سوف يزيل رمل الزبرجد ثاني أكسيد الكربون من الهواء

يعتقد العلماء في Project Vesta أن رمالهم الخضراء الخاصة يمكن أن تبطئ من تغير المناخ عن طريق إزالة ثاني أكسيد الكربون من الهواء على الشواطئ. ما هي هذه المادة الغريبة وكيف يمكن أن تكون مفيدة للعالم؟ أنا أعطي التفاصيل.

فكرة

تأسست شركة Project Vesta في عام 2019 في سان فرانسيسكو ، على أساس المركز العلمي Climitigation . كان هدف الشركة الناشئة هو إنشاء تقنية يمكنها إزالة ثاني أكسيد الكربون بشكل فعال من الغلاف الجوي ، لأن تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ببساطة ليس فعالًا للغاية. عرف المشاركون في المشروع أن الطبيعة لديها طريقة لفعل ذلك كانت تعمل لمليارات السنين - بمساعدة الصخور البركانية. عندما يسقط المطر على هذه الصخور ويغسلها في المحيط ، يحدث تفاعل يسحب ثاني أكسيد الكربون من الهواء و "يخفيه" في الحجر الجيري في قاع المحيط.



إن فكرة "الكربنة" ، أي تحويل ثاني أكسيد الكربون الزائد إلى صخور ومعادن ، هي في حد ذاتها مجال ضخم للبحث العلمي. "لماذا لا نطور هذا الموضوع؟" - الفكر في مشروع فيستا. وبعد تجارب عديدة ، استقروا على استخدام الزبرجد الزيتوني المسحوق إلى حالة من الرمل.



الزبرجد الزيتوني معدن من أصل صهاري ، منتشر ليس فقط في أحشاء قشرة الأرض ، ولكن أيضًا في عباءته. على الأرض ، غالبًا ما توجد داخل القنابل البركانية ، في شكل شوائب في الحمم البازلتية وفي النيازك الحجرية الحديدية. عندما يتم تدمير بركان بسبب الأمواج البحرية ، تتشكل أحيانًا شواطئ من رمال الزبرجد الزيتية الخضراء.



عندما تغسل الأمواج فوق الزبرجد الزيتوني ، يحدث تفاعل كيميائي صغير - "تجوية الزبرجد الزيتوني" ، الذي يسحب بعضًا من ثاني أكسيد الكربون ، CO₂ ، من الهواء. المنتج الثانوي للتفاعل هو بيكربونات HCO₃ ، والذي يعمل على تقليل وتنظيم حموضة كل من جسم الإنسان والمحيط.







يتم غسل البيكربونات في المحيط ، حيث تقوم الكائنات البحرية بهضمها وتحويلها إلى كربونات الكالسيوم الصلبة ، والتي تتكون منها أصدافها وهيكلها العظمي ، وكذلك إلى هياكل مرجانية. عندما تموت الشعاب المرجانية والمحار ، تستقر بقاياها في قاع المحيط وتشكل طبقات من الحجر الجيري والصخور المماثلة. يظل الكربون محاصرًا لملايين أو مئات الملايين من السنين حتى يتم إطلاقه مرة أخرى بواسطة النشاط البركاني. نظرًا لأن coccolithophores (العوالق) "مثبتات الكربون" التي تزيل ثاني أكسيد الكربون من البيئة ، اقترح العلماء استخدامها لمعالجة الانبعاثات العالمية وتغير المناخ.

مشروع فيستا

تتيح لك هذه الآلية الطبيعية التخلص من حوالي نصف مليار طن من ثاني أكسيد الكربون سنويًا. المشكلة هي أن المجتمع ينتج باستمرار أكثر من 35 مليار طن سنويًا. لذا فإن السؤال الرئيسي هو: هل هناك طريقة لتسريع هذه العملية وتوسيعها بشكل جذري؟



أثبتت العديد من الدراسات من الناحية النظرية أن العملية تعمل ، ولكن حتى الآن لم يحاول أحد القيام بذلك على الشواطئ. يقول توم جرين ، المدير التنفيذي لمشروع فيستا "لقد فحصنا جميع المواد المتراكمة على مدى 30 عامًا من البحث العلمي ، بما في ذلك الكثير من العمل النظري والتجارب المعملية ".



