מדענים מחפשים פתרונות חדשניים לשינוי אקלימי באמצעות תהליך הרי געש
מחקרי שינוי אקלימי מגייסים כעת טכנולוגיות מתקדמות כדי להאיץ ולייעל את תהליך הפחתת גזי החממה, בזמן שהטמפרטורות העולמיות ממשיכות לעלות. בעוד שמשקעים של אנרגיה מתחדשת, תחבורה חשמלית וייעור נרחב נחשבים לאפיקים החשובים ביותר, חוקרים מגלים התעניינות חדשה במקצת מפתיעה: הרי געש פעילים. תגליות עדכניות הקשורות לפעילות געשית יצרו התעניינות מחודשת באפשרות שיש להפחית את הפליטות הסביבתיות באמצעות תהליכים געשיים שיבואו לידי ביטוי גם במיהול החומרים המסוכנים מתחת לפני הקרום, או אולי אף להפוך חלק מתהליכי סילוק הפולטים לאקולוגיים באופן טבעי ולטווח הארוך.
מדוע החוקרים חוזרים ולומדים על הרי געש?
הרי געש מאז ומתמיד שיחקו תפקיד מרכזי במערכת האקלימית של כדור הארץ. בהתפרצויות אדירות הם משחררים לאטמוספירה גזים כמו דו תחמוצת הסולפורה, פיח, פחמן דו-חמצני ואדי מים. חלק מההתפרצויות גורמות להשהיית זמנית של ההתחממות הגלובלית מכיוון שהחומרים הגזיים, כדוגמת אדי הסולפורה, משקפים קרינת שמש ומונעים מהחום להגיע כדוגמה.
אולם, לאחרונה הבחינו החוקרים בתופעה חדשה הקשורה בהתפרצויות געשיות – שם, בהתפרצויות כמו זו של הוולקאן הונגה טונגה, נוצרות תגובות כימיות שיכולות לתרום לנזק של מתאן באטמוספירה. מתאן, אחד מחלקי גזי החממה המסוכנים ביותר, מכיל הרבה יותר חום מאשר פחמן דו-חמצני בטווח הקצר. תגלית מפתיעה זו הפכה את המדענים לחושבים מחדש על תפקידם של הרי געש במערכת האקלים, לא כמשחררי גזים בלבד, אלא גם כמעודדי תגובות כימיות שמטרתן להפחית את רמות הפוטנציאל המסוכן של גזים באטמוספירה.
החוקרים סבורים כי העשן והגזים שהתפרצותם של הרי געש יוצרים עשויים להפעיל תגובות שיגבירו את הייצור של רדיוקלים היירוקסיל (אלו הם חומרים כימיים הפועלים בטבע לפירוק מזהמים ומתאן באטמוספירה). תפקיד זה מכונה לעיתים כ"מערכת הניקוי של האטמוספירה". אם יצליחו להבין טוב יותר כיצד הרי געש מעוררים תגובות אלו, תיתכן האפשרות לפתח מערכות מלאכותיות המחקות תהליכים כימיים של הרי געש, שישפרו את היכולת שלנו להפחית גזי חממה באטמוספירה.
מדוע מתאן חשוב כל כך לשינוי אקלימי?
בעוד שדו תחמוצת הפחמן מקבלת את מירב תשומת הלב במסגרת דיוני שינוי אקלימי, מתאן הוא אחראי להשפעות חוויית ההתחממות בטווח הקצר. חוקרים מעריכים כי מתאן מחזיק כ-80 פעם יותר חום מפחמן דו-חמצני בטווח של שניים עשר עשרות שנים. מקורות המרכזיים של מתאן כוללים:
- תעשיית הנפט והגז
- חוות בעלי חיים
- כריתת פחם
- אתרי פחת ומתקני אחסון פסולת
- ביצות ומערכות מים רטובות
בניגוד ל-F.co2, שמתפרק באטמוספירה לאורך מאות שנים, מתאן מתפרק במהירות רבה יותר, ותמורה להפחתת פליטותיו תוכל להשפיע במהירות על שיפור המצב הסביבתי. לכן, מחקרי ההתחממות הקשורים בשחרור מתאן באמצעות תהליכים געשיים זכו לתשומת לב רבה. אם יוכלו המדענים לשכפל באופן בטוח תגובות תרמיות באטמוספירה שמטרתן לקטול מתאן, זה עשוי להפוך לאחד הכלים המרכזיים בעתיד להפחתת ההתחממות הגלובלית.
מהו תהליך לכידת פחמן באמצעות הרי געש?
בעוד מחקרי הפחתת מתאן עדיין בשלבי פיתוח, תהליך הוכח במעבדה ובפרויקטים מעשיים – לכידת פחמן באמצעות הרי געש. תהליך זה נעשה באמצעות שימוש באבן בזלת שנוצרה כתוצאה מקידוח לבה שהתקררה והתחממה מחדש, ומכילה מינרלים כמו סידן ומגנזיום, אשר מגיבים באופן טבעי עם דו-חמצן הפחמן. פעולת ההזרמה של דו-חמצן אל תוך שכבות האדמה המכילות בזלת גורמת לתגובות כימיות המהוות את תהליך הקרוי "קארבונציה מינרלית", בו הגז הופך למינרלים קושרים הקשורים בסלע עצמו, ולא נשאר בצורה של גז באטמוספירה.
