من سويسرا إلى آيسلندا… تقنيات تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى صخور  

في إطار المشروع التجريبي "ديمو أب كارما"، يتم خلط ثاني أكسيد الكربون السويسري بمياه البحر في آيسلندا، ثم ضخّه تحت الأرض، حيث يرتبط بالبازلت، لييشكّل الحجر الجيري في غضون بضع سنوات. KEYSTONE/© KESTONE / ANTHONY ANEX

تحظى الجهود الرامية إلى الحدّ من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من الصناعات الملوّثة وتخزينها في أعماق الأرض، باهتمام كبير على مستوى العالم. تدرس سويسرا، هي الأخرى، الخيارات المتاحة للتخفيف من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، التي تصعب معالجتها وإدارتها بفعالية. ويشير مشروع تجريبي سويسري في آيسلندا، مبنيّ على تقنية لمعالجة وإدارة هذه الانبعاثات، إلى نتائج واعدة، وفق ما يؤكّده الباحثون.ات. ولكن، هل تستحق هذه التقنية المكلفة والمعقّدة كل هذا العناء؟ 

تخيّل.ي أن تقوم.ي بالتقاط ثاني أكسيد الكربون الناتج عن الصناعات، قبل أن يتسرّب إلى الغلاف الجوي، لتحويله إلى صخر، بشكل دائم. لقد كان العلماء والعالمات السويسريون.ات يستكشفون.ن هذه الفكرة في مشروع تجريبي كجزء من خطط مستمرة لاحتجاز الكربون وتخزينه، وهي العملية التي يشار إليها اختصاراً بـ “سي سي أس” (CCS). تشمل هذه الخطط تقنيات لإزالة ثاني أكسيد الكربون من العمليات الصناعية، مثل معالجة المياه العادمة أو مصانع صناعة الصلب، وتخزينه في أعماق الأرض، وذلك بغرض المساهمة في تحقيق هدف البلاد الرامي إلى بلوغ مستوى الصفر من صافي انبعاثات الغازات الدفيئة، بحلول عام 2050. 

في نفس السياق، وضمن مشروع آخر، تعتزم مُنشأة أوركا لشركة كليموركس، في آيسلندا، إزالة أو سحب 4000 طن من ثاني أكسيد الكربون من الهواء، سنويًا. Climeworks

ولا تتمّ عملية تخزين ثاني أكسيد الكربون المحتجز في سويسرا، بل في خزانات جيولوجية في آيسلندا. وقد صرّح الفريق المسؤول عن المشروع التجريبي مؤخراً، بأنّ النهج المستخدم قابل للتطبيق من الناحية التقنية، وأنه قد حظي باهتمام كبير من قِبَل الأوساط المعنية. ويعلن ماركو مازوتي، الذي ينسّق العمل في المشروع، ويشغل منصب أستاذ الهندسة الميكانيكية والعمليات في المعهد التقني الفدرالي العالي في زيورخ (ETH Zurich)، هذا الاستنتاج بكل فخر. 

ويقول ماركو مازوتي لسويس إنفو (SWI swissinfo.ch):”إن الكميات المحدّدة من ثاني أكسيد الكربون التي يتم تخزينها، ليست ذات تأثير كبير على المناخ. لكن الحقيقة أننا قمنا بذلك بنجاح، وتمّ حلّ العديد من المشكلات العملية، وحشد تحالف كبير من المؤسسات المهتمة، ممّا أعطى المشروع زخماً كبيراً”. وهو يقصد بذلك مشاركة 23 جامعة، وشركة ومعهداً بحثياً، في هذا العمل. 

وفي إطار التجارب المستمرّة لمشروع “ديمو أب كارما”رابط خارجي (DemoUpCARMA)، يتمّ احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتسييله في محطة معالجة النفايات الرئيسية في برن. بعد ذلك، يتم نقله بالشاحنة داخل حاوية تزن 20 طناً إلى ألمانيا، ثم بالقطار إلى هولندا، ومن هناك بحراً إلى آيسلندا. ومن العاصمة ريكيافيك، تُنقل الحاوية بالشاحنة إلى موقع في غرب الجزيرة. تستغرق الرحلة الكاملة بالشاحنة، والقطار، والسفينة، ومن ثمّ بالشاحنة مرة أخرى، حوالي خمسة أسابيع، لتبلغ مسافتها 2400 كيلومتر. وبالرغم من أن هذه الرحلة الطويلة والمعقدة من شأنها أن تولّد انبعاثات إضافية، إلا أن الفريق المشرف على المشروع قد أخذ كلّ ذلك بالحسبان، وهو يعتقد أن تطبيق مثل هذا النهج على نطاق أوسع سيكون مجدياً بالفعل. 