بعد جمع جميع المعلومات حول التجوية للزبرجد الزيتوني ودراسة جميع الدراسات حول التقاط ثاني أكسيد الكربون والتفاعلات الأخرى التي يمكن أن تساعدهم في عملهم ، بدأ العلماء العمل على طريقة أكثر فعالية لمكافحة تغير المناخ. لقد حددوا لأنفسهم هدف تحسين التكنولوجيا التي أنشأتها الطبيعة ، وزيادة سرعتها. ولهذا قرروا استخدام الزبرجد الزيتوني المسحوق ، ونثره على الشواطئ.







المنطق هنا بسيط. يمكن أن تؤدي إضافة المزيد من HCO₃ إلى زيادة إنتاج الأصداف غير الضارة وعناصر الحجر الجيري والكالسيوم الأخرى. ينتج عن طحن الزبرجد الزيتوني إلى رمل مساحة كبيرة لتسريع امتصاص ثاني أكسيد الكربون.



من أجل الموضوعية ، ألاحظ أن فكرة استخدام عمليات الاستدلال CO₂ ليست جديدة. مقال نُشر قبل 30 عامًا يشير إلى استخدام السيليكاتلالتقاط ثاني أكسيد الكربون. بعد خمس سنوات ، اقترح الباحث في شركة Exxon Harun Heshgi استخدام الجير الحي لنفس الغرض ، وفي نفس العام ، استكشف كلاوس لاكنر ، خبير في إزالة الكربون ، العديد من أنواع الصخور بالتفصيل.



لكن هذه الأفكار كانت معقدة في حد ذاتها وكانت باهظة الثمن من حيث السعر. ووفقًا لحسابات Project Vesta ، فإن الرمل الناتج عن الزبرجد الزيتوني سيكون أكثر فاعلية بتكاليف منخفضة. في مكان ما في حدود 10 دولارات للطن من ثاني أكسيد الكربون ، إذا كان سيتم استخدام تقنيتهم ​​على نطاق واسع.



كشف مشروع فيستا عن خطط لدراسة تجريبية في منطقة البحر الكاريبي في المستقبل القريب. تبع ذلك بعد فترة وجيزة من إعلان Stripe أنها ستدفع لبدء التشغيل لإزالة 3333 طنًا من ثاني أكسيد الكربون مقابل 75 دولارًا للطن كجزء من التزامها بإنفاق مليون دولار على الأقل سنويًا على مشاريع الانبعاثات.



سيتم تنفيذ العمل على شاطئين. أثناء الدراسة ، سيتم تغطية أحد الشواطئ برمل الزبرجد الزيتوني ، وسيترك الشاطئ الثاني في حالة جيدة كعينة ضابطة. ستعمل المرحلة الأولية أيضًا مع بعض المجهول العلمي المتعلق بالمناطق الساحلية مع زيادة التجوية.



ستستمر التجربة على الأرجح لمدة عام أو عامين. في النهاية ، يأمل الفريق في الحصول على بيانات توضح مدى سرعة وكفاءة هذه العملية. يمكن استخدام النتائج التي تم الحصول عليها لتحسين النماذج العلمية.

المشاكل والعواقب المحتملة

عند دراسة فكرة شركة ناشئة ، تبرز الكثير من الأسئلة. أكثرها وضوحا هو: "عندما تقوم بالتعدين ، والطحن ، والشحن ، ونثر كميات هائلة من زيت الزيتون على الشواطئ ، ألا تنتج انبعاثات أكثر مما يمكن لهذا المعدن أن ينسحب من الهواء؟" يقول مشروع فيستا أن الفوائد تفوقهم. أظهرت المحاكاة البحثية والمخبرية أن الموجات ستسرع بشكل كبير من تحلل الزبرجد الزيتوني. وخلصت إحدى الوثائق إلى أن تنفيذ هذا المشروع بنسبة 2٪ من "بحار الجرف الأكثر نشاطًا في العالم" قادر على تعويض جميع الانبعاثات البشرية السنوية.



