چگونه دی‌اکسید کربن جو زمین را کاهش دهیم؟

اگر همین امروز به مدد شرکت‌هایی مثل مانگو متریال (Mango Materials) ما انسان‌ها بتوانیم پلاستیک قابل‌تجزیه بسازیم و از آن‌سو با ساخت نیروگاه‌های هسته‌ای و زمین-گرمایی و رفع مشکلات منابع تجدیدپذیر ، استفاده گسترده از خودروهای الکتریکی و استفاده از کوره خورشیدی شرکت هلیوژن سطح تولید گازهای گلخانه‌ای را در جهان به مقدار فراوانی کاهش دهیم و حتی به صفر برسانیم، هنوز هم نمی‌توانیم مشکل گرمایش زمین را حل کنیم.

بگذارید این‌گونه بگوییم. برای جلوگیری از افزایش دمای کره زمین و حفظ گونه‌های حیات در آن، ما باید تمام این کارها را در همه سطوح انجام دهیم؛ اما این کارها کافی نیستند.

زیرا هنوز طبق آخرین آمار که مربوط به آوریل 2019، غلظت دی‌اکسید کربن در جو زمین 413ppm یا 413 قسمت در میلیون بوده است. بدین معنی که در این تاریخ 0.0413 درصد حجم اتمسفر کره زمین را این گاز تشکیل می‌داد.

هر قسمت در میلیون هم معادل 7.82 میلیارد تن است که با این حساب میزان کل دی‌اکسید کربن موجود در جو زمین در این زمان به 3229.66 میلیارد تن بوده است.

32 درصد از حجم این گاز گلخانه‌ای از انقلاب صنعتی به این‌سو یعنی از چند دهه پایانی قرن 18 به این‌سو تولید شده است. به همین دلیل هم گرمایش زمین یک مسئله ایجاد شده توسط انسان‌های معاصر است اما اگر همین امروز تولید دی‌اکسید کربن توسط انسان‌ها صفر شود، مشکل گرمایش زمین حل نخواهد شد.

چرا قطع تولید دی‌اکسید کربن برای رفع گرمایش زمین کافی نیست؟

این قضیه چند دلیل دارد. دلیل اول این است که این گاز به‌طور طبیعی نیز منتشر می‌شود. آتشفشان، اقیانوس‌ها و بخش‌های مختلف زمین خود آن را منتشر می‌کنند.

پیش از این چون وسعت جنگل‌ها و درختان زمین زیاد بود، درخت‌ها به‌طور کامل این حجم دی‌اکسید کربن را می‌گرفتند، اما در حال حاضر این اتفاق نمی‌افتد.

همواره بین اندازه، سرعت رشد و تعداد درختان و غلظت این گاز در جو زمین یک تعادل زیستی وجود داشت. چون دی‌اکسید کربن یکی از منابع موردنیاز برای رشد درختان است، تعداد و اندازه درختان فقط می‌توانست در حدی رشد کند که این میزان گاز برای همه‌شان کافی باشد.

قضیه این است که پس از انقلاب صنعتی که میزان تولید دی‌اکسید کربن در جو افزایش یافت و از آن‌سو تعداد درختان توسط انسان‌ها کمتر شد، سرعت رشد بقیه گیاهان زمین افزایش یافته است؛ اما این اما سرعت رشد درختان هم برای اینکه بتوانند در زمان کافی، دی‌اکسید کربن جو زمین را بگیرند و مانع از افزایش بیشتر دمای زمین شوند، کافی نبوده و نیست.

دلیل دوم ادامه افزایش دمای زمین در صورت حذف منابع مصنوعی دی‌اکسید کربن، این است که این گاز، در هر لحظه انرژی خورشید را در اتمسفر به دام می‌اندازد.

درست است که صفر شدن نرخ تولید آن، آهنگ گرم شدن کره زمین را کاهش می‌دهد، اما آن را صفر نمی‌کند زیرا همچنان حجم زیادی از آن در اتمسفر وجود دارد.

یکی از اهداف توافق اقلیمی پاریس محدودکردن افزایش دمای زمین به 1.5 درجه بود؛ اما در حال حاضر دمای زمین در حال نزدیک شدن به افزایش ۳ درجه‌ای است.

در نتیجه حتی اگر بشر میزان تولید دی‌اکسید کربن را به یک‌باره صفر کند، هنوز خطر گرمایش زمین، تغییرات اقلیمی و ازبین‌رفتن گونه‌های زمینی و دریایی وجود دارند. پس باید راهی پیدا کنیم که این گاز را از جو حذف کنیم.

به این منظور روش‌ها و فناوری‌هایی درست شده است که اصطلاحا به آن‌ها نت (NET) یا Negative Emission Technologies می‌گویند.