تخزين ثاني أكسيد الكربون في أعماق الأرض يمكن أن يحدّ من مستوى الانبعاثات 

حتى الآن، تمّ نقل حوالي 100 طن من ثاني أكسيد الكربون من سويسرا إلى آيسلندا لتخزينها تحت الأرض. وتعتبر آيسلندا مكاناً مثالياً لهذا الغرض، بسبب وفرة تكوينات صخور البازلت لديها. والبازلت، هو صخر رمادي داكن مسامي يتشكل من تبريد الحمم البركانية، ويحتوي على كميات عالية من الكالسيوم والمغنيسيوم والحديد. وتساعد هذه المكوّنات في البازلت على تسهيل عملية تمعدن ثاني أكسيد الكربون. 

(فوق، على اليسار) آيسلندا: التخزين تحت الأرض يتم حقن ثاني أكسيد الكربون في الصخور الصلبة الأساسية حيث يتفاعل مع المعادن فيصبح صلباً ليُخزن بشكل دائم، حتى 1000 طن من ثاني أكسيد الكربون. الصخور الأساسية المُخصبة بثاني أكسيد الكربون (تحت، على اليمين) سويسرا: التخزين في الخرسانة يتم احتجاز وتخزين ثاني أكسيد الكربون في محطة الغاز الحيوي. يتم تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى معادن صلبة من خلال تفاعله مع المواد المستخدمة في صناعة الخرسانة المُعاد تدويرها والماء المستخدم في خلط الخرسانة، يتم تضمين ثاني أكسيد الكربون بشكل دائم في عملية إنتاج الخرسانة المستخدمة للبناء، حتى 500 طن من ثاني أكسيد الكربون ETH Zurich

في موقع “هيلغوفيك” (Helguvík) الساحلي، يتم خلط ثاني أكسيد الكربون السويسري أولاً مع مياه البحر المستخرجة من بئر قريب. ويتم بعد ذلك ضخّ السائل الفوار بواسطة شركة محلية، إلى عمق يتراوح بين 300-400 متر تحت الأرض، حيث يتّحد بصخور البازلت. ومن المتوقّع، أن يتحوّل إلى حجر جيري خلال بضع سنوات. وهكذا تتم عملية تخزين ثاني أكسيد الكربون بعد أن يأخذ شكله الصلب بشكل دائم. ولإكمال المشروع، يُنتظر أن يستمرّ إجراء المزيد من عمليات نقل وتسليم وضخ ثاني أكسيد الكربون تحت الأرض، وذلك حتى خريف 2024. كما سيتم القيام بمزيد من المراقبة العلمية خلال هذه الفترة، لضمان نجاح العملية وفعاليتها. 

لطالما اعتُبرت عملية احتجاز الكربون وتخزينه، “سي سي أس”، عملية معقّدة من الناحية التقنية، ومكلفة، وذات فائدة قليلة نسبيّاً. لكنها باتت الآن حلاً ملحّاً بحسب كلّ من الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC)، ووكالة الطاقة الدولية (IEA)، من أجل لموازنة أي انبعاثات للغازات الدفيئة التي لا يمكن تفاديها. ووفقاً للمعهد العالمي لاحتجاز الكربون وتخزينهرابط خارجي، فإنّ هناك حول العالم حاليًا، أكثر من 390 مشروع احتجاز وتخزين للكربون، قيد التشغيل أو قيد التطوير. 

