تقنيات جديدة.. لامتصاص ثاني اوكسيد الكاربون من الجو

[ماهر سعيد متي]

تقنيات جديدة.. لامتصاص ثاني اوكسيد الكاربون من الجو

ترجمة واعداد عادل حمود
من خلال استخدام رغوة السليكا المخلوطة بالبلوليثلنيمين، قام الباحثون في بداية شهر شباط بمحاولة لاعادة تدوير الانبعاث المؤذي للبيئة لثاني اوكسيد الكاربون في الجو.وتمكن الباحثون من التوصل الى مادة جديدة بأمكانها امتصاص ثاني اوكسيد الكاربون من الهواء الجاف والرطب لتقوم مرة اخرى بطرحه عند تسخينها. ويأمل العلماء ان تساعد هذه التكنولوجيا الجديدة الى تحويل ثاني اوكسيد الكاربون الى مصدر طاقة متجدد يفيد البشرية.
وتمكن الباحثون في معهد لوكر لأبحاث الهيدروكاربون في الولايات المتحدة من تطوير مادة سهلة التصنيع يمكنها امتصاص كميات كبيرة من ثاني اوكسيد الكاربون من الهواء.
  ويمكن في المستقبل ان تقوم اشجار كبيرة مصنوعة من هذه المادة بتقليل تراكيز هذا الغاز المسبب لظاهرة الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي. وحتى يحين ذلك فان هذه المادة سوف تستخدم لتنقية الهواء في الغواصات والسفن الفضائية كما يمكن استخدامها في انواع معينة من البطاريات والخلايا الوقودية.
وتعد المادة الجديدة التقدم الاخير في سلسلة مشاريع تهدف الى اعادة تدوير ثاني اوكسيد الكاربون ليتحول الى وقود قابل للتجديد حيث يهدف هذا المشروع الى حل اثنتين من اكبر المشاكل العالمية في آن واحد: زيادة تراكيز الغازات المسببة لظاهرة الاحتباس الحراري والتجهيز المتناقص في الوقود العضوي.
ويرى العلماء ان مشكلة ثاني اوكسيد الكاربون ليست بتلك الصعوبة حيث تسهم الطبيعة في اعادة تدويره ولكن على الانسان ان يسهم في هذه العملية ايضا باعتباره المسبب الاول لزيادة كمية هذا الغاز في الجو.
ويأمل العلماء ان يتوصلوا الى اسلوب ذو تكلفة اقل وانتاجية اكبر يقوم بتحويل الكاربون الممتص الى مادة الميثانول الذي يمكن حرقه كوقود ويستخدم كمخزون وقود كيميائي.
ويجد العلماء ان هذه العملية سوف توفر وقود قابل للتدوير طويل الاجل يعتمد على واحد من المواد الجوهرية في الارض وهو عنصر الكاربون.
والاحتباس الحراري أو البيت الزجاجي هي ظاهرة ارتفاع درجة الحرارة في بيئة ما نتيجة تغيير في انتقال الطاقة الحرارية من البيئة وإليها. وعادة ما يطلق هذا الاسم على ظاهرة ارتفاع درجات حرارة الأرض عن معدلها الطبيعي. وقد ازداد المعدل العالمي لدرجة حرارة الهواء عند سطح الأرض بـ(0.74) درجة مئوية خلال المائة عام الماضية. وحسب اللجنة الدولية لتغير المناخ(اي بي سي سي)  فان أغلب الزيادة الملحوظة في معدل درجة الحرارة العالمية منذ منتصف القرن العشرين تبدو بشكل كبير نتيجة لزيادة غازات الاحتباس الحراري التي تبعثها النشاطات التي يقوم بها البشر او ما يعرف بالغازات الدفيئة والتي توجد في الغلاف الجوي وتتميز بقدرتها على امتصاص وإرسال الأشعة تحت الحمراء. ومن أهم الغازات الدفيئة بخار الماء وغاز ثاني أكسيد الكربون
وتاتي طاقة الارض في اغلبها من  الشمس حيث تكون على شكل إشعاعات قصيرة الموجة. تمتص الجزيئات الموجودة في الغلاف الجوي جزء منها في حين تستقبل الأرض الجزء الآخر لينعكس بدوره إلى الغلاف الجوي. توجد بعض الجزيئات التي تمتص الطاقة الصادرة من الأرض وتعيد أرسالها إلى الأرض مرة أخرى وبالتالي تمنع هذه الأشعة من الخروج خارج الغلاف الجوي. تتواجد هذه الجزيئات بشكل طبيعي على سطح الأرض وتحافظ على درجة حرارته (متوسط 30 درجة مئوية)
ويتفق العلماء المؤيدون لهذه الظاهرة على ضرورة العمل للحد من ارتفاع درجات الحرارة قبل فوات الأوان وذلك من خلال معالجة الأسباب المؤدية للارتفاع واتخاذ الاجراءات الرسمية في شأنها على مستوى العالم بأكمله، لأن مزيدًا من الغازات المسببة للاحتباس الحراري على مستوى العالم يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة.