جنگل‌کاری بهترین راه کاهش دی‌اکسید کربن جو زمین

شاید بهترین راه برای کاهش سطح دی‌اکسید کربن زمین، کاشتن درختان، توسعه جنگل‌ها و پر کردن جای درختان قطع‌شده باشد. این روش ساده و ارزان است. مهارت خاصی نمی‌خواهد. از آن‌سو هم‌زمان با جذب این گاز، اکسیژن تولید می‌کند و کیفیت هوا را افزایش می‌دهد.

اما مشکل اینجاست بخش زیادی از جنگل‌زدایی در طول این سال‌ها به‌منظور ایجاد زمین‌های کشاورزی رخ داده است. زمین کشاورزی مشخصا جهت تولید غذا برای جمعیت در حال رشد زمین ایجاد شده و از آن‌سو هم شغلی برای کشاورزانی که معمولا از طبقه فقیر هستند، ایجاد کرده است.

پس به این راحتی نمی‌توان زمین کشاورزی آن‌ها را گرفت و به جنگل تبدیل کرد؛ زیرا بسیاری از افراد گرسنه خواهند ماند. مگر اینکه جمعیت زمین را کاهش دهیم که این خود، کاری سخت و شاید غیرممکن باشد.

از آن‌سو با اینکه درختان کربن موجود در هوا را جذب و برای رشد خود استفاده و ذخیره می‌کنند، اما درختان فقط برای چند دهه یا در بهترین حالت چند قرن می‌توانند کربن را در خود ذخیره کنند.

این مسئله باعث می‌شود درخت‌کاری و ذخیره کربن در درختان یک راه‌کار بلندمدت برای کاهش دی‌اکسید کربن جو زمین نباشد.

با این همه درختکاری در مناطق شهری کار بسیار مناسبی است؛ زیرا هم کیفیت زندگی در شهرها را به لحاظ جسمی و روانی افزایش می‌دهد، هم این گاز را جذب می‌کند و از آن‌سو نیز با چنین کاری دیگر زمین‌های کشاورزی برای جنگل‌کاری از بین نمی‌روند.

جمع‌آوری مستقیم دی‌اکسید کربن از جو زمین

با توجه به دلایلی که گفتیم باید روش‌های دیگری را جهت کاهش دی‌اکسید کربن جو زمین استفاده کنیم. روش‌های که مستقیما آن را از هوا بگیرند. به این روش‌ها Direct Air Capturing یا به‌اختصار DAC می‌گویند.

ایده پشت اجرای تمامی این روش‌ها این است که هوا را با مکنده‌ها، از داخل فیلترهای مخصوصی عبور دهیم. این فیلترها می‌توانند با کمک ترکیب‌های شیمیایی گوناگون، دی‌اکسید کربن را از هوا جذب کنند. بعد از جذب هم این گاز جدا شده و برای کارهای دیگر استفاده می‌شود.

مثلا می‌توان با دی‌اکسید کربن سوخت تولید کرد، با کربن آن پلاستیک ساخت یا آن را در اعماق زمین لای سنگ‌های بازالتی تزریق کرد تا میلیون‌ها سال آنجا بمانند.

طبق مطالعات با این روش‌ها می‌توان سالانه 5 میلیارد تن دی‌اکسید کربن را از جو زمین حذف کرد. اما این تخمین با این فرض به وجود آمده است که این روش‌ها در مقیاس‌های بزرگ برای تمیز کردن هوا استفاده شوند.

ولی یک مشکل وجود دارد. مشکل اینجاست بسیاری از شرکت‌های فعال در این حوزه کوچک و تازه‌کار هستند. از آن‌سو هزینه اجرای این روش‌ها زیاد و مدت بازگشت سرمایه بسیار طولانی است. در موارد بسیاری شرکت‌های مجری این طرح‌ها هیچ‌وقت نتوانسته‌اند به مرحله سوددهی برسند.

یکی از مکنده‌های Carbon Engineering

هزینه جذب دی‌اکسید کربن با این روش‌ها در سال 2011، 600 دلار در هر تن بود که امروزه به 94 تا 232 دلار در هر تن کاهش‌یافته است. این هزینه در قیاس با قیمت و مالیات کربن دیگر شرکت‌ها بسیار زیاد است. در نتیجه حتی نمی‌تواند این ظرفیت خالی تولید دی‌اکسید کربن را فروخت. چون پرداخت جریمه یا مالیات آن برای شرکت‌های دیگر ارزان‌تر درمی‌آید.

با این همه باید این نکته را در نظر گرفت که شاید در آینده این روش‌های DAC بهبود یابند و به سوددهی برسند.

ما در ادامه می‌خواهیم 6 شرکت استارتاپ که فناوری‌های DAC را توسعه می‌دهند، معرفی کنیم. کار این شرکت‌ها در حال حاضر ساخت نمونه‌های آزمایشی و مدل‌های کوچک برای نمایش است زیرا همان طور که گفتیم فعلا به لحاظ اقتصادی چنین فعالیت‌هایی به‌صرفه نیستند.