وإلى جانب العمل على الاستخدام الضخم للطاقات المتجددة واتخاذ تدابير توفير الطاقة، ترىرابط خارجي الحكومة السويسرية أنه، وبغية تحقيق الحياد الكربوني بحلول عام 2050، ينبغي تقليص 12 مليون طنّ من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، التي تصعب معالجتها وإدارتها بفعالية، والناتجة عن محطات النفايات، والزراعة، وقطاعات مثل صناعة الأسمنت. ومن الممكن تخزين حوالي 500000 طن من ثاني أكسيد الكربون بشكل دائم بحلول عام 2030، وما يصل إلى سبعة ملايين طن بحلول عام 2050. 

رغم ذلك، لاقت مشاريع احتجاز الكربون وتخزينه انتقادات من بعض المجموعات البيئية، ويعود ذلك، جزئياً، إلى ارتفاع تكاليفها العالية وحاجتها إلى بنية تحتية معقدة. وقد حذّرترابط خارجي منظمة الصندوق العالمي للطبيعة (WWF) من أن التقنية المذكورة “لا تزال غير مثبتة على نطاق واسع، وليست حلاً سحرياً يمكن الاعتماد عليه وحده” لمعالجة مشكلة الانبعاثات الصناعية في أوروبا. 

 وفي هذا الصّدد، يقول ناثان سولوثورنمان، خبير الطاقة والمناخ في منظمة “السلام الأخضر- سويسرا” (Greenpeace Switzerland)، إن على سويسرا العمل أولاً على منع انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، قبل الشروع في تطوير مشاريع ضخمة كهذه. ويمكن تحقيق ذلك من خلال تحسين طرق إعادة تدوير النفايات، واستبدال الخرسانة التقليدية بمواد بناء أخرى، وتقليص أعداد الماشية. ويضيف سولوثورنمان، في تصريح له لموقع سويس إنفو أنّ “هذه الإجراءات، ستساعد على القضاء على نسبة كبيرة من انبعاثات المناخ، التي لا يمكن تفاديها”.   

تحدّيات البنية التحتية والنقل لتخزين ثاني أكسيد الكربون 

وعلى الرغم من أن نقل ثاني أكسيد الكربون إلى أيسلندا يولّد انبعاثات إضافية ضمن سلسلة التوريد، إلا أن الفريق السويسري القائم على المشروع في أيسلندا، يؤكّد على فعاليته البيئية، مشيرًا إلى أن العملية، في محصّلتها النهائية، تسهم في تخلّص الغلاف الجوي من كمية أكبر بكثير من ثاني أكسيد الكربون ممّا تولّده. وقد حسب الفريق السويسري أنّه، لكل 100 كيلوغرام من ثاني أكسيد الكربون المخزن، يتمّ إطلاق 20 كيلوغراماً فقط من ثاني أكسيد الكربون، نتيجةً للنقل بالشاحنات، والقطارات، والسفن وغيرها من العمليات الأخرى ذات الصلة. 

وتُكلّف عملية الاحتجاز والنقل والتخزين لثاني أكسيد الكربون باستخدام نموذج “ديمو أب كارما”، حوالي 300 فرنك سويسري (أي ما يعادل 328 دولاراً) لكل طن. ومن الممكن خفض التكاليف في المستقبل من خلال نظام تخزين متكامل وأكثر كفاءة، وإطار تنظيمي مُعتَمَد، وخبرة أكبر في إدارة النقل. 

وكانت تسوية القضايا التنظيمية والقانونية المتعلقة بالعملية، من بين أكبر التحديات التي واجهت فريق مازوتي. وتكمن إحدى المشكلات في أن العديد من الأطراف المهتمة، تتابع هذا المشروع عن كثب، بانتظار معرفة كيفية تطوّر التقنيات المستخدمة، والآليات التنظيمية، وسوق احتجاز الكربون وتخزينه، قبل الاستثمار فيها. 

كما أقرّ المكتب الفدرالي للبيئة (FOEN)، الذي يشارك في تمويل المشروع في آيسلندا، بذلك أيضاً. فقد صرّحت صوفي ونغر، مديرة المشروع في المكتب الفدرالي للبيئة، لقناة الإذاعة والتلفزيون العمومية السويسرية الناطقة بالألمانية (SRF) بالقول إنّ “المصدّرين.ات يرغبون.ن فقط في احتجاز ثاني أكسيد الكربون، بمجرّد توفّر البنية التحتية للنقل. لكن لن يتم تطوير بنية التخزين والنقل إلا عندما يكون هناك عملاء وعميلات يرغبون.ن في احتجاز ثاني أكسيد الكربون وبيعه”.

