ها در محیط‌های آزمایشگاهی تست شده‌اند، و به غیر از هزینه و میزان تاثیرشان گزارش‌های کمی در مورد آن‌ها وجود دارد. بیشتر آزمایش‌های اولیه نشان می‌دهد که خیلی از دستگاه‌ها حداقل نصف میزان کربنی که به سمت‌شان می‌آید را می‌گیرند، اما توسعه و استفاده از آن‌ها گران است و این دستگاه‌ها مورد آزمایش‌های مختلف و بزرگ‌تر قرار نگرفته‌اند پس نمی‌توان در مورد آن‌ها نظری قطعی داد. موافقان دستگاه‌های حذف کربن دی اکسید از هوا می‌گویند که این دستگاه‌ها برای تمیز کردن آلودگی‌های فعلی نیازند، اما نیاز، به موفقیت یک تکنولوژی نمی‌انجامد. فقط ساخت نمونه‌های اولیه بیشتر است که می‌تواند به ما ثابت کند که آیا می‌توانیم راهی پیدا کنیم که آلودگی‌هایی که به وجود آورده‌ایم را پاک کنیم و اگر جواب این سوال مثبت است با چه هزینه‌ای می‌توانیم این کار را انجام دهیم.

theverge