نزع احجار عالمنا الكيميائي

هناك كلمة جديدة نسبيًا تنتشر في أبحاث وسياسات الاستدامة: وهي إزالة الأحافير. وبعيداً عن دوائر الخبراء، ليس من الواضح بالضرورة أن التخلص التدريجي من الوقود الأحفوري لا يعني التخلص التدريجي من الكربون. وفي ظل سيناريوهات الصفر الصافي، لا تزال هناك حاجة إلى الوقود المعتمد على الكربون، لتوفير الطاقة، على سبيل المثال، والطيران. يعد الكربون، المشتق حاليًا في كثير من الأحيان من الهيدروكربونات الأحفورية، جزءًا لا يتجزأ من المنتجات الاستهلاكية اليومية مثل الصابون والمنظفات، وكذلك الأدوية والأسمدة والمواد البلاستيكية.

في جميع أنحاء العالم، من المتوقع أن يتضاعف الطلب على الكربون “المضمن” – الموجود في المواد الكيميائية – بحلول عام 2050، وفقًا لمعهد نوفا، وهو معهد أبحاث الطاقة الخضراء في هيرث بألمانيا (انظر: go.nature.com/4jpx6qi). لكن هذا الكربون لا يمكن أن يأتي من المصادر المعتادة، مثل الفحم والغاز الطبيعي والنفط. يجب أن تبقى هذه في الأرض، وهنا يأتي دور نزع الأحافير.

يمكن للكيمياء أن تجعل المواد البلاستيكية مستدامة – ولكنها ليست الحل الكامل

ويعني نزع الأحافير إيجاد طرق مستدامة لصنع مواد كيميائية تعتمد على الكربون. تشمل المصادر البديلة للكربون الغلاف الجوي والنباتات، بالإضافة إلى الكربون الموجود في النفايات البيولوجية أو الصناعية الموجودة، مثل المواد البلاستيكية المستخدمة أو المخلفات الزراعية. وفي بعض الحالات، ستعيد هذه المواد الكيميائية في النهاية ثاني أكسيد الكربون إلى الغلاف الجوي من خلال الحرق أو التحلل البيولوجي. ومن حيث المبدأ، سيحدث هذا كجزء من عملية دائرية، وليس تلك التي تضيف غازات الدفيئة.

يحظى موضوع نزع الأحافير باهتمام بحثي متزايد – كما ينبغي له أن يكون – على الرغم من الدلائل التي تشير إلى تراجع بعض الحكومات، بما في ذلك عدد من الحكومات في أوروبا والولايات المتحدة، عن التزاماتها المناخية. في هذه المقالة الافتتاحية المكونة من جزأين، نصف بعض التحديات التي يواجهها الباحثون، في كل من الأوساط الأكاديمية والصناعية، والتي يحتاج العلماء وصناع السياسات إلى حلها لتمكين إزالة الأحافير من الحدوث على النطاق المطلوب. في هذه الدفعة الأولى، سنركز على أوروبا. وفي المقال التالي، نستكشف التطورات الجارية في الصين.

تعد الكتلة الحيوية المستخرجة من المحاصيل مصدرًا رئيسيًا للكربون غير الأحفوري، ويمكن الحصول عليه على نطاق واسع. ومن بين دوافع الإنتاج على نطاق واسع استراتيجية الوقود الحيوي التي ينتهجها الاتحاد الأوروبي. وينص هذا على أن يشمل وقود النقل المنتجات المشتقة من الكتلة الحيوية. ومن الأمثلة على ذلك وقود الديزل الحيوي، الذي يمكن تصنيعه من الزيوت مثل عباد الشمس والنخيل، والإيثانول الحيوي، الذي يتم تصنيعه من محاصيل مثل الذرة والقمح. لكن تطهير الأراضي الزراعية الحالية أو تحويل الأراضي غير المزروعة لزراعة الوقود الحيوي لا يمكن أن يكون البديل المفضل، لأسباب ليس أقلها المخاطر المصاحبة للتنوع البيولوجي وصحة التربة، والطلب الذي يفرضه على موارد المياه. هناك أيضًا بعض الأدلة على أنه من خلال تشجيع المزارعين على تحويل الأراضي المستخدمة سابقًا لزراعة المحاصيل الغذائية، أدى التوجيه إلى ارتفاع أسعار المواد الغذائية.