طبيعة الارض
ان درجة حرارة الأرض تعتمد على طبيعتها وخصائص سطحها سواء وجود الجليد في القطبين أو فوق قمم الجبال أو الرطوبة بالتربة والمياه بالمحيطات التي لولاها لأرتفعت حرارة الأرض. لأن المياه تمتص معظم حرارة الشمس الواقعة علي الأرض. وإلا أصبحت اليابسة فوقها جحيما لايطاق. كما أن الرياح والعواصف في مساراتها تؤثر على المناخ الإقليمي أو العالمي من خلال المطبات والمنخفضات الجوية.
  لهذا نجد أن المناخ العالمي يعتمد علي منظومة معقدة من الآليات والعوامل والمتغيرات في الجو المحيط أو فوق سطح الأرض.
ولقد وجد أن الإشعاعات الكونية والغيوم تؤثر على تغيرات المناخ بالعالم ولاسيما أن فريقا من علماء المناخ الألمان بمعهد ماكس بلانك بهايدلبرج في دراستهم للمناخ التي نشرت مؤخرا بمجلة (جيوفيزيكال ريسيرتش ليترز) التي يصدرها الاتحاد الجيوفيزيائي الأميركي قد قالوا أنهم عثروا على أدلة على العلاقة ما بين هذه الأشعة والتغيرات المناخية فوق الأرض. فلقد إكتشفوا كتلا من الشحنات الجزيئية في الطبقات السفلى من الغلاف الجوي تولدت عن الإشعاع الفضائي. وهذه الكتل تؤدي إلي ظهور الأشكال النووية المكثفة التي تتحول إلى غيوم كثيفة تقوم بدور أساسي في العمليات المناخية حيث يقوم بعضها بتسخين العالم والبعض الآخر يسهم في إضفاء البرودة عليه. ورغم هذا لم يتم التعرف إلى الآن وبشكل كامل على عمل هذه الغيوم.
وقد قام الفريق الألماني بتركيب عدسة أيونية ضخمة في إحدى الطائرات. فوجدوا القياسات التي أجروها قد رصدت لأول مرة في الطبقات العليا من الغلاف الجوي أيونات موجبة ضخمة بأعداد كثيفة. ومن خلال مراقبتهم وجدوا أدلة قوية بأن الغيوم تلعب دورا هاما في التغير المناخي حسب تأثيرها على الطبقات الأيونية وتشكيل ونمو هذه الجزيئات الفضائية في الطبقات العليا من الغلاف الجوي. مما يؤيد النظرية القائلة: بأن الأشعة الكونية يمكن أن تسهم في التغيرات المناخية وتؤثر على قدرة الغيوم على حجب الضوء.
وفي مركز (تيندال للأبحاث حول التغيرات المناخية) التابع لجامعة إيست أنجليا في بريطانيا إكتشف مؤخرا أهمية الغيوم في المنظومة المناخية وأن للغيوم تأثيرا قويا في اختراق الأشعة للغلاف الجوي للأرض.
  لأن الغيوم تمنع بعض إشعاعات الموجات القصيرة الوافدة نحو الأرض، كما تمتص إشعاعات أرضية من نوع الموجات الطويلة الصادرة عن الأرض مما يسفر عن حجب هذه الأشعة القصيرة وامتصاص الأشعة الطويلة برودة وزيادة حرارة الغلاف الجوي على التوالي.
ومع بداية الثورة الصناعية ،في نحو العام 1850، بدأ يرتفع تركيز ثاني أكسيد الكربون الجوي، نجم عن هذا الارتفاع وبشكل كبير عن إحراق الوقود الأحفوري الذي يطلق ثاني أكسيد الكربون كمادة ناتجة فرعية، قد تتوقع افادة النبات من تنامي ثاني أكسيد الكربون في الجو.
  إلا أنه في واقع الأمر يمكن لارتفاع منسوب ثاني أكسيد الكربون في الجو إلحاق الضرر بالكائنات الحية ذات البناء الضوئي أكثر من مساعدتها.
ويحتجز ثاني أكسيد الكربون وغازات أخرى في الجو بعض حرارة كوكب الأرض، وهذا يجعل الأرض أكثر سخونة، وقد يؤدي هذا الاحتباس الحراري إلى خفض الهطول على الأرض، فتتصحر مناطق وقد لا تعود ملائمة لمعظم النباتات.
وكذلك يتفاعل ثاني أكسيد الكربون في الجو مع الماء فتنتج هطول حمضية، يمكن أن تؤدي إلى هلاك النباتات.