במחקרי פיתוח, שיטה זו נתפסת כבעלת פוטנציאל רב כי היא מובילה לאחסון קבוע של הפחמן בצורה וגטטיבית, עם סיכון נמוך לדליפות והשקעה בה לא נושאת תוצאות שליליות מבחינה סביבתית. השיטה מבוססת על תגובות כימיות טבעיות שמתרחשות בתוך כדור הארץ, ומאפשרות סילוק של פחמן בצורה יציבה לאורך זמן.
פרויקט הקרבפיקס באיסלנד מוביל את המגמה
הפרויקט הבולט ביותר בתחום זה הוא הפרויקט הקרבפיקס באיסלנד, שנחשב לאחד המפורסמים בעולם. המערכת מצליחה ללכוד פחמן דו-חמצני שמגיע מנקודות תעשייתיות או משיטות בלחיצה ישירה מהאטמוספירה. הגז מתערבב במים, ומוזרם לעומק למאגרי בזלת במטרה להימנע מבעיות דליפה. בהתחלה חשבו שייקח מאות שנים להפוך את הפחמן למינרל קושרי, אך בחיפושים ובהערכות מעודכנות התגלה שההמרה מתבצעת בתוך כמה שנים בודדות בלבד.
מנתוני הקרבפיקס ועוד פרסומים מהתחום הסביבתי, יותר מ-95% מהפחמן שנוזר ומגיע לאתרי ההליך הופך למינרלים הרבה יותר מהר מהצפוי. הפרויקט הוכיח כי שיטה זו היא אפשרות יעילה ואמינה להפחתת גזי החממה באופן יציב וקבוע. איסלנד מתאימה במיוחד מבחינה גאולוגית לאמץ שיטה זו הודות לפעילות הוולקנית הרווחת וליכולות אנרגיה מתחדשת, כולל טרמית. שותפויות עם חברות כמו Climeworks מאפשרות גם להפיק תועלת משיטות ללכידת פחמן ישירות מהאטמוספירה לפני שמוזרמים אל תוך הקרום הגאולוגי.
לעוד קריאה: איך מיקרופלסטיק באוויר תורמים לשינוי אקלימי ולהתחממות האטמוספירה
יתרונות פתרון אקלימי בהשראת הרי געש
החוקרים רואים כמה יתרונות אפשריים בטכנולוגיות בהשראת תהליכים געשיים:
1. אחסון קבוע של פחמן
בניגוד לשיטות אחסון אחרות המותירות את הפחמן בצורת גז באדמה, לכידת הפחמן באמצעות הרי געש הופכת אותו למינרלים מוצקים.
2. סיכון נמוך לדליפות עתידיות
לאחר שהפחמן נקשר לסלעים, הסיכון לדליפות מצטמצם מאוד, ומאפשר שמירה לאורך זמן.
3. השפעה מואצת של שיפור אקלים באמצעות הפחתת מתאן
טכנולוגיות להפחתת מתאן עשויות לבוא לידי ביטוי בשפיעו על ההתחממות במהירות רבה יותר מאשר הפחתת פחמן דו-חמצני בלבד.
4. תהליכים גיאולוגיים טבעיים
המערכת מתבססת על תגובות שמתרחשות בטבע בתוך כדור הארץ, בלי צורך בטכנולוגיות מסובכות ומכבידות.
5. גיבוי לתעשיות קשות להפחתה
תעשיות כמו בטון, פלדה ותעופה עשויות להשתמש בעתיד בטכנולוגיות לכידת פחמן כפיצוי על פליטות שפוגעות בסביבה ואידיאליות לשילוב באסטרטגיות צרפתיות ומתקדמות לשינוי אקלימי.
מהם האתגרים שעדיין צריכים למצוא מענה במחקרים?
למרות ההתלהבות המושרת, מדענים מזהירים כי טכנולוגיות אלו עדיין נמצאות בשלבים מוקדמים ומצריכות פתרונות לבעיות מורכבות:
עלויות גבוהות
מערכות לכידת פחמן ישירות מהאטמוספירה והחדרתן לתוך תת הקרום דורשות השקעות גדולות מבחינה כלכלית ותפעולית.
דרישות אנרגיה ניכרות
הפעלת תהליכים אלו צורך מגוון עצום של משאבים, כולל אנרגיה ואמצעי תשתית מורכבים.
הגבלות גאוגרפיות
הטכנולוגיה הרבה יעילה באזורים בהם קיימות שכבות בזלת פוריות, אך לא בכל מקום בעולם יש גיאולוגיה מתאימה.
שימוש במים
חלק משיטות הקרבלה דורשות כמויות גדולות של מים לתהליך ההזרמה והתגובות הכימיות.