إعادة اختراع مصافي النفط من أجل مستقبل صافي الصفر

يعد استخراج الكربون من الليجنوسليلوز – وهي مادة نباتية صلبة – في نفايات المحاصيل بديلاً ذو إمكانات لا تزال غير مستغلة في الغالب. إحدى المزايا الرئيسية هي حقيقة أنه يمكن إنتاجه دون استخدام مساحة إضافية من الأرض. لكن استخراجها مكلف، والجداول الزمنية للإنتاج طويلة، وكلاهما يعيق قابلية التوسع¹.

وتشمل المصادر المحتملة الأخرى لنفايات الكربون النفايات البلدية والصناعية، ومن بينها البلاستيك المستخدم. يتم بالفعل إعادة تدوير أكثر من 40% من البلاستيك المنتج في الاتحاد الأوروبي. ويمكن زيادة معدل إعادة التدوير هذا إذا أمكن التغلب على التحديات التقنية². تعمل طرق إعادة التدوير الحالية على تحويل النفايات البلاستيكية إلى رقائق من خلال التقطيع أو الذوبان، ثم تشكل كريات يمكن استخدامها لصنع منتجات جديدة. ولتحقيق معدلات إعادة تدوير أعلى، ستحتاج طرق إعادة التدوير الكيميائي إلى مزيد من التطوير والارتقاء بها. تقوم هذه الطرق بتكسير البلاستيك إلى جزيئات أصغر يمكن استخدامها لإعادة بناء جزيئات جديدة أكبر.

يوفر ثاني أكسيد الكربون الملتقط من حرق الوقود الأحفوري أو الهواء أحد أكبر السبل المحتملة لإزالة الأحافير. ويمكن لصناعة المواد الكيميائية العالمية أن تحصل على ثلث احتياجاتها من الكربون من هذا المصدر بحلول عام 2050، وفقا لمعهد نوفا. وذلك بالمقارنة مع 22% من الكتلة الحيوية. وفقًا لأحد التقديرات، يوجد ما يقرب من 900 جيجا طن من الكربون في الغلاف الجوي، أي ما يقرب من ضعف كمية الكربون الموجودة في النباتات والبالغة 450 جيجا طن.³. لكن السيناريوهات لعام 2050 تختلف على نطاق واسع. يقول البعض CO₂ سوف تصبح المادة الخام الرئيسية للمواد الكيميائية، في حين يقول آخرون إن مساهمتها ستكون ضئيلة.

كيف يمكن للأزياء أن تقلل من تأثيرها المذهل على البيئة؟

لصنع جزيئات مفيدة تعتمد على الكربون، CO₂ يجب أولاً أن تتحول إلى جزيئات أخرى. عادة، يتم تفاعله مع الهيدروجين، إما لتكوين الهيدروكربونات أو لإزالة ذرة الأكسجين. لأن شركة₂ مستقرة للغاية، وهناك حاجة إلى قدر كبير من الطاقة للتغلب على الحاجز الديناميكي الحراري لهذه التفاعلات. يجب أن يتم تشغيل هذا بشكل متجدد حتى تكون العملية مستدامة حقًا. التقاط ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي₂ صعبة ومكلفة، ويرجع ذلك جزئيا إلى استقرار المجمع. ونتيجة لذلك، لم تكن التكنولوجيا أولوية بالنسبة للحكومات الأوروبية. هذا يجب أن يتغير.

في مايو/أيار، قالت إليسا مورجيرا، مقررة الأمم المتحدة الخاصة المعنية بحقوق الإنسان في سياق تغير المناخ، نشرت تقريرا حث الحكومات على تفكيك الاقتصادات كجزء من التخلص التدريجي من الوقود الأحفوري. وفي المملكة المتحدة، قامت الجمعية الملكية ومعهد المهندسين الكيميائيين بذلك وحث الحكومة على دعم البحوث المتعلقة بإزالة الأحافير. ولديهم حجة قوية، لأن مثل هذه البحوث، التي تهدف إلى تعزيز الصناعة الكيميائية، تتوافق مع السياسات الحكومية للاستثمار في العلوم التي تدعم النمو الاقتصادي. لدى الاتحاد الأوروبي والصين أيضًا برنامج بحثي مشترك يسمى الجسر بين الاتحاد الأوروبي والصين، والذي يركز على إزالة الكربون، ولكن من المقرر أن ينتهي هذا البرنامج في العام المقبل. ولا يحتاج هذا إلى التجديد فحسب، بل يحتاج إلى تركيز متجدد على نزع الأحافير.