1- Carbon Engineering

این شرکت مهم‌ترین و قدیمی‌ترین استارتاپی است که در حوزه DAC فعالیت می‌کند. این شرکت کانادایی با پشتیبانی مالی بیل گیتس 10 سال پیش آغاز به کار کرده است و اخیرا نیز توانسته 68 میلیون دلار برای توسعه اولین واحد تجاری خودش سرمایه جذب کند.

شرکت Carbon Engineering با استفاده از مکنده‌های بزرگ هوا را از درون دستگاه‌های خود عبور می‌دهد، دی‌اکسید کربن آن با کمک واکنش‌های شیمایی می‌گیرد و مدعی است که سالانه یک میلیون تن یا معادل 40 میلیون درخت دی‌اکسید کربن جذب می‌کند.

این شرکت با گاز به‌دست‌آمده چندین کار می‌کند و می‌تواند بر اساس تقاضای بازار آن را به مشتریان گوناگون عرضه کند.

اولین ایده اجرایی این شرکت است برای رهاشدن از گاز جمع‌آوری‌شده این است که دی‌اکسید کربن را در زمین درون آب نمکی که از قبل در لایه‌های سنگی درون زمین ریخته شده است، تزریق کند. چنین کاری در نیروگاه‌های زمین‌-گرمایی انجام می‌شود که بیش از هرجایی در ایسلند وجود دارد.

مکنده‌های کلایم‌ورکز

به نحو مشابهی می‌توان دفن دی‌اکسید کربن را در جاهای دیگر هم انجام داد و مثلا می‌توان خروجی‌های دودکش‌های کارخانه‌ها را مستقیم از این طریق فیلتر و در زمین تزریق کرد.

کار دومی که شرکت Carbon Engineering با دی‌اکسید کربن به‌دست‌آمده انجام می‌دهد، تزریق آن در چاه‌های نفت و گاز است. تزریق دی‌اکسید کربن در چاه نفت و گاز کاری است که سال‌هاست که در حوزه نفت برای احیای این چاه‌ها انجام می‌شود.

این شرکت همچنین با استفاده کربن استحصال‌شده از دی‌اکسید کربن و ترکیب آن‌ها با گازهای دیگری مثل هیدروژن، سوخت‌هایی تولید می‌کند که می‌تواند در حمل‌ونقل استفاده شود و از آن‌سو دی‌اکسید کربن کمتری تولید کنند.

2- کلایم‌ورکز

کلایم‌ورکز (Climeworks) یک شرکت سوئیسی است. کلایم‌ورکز با کمک مکنده‌های هوا، دی‌اکسید کربن را از هوا می‌گیرد، آن را با آبی که در نیروگاه‌های زمین‌گرمایی به زمین تزریق می‌شود مخلوط می‌کند و سپس ترکیب حاصله را به‌ داخل لایه‌های سنگ‌های بازالتی زیرزمین تزریق می‌کند. این ترکیب در طول زمان با سنگ‌ها واکنش نشان می‌دهد و خود تبدیل به سنگ می‌شود.

این شرکت در حال حاضر دو واحد اجرایی دارد. واحد اول که پروژه آزمایشی بود در ایسلند است؛ اما کلایم‌ورکز امروزه در حال ساخت یک واحد تجاری حذف و دفن دی‌اکسید کربن در سوئیس است.

3- گلوبال ترموستات

گلوبال ترموستات (Global Thermostat) رقیبی برای شرکت Carbon Engineering است که دی‌اکسید کربن را از جو می‌گیرد و از آن برای کارهای مختلف در حوزه صنعت، نفت و گاز و تولید پلاستیک استفاده می‌کند. این شرکت از سال 2010 تا 2017 توانسته 42 میلیون دلار سرمایه جذب کند و اخیرا هم درصدد جذب 20 میلیون دلار سرمایه دیگر است.

بلوک غیرسیمانی ساخته کاربوکریت

4- نیولایت و کربیکریت

نیولایت (Newlight) و کربیکریت (Carbicrete) دو شرکتی دیگری هستند که دی‌اکسید کربن را از جو می‌گیرند و با آن پلاستیک طبیعی و بتن بدون سیمان تولید می‌کنند.

5- پرومتئوس

پرومتئوس (Prometheus) در تلاش است دستگاه‌هایی بسازد که با استفاده از دی‌اکسید کربن جذب‌شده از هوا، بنزین تولید کنند. با اینکه چنین کاری نیز می‌تواند کمک بسزایی برای کاهش تولید دی‌اکسید کربن و حذف آن از اتمسفر بکند، اما در نهایت احتمالا دی‌اکسید کربن تولیدی از سوزاندن بنزین دوباره همین مقدار کم شده را جایگزین کند.