تغيرات بيئية محيرة
ويرى فريق من العلماء أن غازات الدفيئة هي السبب وراء ظاهرة الاحتباس الحراري، وأن ما يكمن وراء زيادة نسب الغازات الدفيئة هي الزيادة في نسب التلوث الجوي الناشئة عن ملوثات طبيعية (كالبراكين وحرائق الغابات والملوثات العضوية) وملوثات صناعية ناتجة عن نشاطات الإنسان من استخدام للطاقة (بترول وفحم وغاز طبيعي) وعن الغازات السامة المنبعثة من المصانع وقطع الأخشاب وإزالة الغابات، وهذا يؤدي إلى زيادة انبعاث غازات الدفيئة.
ويوجد فريق يعارض هذه الظاهرة، فيرون أن هناك العديد من الأسباب التي تدعو إلى عدم التأكد من تسبب زيادة ظاهرة الاحتباس الحراري في ارتفاع درجة الحرارة على سطح الأرض، حيث يرون أن هناك دورات لارتفاع وانخفاض درجة حرارة سطح الأرض، وأن مناخ الأرض يشهد طبيعيا فترات ساخنة وفترات أخرى باردة مستشهدين بذلك بالفترة الجليدية أو الباردة نوعا ما والتي كانت بين القرن 17 و 18 في أوروبا. كما يؤكدون هذا الرأي ببداية وجود ارتفاع في درجة حرارة الأرض، والتي بدأت من العام 1900 واستمرت حتى منتصف الأربعينيات، ثم بدأت في الانخفاض في الفترة بين منتصف الأربعينيات ومنتصف السبعينيات، حتى إنهم تنبؤوا بقرب حدوث عصر جليدي آخر، ثم بدأت درجة حرارة الأرض في الارتفاع مرة أخرى، وبدأت مع الثمانينيات فكرة تسبب زيادة ظاهرة الاحتباس الحراري في ارتفاع درجة حرارة الأرض.
ويؤكد رأيهم قصور برامج  الكمبيوتر التي تستخدم للتنبؤ باحتمالات التغيرات المناخية المستقبلية في مضاهاة نظام المناخ للكرة الأرضية، لأنهم يرون أن هذا النظام المناخي معقد وما يؤثر به مؤثرات شديدة التعقيد، تفوق قدرات أسرع وأذكى أجهزة الحواسيب وقدرات العلماء ما زالت ضئيلة مما يستحيل معه التنبؤ الصحيح بالتغيرات المناخية طويلة الأمد.
ما بين المؤيدين والمعارضين ظهر رأي ثالث يقول أن السبب الرئيس في زيادة درجة حرارة الأرض هو الرياح الشمسية؛ حيث تؤدي تلك الرياح الشمسية بمساعدة المجال المغناطيسي للشمس إلى الحد من كمية الأشعة الكونية التي تخترق الغلاف الجوي للأرض، والتي تحتوي على جزيئات عالية الطاقة تقوم بالاصطدام بجزيئات الهواء؛ لتنتج جزيئات جديدة تعد النواة لأنواع معينة من السحب التي تساعد على تبريد سطح الأرض، وبالتالي فإن وجود هذا النشاط الشمسي يعني نقص كمية الأشعة الكونية، أي نقص السحب التي تساعد على تبريد سطح الأرض وبالتالي ارتفاع درجة حرارة سطح الأرض.