لكن المشكلة الرئيسية هي أن المواد يجب أن تكون مصقولة بعناية بحيث تستمر العمليات الكيميائية لسنوات وليس لعقود. حسب بعض الباحثين أن عملية إعادة الظهور مكلفة للغاية وتستهلك الكثير من الطاقة بحيث يبدو أن النهج بأكمله غير مستدام. ومع ذلك ، خلص آخرون إلى أن رمل الزبرجد الزيتوني سوف يزيل كمية أكبر بكثير من ثاني أكسيد الكربون مما ستنتجه.



هناك أيضًا سؤال حول النتيجة النهائية لعمل Project Vesta. من الصعب التنبؤ بما إذا كانت الموجات ستساعد في تسريع عملية إزالة ثاني أكسيد الكربون ، أو مدى جودة قياس امتصاص ثاني أكسيد الكربون واختباره ، أو مدى سهولة قبول الجمهور لفكرة نثر المعادن الخضراء على طول شاطئ البحر.



هناك مجال آخر للقلق يجب الانتباه إليه وهو الآثار الجانبية البيئية المحتملة. المعادن هي في الواقع مضاد جيولوجي للحموضة ، لذا يجب أن تقلل من تحمض المحيطات ، على الأقل على المستويات المحلية للغاية ، والتي قد تفيد بعض الأنواع الساحلية الحساسة. لكن يمكن أن يحتوي الزبرجد الزيتوني أيضًا على كميات ضئيلة من الحديد والسيليكات والمواد الأخرى التي يمكن أن تحفز نمو بعض أنواع الطحالب والعوالق النباتية ، وتغير النظم البيئية والشبكات الغذائية بطرق يصعب التنبؤ بها.



ويخشى العلماء من المشكلات البيئية التي قد تنشأ عن انتشار المعدن على الشواطئ حيث لم يكن موجودًا من قبل. يعتقد بعض النقاد أن الأوليفين يمكن أن يطلق المعادن الثقيلة مثل النيكل. ومع ذلك ، يطمئن Project Vesta المتشككين أن النيكل المنطلق في الماء غير متوفر بيولوجيًا ، مما يعني أنه لا ينبغي أن يؤثر على الأنواع البحرية.

المنافسين

يتمتع المشروع ببعض المزايا مقارنة بنهج إزالة ثاني أكسيد الكربون الأخرى. أولا ، التكلفة. ثانيًا ، البديل الرئيسي ، إعادة التشجير ، لا يؤدي بالضرورة إلى انخفاض في ثاني أكسيد الكربون ، حيث غالبًا ما تحترق وتُقطع الأشجار. وفي حالة مشروع فيستا ، يتولى المحيط العمل الرئيسي.



أعتقد أيضًا أنه من الضروري ذكر المشاريع الأخرى التي يتم تطويرها في نفس الاتجاه. يقوم الباحثون في أيسلندا بتوجيه محلول ثاني أكسيد الكربون ، الذي يتم التقاطه بواسطة محطات توليد الطاقة أو الآلات الخاصة ، إلى تكوينات البازلت في أعماق الأرض ، حيث تغلفه الصخور البركانية بمعادن كربونات ثابتة. مركز ليفرهولميُجري تجارب ميدانية لتقييم ما إذا كان غبار صخور البازلت المضاف إلى حقول الذرة وفول الصويا يمكن أن يعمل كسماد وكتخلص من ثاني أكسيد الكربون.



ويقوم علماء من جامعة كولومبيا البريطانية ، إلى جانب زملائهم من جامعات أخرى في كندا وأستراليا ، باستكشاف خيارات مختلفة لاستخدام المعادن المستخرجة كمنتج ثانوي من النيكل والماس والبلاتين. الفكرة هي فقط نثرهم على الحقل وإضافة الماء والطين. إنهم يتوقعون ما يسمى بمخلفات المناجم لسحب ثاني أكسيد الكربون وتمعدنه بسرعة من الهواء ، وتشكيل كتلة صلبة يمكن دفنها. تظهر نماذجهم أن هذا يمكن أن يزيل البصمة الكربونية للمناجم.