6- هلدینگ سیلیکون کینگدام

تمرکز هلدینگ سیلیکون کینگدام (Silicon Kingdom Holdings) به‌جای استفاده دوباره از دی‌اکسید کربن یا دفن آن، روی فناوری‌هایی است که بتواند حجم بیشتری از دی‌اکسید کربن را جذب کند. این شرکت در حال ‌توسعه فناوری‌هایی است که بتواند در سال 4 میلیون تن دی‌اکسید کربن جذب کند.

در کنار این‌ها شرکت‌هایی هم هستند که به‌جای جذب مستقیم دی‌اکسید کربن از اتمسفر زمین به دنبال روش‌هایی برای کاهش انتشار و تولید میکروب‌هایی برای مصرف دی‌اکسید کربن هستند؛ مثلا شرکت Ocean-Based Climate Solutions دستگاه‌هایی تولید کرده است که در اقیانوس‌ها رها می‌شوند و به رشد فیتوپلانکتون‌ها کمک می‌کنند. این فیتوپلانکتون‌ها هم در نهایت دی‌اکسید کربن را مصرف کرده و اکسیژن آزاد می‌کنند.

شرکت دیگری به اسم ویسولیس (Visolis) نیز به دنبال تولید باکتری‌هایی است که دی‌اکسید کربن می‌خورند.

اما یک مشکل وجود دارد.

وقتی نجات زمین به‌صرفه نیست

با اینکه اهداف این شرکت‌ها در نهایت کمک به زمین است، اما تا زمانی که شرکت نتواند به‌واسطه فعالیت‌های خود پولی دربیاورد، نمی‌تواند به کار خود ادامه دهد.

در حال حاضر از میان این شرکت‌هایی که گفتیم، تنها Carbon Engineering و کلایم‌ورکز به معنای واقعی کلمه فعال هستند. راستش هیچ‌کدام از این‌ها نیز دی‌اکسید کربن تولیدی خود را دفن نمی‌کنند.

هر دو این‌ها دی‌اکسید کربن تولیدی خود را به گلخانه‌ها و دیگر واحد‌هایی که دی‌اکسید کربن نیاز دارند، می‌فروشند.

دستگاه‌های جذب دی‌اکسید کربن پرومتئوس

در حال حاضر یکی از بهترین منابع استخراج گاز CO2، نیروگاه‌های زمین‌گرمایی است؛ زیرا از چاه‌های این نیروگاه‌های حجم زیادی از گاز دی‌اکسید کربن آزاد می‌شود. جمع‌‌آوری این گاز از نیروگاه‌های زمین‌گرمایی با غلظت 10 درصد بسیار راحت‌تر از جمع‌آوری این گاز از هوا با غلظت 0.04 درصد است.

یکی از راه‌هایی که این شرکت‌ها می‌توانند با آن سرپا بمانند سوبسید‌های دولتی و فروش حق کربن باشد. چون این شرکت‌ها دی‌اکسید کربن تولید نمی‌کنند، می‌توانند حق تولید کربن خود را به شرکت‌هایی که ردپای کربنی زیادی دارند، بفروشند؛ اما بدون وجود سوبسیدها چنین چیزی نیز به‌صرفه نیست.

زیرا قیمت کربن در اروپا 18 یورو برای هر تن است که بسیار ارزان‌تر از 94 دلاری است که این شرکت‌ها برای استخراج یک تن از این گاز صرف می‌کنند.

نکته پایانی

راستش فناوری هیچ‌کدام از این شرکت‌ها هنوز به حدی قابل‌اتکا پیشرفت نکرده است. به همین دلیل هم باید بیشتر منتظر بمانیم و ببینیم که این فناوری‌ها در نهایت به کجا می‌رسند و آیا می‌توانند به‌اندازه موردنیاز دی‌اکسید کربن جو را استخراج کنند یا نه.

همین 5 میلیون تن تخمینی در سال نیز در حال حاضر بسیار کمتر از حد موردنیاز است، زیرا طبق برخی از مطالعات اگر بشر بخواهد جلوی تغییرات اقلیمی را بگیرد باید تا سال 2050 سالانه بین 20 تا 30 میلیون تن دی‌اکسید کربن را از جو خارج کند.

مستقل از تمام این فناوری‌ها، بشریت باید فعالیت‌های مربوط به کاهش تولید دی‌اکسید کربن را همچنان ادامه دهد؛ زیرا اگر این حوزه را رها کنند و به این فکر کند که فناوری‌های جذب دی‌اکسید کربن از جو به حد مناسبی پیشرفت کرده است، دیگر ممکن است به تعهدات خود مبنی برای کاهش تولید دی‌اکسید کربن توجه نکند و در صورت شکست فناوری‌های مذکور، اوضاع زمین از این هم بدتر شود.