אי וודאות מדעית
תגובת ההתפרצויות הוולקאניות והכימיה לסילוק מתאן באטמוספירה עדיין לא נחקרו לעומק, והמדענים אינם בטוחים אם ניתן לשכפל תהליכים אלו בבטחה וביעילות כלל עולמית.
טכנולוגיות נוספות מבוססות טבע לשינוי אקלימי
מחקרי ההשראה מווולקניים הם רק חלק ממאמץ רחב יותר לפיתוח פתרונות אקלימיים טבעיים. טכנולוגיות נוספות הנמצאות במחקר והפיתוח כוללות:
- העצמת תהליכי חמצון במינרלים באמצעות שבבי אבן
- מערכות לסילוק פחמן מהאוקיינוסים
- יעור מחדש ושיקום יערות
- שימוש בפחם אורגנוליצי ליצירת ביו-שרפים ומנגנוני אחסון פחמן טבעיים
- קיבוע פחמן בקרקע
רבים מן המומחים סבורים כי לא קיימת בשלב הראשון טכנולוגיה בודדת שתוכל לפתור את משבר השינוי האקלימי. במקום זאת, אבני היסוד של האסטרטגיות העתידיות יכללו שפעול מפורץ של תרומות מגוונות, המשלבות הפחתת הפלטות עם תהליכי סילוק פחמן שיבצעו את המערכת כולה.
מה הפוטנציאל של מחקר הוולקני לעיצוב מדיניות אקלימית בעתיד?
הגברה של ההכרה במורכבות תהליך הוספת הפחמן לסביבת כדור הארץ מובילה את הממשלות והחוקרים להבין כי הפחתת גזי החממה בלבד לא די. מחקרים קודמים מצביעים על כך שלמעשה, חייבים לכלול תהליכי סילוק פחמן כחלק בלתי נפרד משתי אסטרטגיות אלו כדי להשיג את היעדים של הסכם פריז ומדינות מובילות בעולם שואפות לקיימות אקולוגית.
ארגוני מחקר כמו הוועדה הבינלאומית לשינוי אקלימי, וכן מחקרים שפורסמו בכתבי עת מובילים מצביעים על כך שהדגמיות של התפרצויות געשיות עשויות לגלות תהליכים אטמוספיריים חדשים שלא היו מוכרים עד כה. תגליות אלו תורמות למחשבה מחודשת על ההשפעות של תהליכים טבעיים של כדור הארץ על שחרור ופיקוח של גזי חממה, ומסייעות לעיצוב מדיניות שתתמוך באסטרטגיות הרכבת מערכות פעולה משולבות ומושכלות יותר.
הרי געש עשויים להחזיק פתרונות בלתי צפויים למשבר האקלים
הרי געש לרוב נתפסים כמסוכנים ומזיקים, בעקבות פיצוצים, גזים מטרידים, רעידות אדמה והתפרצויות הרסניות. אך, מחקרים אחרונים מצביעים על כך שהם גם עשויים להחזיק במפתח לפתרון המשבר הגלובלי. מפעלי לכידת פחמן הוולקניים כבר מראים כיצד ניתן להוסיף ולשמר את הפחמן במקורות טבעיים שביולוגיים וגיאולוגיים. במקביל, מחקרי ההתפרצויות הוולקניות שמטרתם לשפר את יכולת סילוק המתאן באטמוספירה משדרים תמונה חדשה של עולם שמבין טוב יותר את תפקידי הטבע לטובת המאבק בהתחממות הגלובלית.
בעוד שהיכולות הטכנולוגיות עוד בשלב הפיתוח, הכיוון ברור: מיצוי ושימוש בתהליכים גיאולוגיים טבעיים כחלק מפתרונות אקלימיים גלובליים. מדענים ממשיכים לבדוק האם שיטות בהשראת הרי געש יכולות להתאים למטרה של הרמת רמת המוכנות והקנה המידה של התהליכים הטבעיים, כדי לתרום לשגשוג ולהתמודדות עם אתגרי העתיד.
שאלות נפוצות
איך הוולקנים תורמים במאבק בשינוי אקלימי?
מחקרים מנסים להבין כיצד הכימיה הגעשית יכולה לסייע בהפחתת מתאן מהאטמוספירה ואיך סלעי בזלת וולקניים יכולים לקבע קבוע של דו-חמצן הפחמן באדמה.
מהו תהליך לכידת הפחמן התווקא בתוך הרי געש?
זהו תהליך בו משאירים את הפחמן הדו-חמצני בתוך שכבות בזלת, שם הוא עובר תגובות כימיות שמקשרות אותו למינרלים קושרים את הפחמן הסלעי במקום להיות מזהם באטמוספירה.
מדוע מתאן מסוכן כל כך לסביבה?
כפי שצוין, מתאן תופס חום רב יותר מפחמן דו-חמצני בטווח הקצר, ולכן תגובתו במהירות להפחתת מתאן תוכל לתרום להפחתת ההתחממות ומוכנות להתמודד עם השפעות שינוי אקלימי קשות יותר.