عيّنات من الحجارة دون حقن ثاني أكسيد الكربون (في الأسفل) ومع حقن ثاني أكسيد الكربون، من المشروع التجريبي “ديمو أب كارما”، بالقرب من ريكيافيك، آيسلندا، في 16 مايو 2023. KEYSTONE/© KESTONE / ANTHONY ANEX

وقد حققت تقنيات احتجاز الكربون وتخزينه في أمريكا الشمالية، تقدّماً ملحوظاً في مراحلها المبكّرة. وفي أوروبا، تتقدم المفاهيم والأفكار المتعلقة بآليات الاحتجاز المستقبلية، والتخزين، والنقل، واستخدام ثاني أكسيد الكربون، بسرعة كبيرة. وهناك عدة مشاريع يجري العمل عليها في منطقة بحر الشمال، تهدف إلى إثبات أن الحلول العابرة للحلول ممكنة. ومن بينها، مشروع “الرمال الخضراء” (Greensand projectرابط خارجي) الذي تم افتتاحه العام الماضي، حيث يتم ضخ ثاني أكسيد الكربون من بلجيكا في حقل نفط مستنفد تحت بحر الشمال الدنماركي. 

من جهته، نشر الاتحاد الأوروبي مؤخراً، استراتيجيته لإدارة الكربون الصناعيرابط خارجي. كما نشر دراسةرابط خارجي حول تطوير بنية تحتية لثاني أكسيد الكربون ومخططات لأنابيب في أوروبا، والتي من شأنها أن تحلّ محلّ الشاحنات والقطارات في عملية نقله. ولم تُدرج سويسرا ضمن الخطط الأوروبية الجديدة لتطوير بنية تحتية لثاني أكسيد الكربون، ممّا جعل مازوتي يشعر بخيبة أمل. 

وفي هذا الصّدد، يعلّق مازوتي قائلاً: “من المحزن حقاً أن نرى أنابيب الغاز تمرّ حول سويسرا لأننا لا نملك تعاونًا في هذه الأمور على المستوى المناسب. لا يمكننا القيام بهذه الأمور بمفردنا. يجب على السويسريين.ات التعاون بهذا الشأن مع أوروبا”. 

تخزين ثاني أكسيد الكربون تحت أراضي سويسرا؟ 

من جهتها، تقوم السلطات السويسرية، ولكن بوتيرة أبطأ، بمتابعة العمل على خطط تهدف إلى احتجاز وتخزين الكربون محلياً. حيث تمّ تخصيص مستودع عميق مستخدم سابقًا في شمال سويسرا للتخلّص من النفايات الإشعاعية، كموقع مستقبلي لتخزين ثاني أكسيد الكربون. ومن الممكن أن تبدأ التجارب الأولية في عام 2030. لكنّ إمكانية تخزين ثاني أكسيد الكربون في سويسرا تبقى منخفضة بوجه عامّ. ويوجد برنامج وطني لاستكشاف إمكانية التخزين تحت الأرض، يقوم بمزيد من التحري بهذا الشأن. غير أنّ المكتب الفدرالي للطاقة يعترفرابط خارجي بأنه لن يتمّ تشغيل مواقع التخزين قبل 15 إلى 20 عاماً. 

في مرحلة أولية، وحتى عام 2030، تخطّط السلطات السويسرية لتعزيز خيارات تخزين ثاني أكسيد الكربون في الخارج. وعلى المستوى التنظيمي، تعمل الحكومة على وضع حجر الأساس، أي تطوير وتنفيذ القوانين والسياسات اللازمة، للمضي قدماً بهذا المشروع. فبعد تعديل بروتوكول لندن في عام 2009، أصبح بإمكان سويسرا منذ شهر يناير المنصرم، تصدير ثاني أكسيد الكربون للتخزين في تكوينات جيولوجية تحت قاع البحر. وقد وقّعت الدولة الواقعة في جبال الألب اتفاقيات لتطوير تقنيات تخزين الكربون في السويد وهولندا وآيسلندا، ولا تزال المفاوضات بهذا الشأن مستمرّة مع النرويج. 