آراء متعددة
ويرى هذا الفريق أن هذا الرأي أكثر منطقية وأبسط تبريرًا لارتفاع درجة حرارة الأرض، وأنه عند انخفاض هذا النشاط الشمسي المؤقت ستعود درجة حرارة الأرض إلى طبيعتها، بالتالي يرون ضرورة توفير المبالغ الطائلة التي تُنفق على البحث عن وسائل لتخفيض نسب انبعاث ثاني أكسيد الكربون؛ حيث إنهم مهما قاموا بتخفيض نسبه فلن يغير هذا من الأمر شيء مادام النشاط الشمسي مستمرًّا ؛ حيث أن الإنسان مهما زاد نشاطه على سطح هذا الكوكب فلن يكون ذا تأثير على النظام الكوني الضخم الذي يتضمن النظام المناخي للأرض؛ لذلك من الأفضل استخدام تلك الأموال في تنقية هواء المدن المزدحمة من الغازات السامة، أو تنقية مياه الشرب لشعوب العالم الثالث.
ويحتوي الجو حاليا على 380 جزءا بالمليون من غاز ثاني أكسيد الكربون الذي يعتبر الغاز الأساسي المسبب لظاهرة الاحتباس الحراري مقارنة بنسبة الـ 275 جزءًا بالمليون التي كانت موجودة في الجو قبل الثورة الصناعية. ومن هنا نلاحظ ان مقدار تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي أصبح أعلى بنحو أكثر من 30 بالمئة بقليل عما كان عليه تسخيمه قبل الثورة الصناعية. نسبة امتصاصه للأشعة تحت الحمراء 55 بالمئة.
وإن مقدار تركيز الميثان ازداد إلى ضعف مقدار تركيزه قبل الثورة الصناعية. وهو ينتج في مناجم الفحم وعند إنتاج الغاز الطبيعي وعند التخلص من القمامة، ونسبة امتصاصه للأشعة تحت الحمراء 15 بالمئة، كما ان الكلوروفلوركاربون يزداد بمقدار 4 بالمئة سنويا عن النسب الحالية. نسبة امتصاصه للأشعة تحت الحمراء 24 بالمئة.
واصبح أكسيد النيتروز أعلى بنحو 18 بالمئة من مقدار تركيزه قبل الثورة الصناعية (حسب آخر البيانات الصحفية لمنظمة الأرصاد العالمية). يتكون بفعل المخصبات الزراعية، ومنتجات النايلون، نسبة امتصاصه للأشعة تحت الحمراء 6 بالمئة.
ومن الظواهر المرتبطة بالاحتباس الحراري هي ارتفاع مستوى المياه في البحار من 0.3-0.7 قدم خلال القرن الماضي، وارتفاع درجة الحرارة ما بين 0.4 – 0.8 درجة مئوية خلال القرن الماضي حسب تقرير اللجنة الدولية لتغير المناخ التابعة للأمم المتحدة، والذوبان الملحوظ للجليد في القطبين وفوق قمم الجبال الأسترالية.
ومن الظواهر الاخر، تغيير التيارات المائية داخل المحيطات لمجراها مما أثر علي التوازن الحراري الذي كان موجودا ً .
ويستدل العلماء على ذلك بظهور أعاصير في أماكن لم تكن تظهر بها من قبل، كما يربط بعض العلماء التلوث الحاصل بتغير في عدد حيوانات البلانكتون في البحار نتيجة زيادة حموضة البحار نتيجة لامتصاصها ثاني أوكسيد الكربون ويفسرون أن التلوث الذي يحدثه الإنسان هو شبيه بمفعول الفراشة أي أنها مجرد الشعلـــة التي تعطـــي الدفعـة الأولى لهذه العملية والبلانكتون يقـــوم بالبــاقي.

عن مجلة سايتيش وموقع وكيبديا
http://alsabaah.com/ArticleShow.aspx?ID=22322

[د.عبد الاحد متي دنحا]

شكرا استاذ ماهر على نقل هذه الدراسة المفصلة عن الاحتباس الحراري وطرق امتصاص ثاني اوكسيد الكاربون والتي يركز عليها العلماء في الوقت الحاضر, وبالحقيقة ان اختصاصي له علاقة بالتلوث الغازي

مع تحيات

عبدالاحد

[ماهر سعيد متي]