“تقنيات الانبعاثات السلبية (NETs) واحتجاز الكربون وتخزينه (CCS)”

تعتبر التقنيات اللازمة لاحتجاز ثاني أكسيد الكربون أو إزالته وتخزينه بشكل دائم حيوية لخفض مستويات الكربون في الغلاف الجوي. وتعمل تقنية احتجاز الكربون وتخزينه (CCS) على احتجاز وتخزين ثاني أكسيد الكربون الناتج عن الوقود الأحفوري والعمليات الصناعية في مرافق مثل محطات معالجة النفايات لتقليل الانبعاثات، في حين تركّز تقنيات الانبعاثات السلبية (NETs) على إزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي بشكل دائم. 

وتشمل تقنيات الانبعاثات السلبية، من بين أمور أخرى: التحريج وإعادة التحريج، وإدارة الأراضي لزيادة وتثبيت الكربون في التربة من خلال إضافات مثل الفحم الحيوي، وإنتاج الطاقة الحيوية مع احتجاز الكربون وتخزينه أو ما يشار إليه اختصاراً بـ (BECCS)، وتحسين العوامل المناخية، والاحتجاز المباشر لثاني أكسيد الكربون من الهواء الطلق مع تخزينه (DACCS)، وتخصيب المحيطات لزيادة ثاني أكسيد الكربون. 

ووفقاً للهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC)، فإن تحقيق أهداف اتفاق باريس سيتطلب جهوداً عالمية بوتيرة سريعة جداً، بغية التقدم في تقنية احتجاز الكربون وتخزينه، وتقنية الانبعاثات السلبية، بالإضافة إلى تقليل كبير في انبعاثات الغازات الدفيئة. 

وفي رسالة إلكترونية، يقول روبن بويل، المتحدث باسم المكتب الفدرالي للبيئة، إنّه قد “أصبح بإمكان الشركات في سويسرا الآن، استخدام هذا الخيار كجزء من اتفاقيات القطاع الخاص، مع مزودين.ات أجانب وأجنبيات لتخزين ثاني أكسيد الكربون، كما هو الحال في بحر الشمال”. 

ويمكن للمشاريع المدعومة من قبل “مؤسّسة كلايمت سنت” (Climate Cent Foundation)*، والتي أُسّست من قِبل مجتمع الأعمال السويسري بهدف ضمان حماية فعالة للمناخ، أن تستفيد من ذلك. وينطبق الأمر على قطاع صناعة معالجة النفايات، الذي التزم باحتجاز ثاني أكسيد الكربون، بحلول عام 2030، في إطار اتفاقية صناعية مع الحكومة الفدرالية. كما ستتمكن الشركات السويسرية المشارِكة في نظام تداول الانبعاثات في الاتحاد الأوروبي، مثل الشركات المنتجة للأسمنت، من احتساب ثاني أكسيد الكربون المحتجز والمخزن في قاع البحر اعتباراً من عام 2025. 

ويحثّ ناثان سولوثورنمان السلطات السويسرية على توخّي الحذر من الاعتماد المبكّر والمكثف على هذه التقنية. كما يحذّر من أنّ الاندفاع نحو تقنيات احتجاز الكربون وتخزينه، قد يؤدّي إلى حدوث ما يسمّى بـ “أثر الارتهان” (Lock-in effect)، الذي يعني التزاماً طويل الأمد، حتى لو ظهرت بدائل أكثر فعالية من حيث التكلفة وأكثر استدامة لاحقاً. 

ويختتم بالقول إنه “سيتمّ إجراء استثمارات كبيرة في بنية ثاني أكسيد الكربون التحتية ولن تكون هناك إمكانية العودة إلى الوراء”. 

** تُستثمر أموال هذا البرنامج من ناحية في تمويل مشاريع في مجال تكنولوجيات الانبعاثات السلبية التي تُنفذ في سويسرا وخارجها. ومن ناحية أخرى، تمول برامج حماية المناخ في الخارج التي يمكن احتساب نتائجها في مجال التخفيف من الانبعاثات وفقاً للمبادئ المعترف بها دولياً، وتسجلها سويسرا في حسابها في سبيل تحقيق هدفها في خفض الانبعاثات. 

ترجمة: جيلان ندا

مراجعة: أمل المكي