يبحث علماء المناخ منذ فترة طويلة عن طرق لإزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي دون التسبب في مزيد من الضرر للمحيطات. والآن، تقدم تجربة ميدانية جديدة تنطوي على “الرمال الخضراء” المصنوعة من معدن الزبرجد الزيتوني تفاؤلاً حذراً بشأن مستقبل إزالة الكربون البحري.
يقول الباحثون الذين يقفون وراء واحدة من أولى تجارب التجوية البحرية المعززة للصخور في العالم الحقيقي إن التجربة لم تُظهر أي ضرر يمكن اكتشافه على النظم الإيكولوجية البحرية، وهو مصدر قلق رئيسي يحيط بمشاريع الهندسة الجيولوجية في المحيطات. وقد تمثل هذه النتائج خطوة مهمة في المجال المتنامي لإزالة ثاني أكسيد الكربون البحري (mCDR)، والذي يهدف إلى استخدام الكيمياء الطبيعية للمحيطات لحبس الكربون في الغلاف الجوي لآلاف السنين.
ما هي “الرمال الخضراء” وكيف تعمل؟
إن “الرمال الخضراء” المستخدمة في التجربة مصنوعة من الزبرجد الزيتوني المسحوق ناعماً، وهو معدن سيليكات حديد المغنيسيوم الموجود بشكل طبيعي والموجود عادة في وشاح الأرض. عندما يتفاعل الزبرجد الزيتوني مع مياه البحر، فإنه يزيد من القلوية تدريجيًا، مما يساعد المحيط على امتصاص المزيد من ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي.
تحاكي هذه العملية التجوية الجيولوجية الطبيعية التي تحدث عادةً على مدى ملايين السنين. ويحاول العلماء تسريع هذه العملية للمساعدة في مواجهة ارتفاع الانبعاثات العالمية وتفاقم تحمض المحيطات.
مع امتصاص المحيطات لكميات متزايدة من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، تصبح مياه البحر أكثر حمضية. ويهدد هذا التحول الكيميائي الشعاب المرجانية والكائنات الحية المكونة للأصداف ومجتمعات العوالق والشبكات الغذائية البحرية الأوسع نطاقاً. ومن خلال زيادة قلوية المحيطات، يأمل الباحثون في إزالة الكربون وتقليل الإجهاد الناتج عن التحمض.
يبدو هذا المفهوم واعدًا على الورق، لكن علماء البحار والجماعات البيئية حذروا مرارًا وتكرارًا من أن تغيير كيمياء المحيطات على نطاق واسع يمكن أن يؤدي إلى عواقب بيئية غير مقصودة. وحتى وقت قريب، كانت معظم الأدلة تأتي من المحاكاة المختبرية وليس من اختبارات المياه المفتوحة.
أول تجربة ميدانية واسعة النطاق
في عام 2022، أجرى العلماء تجربة ميدانية رائدة على شاطئ في ساوثهامبتون بنيويورك، حيث تمت إضافة رمال الزبرجد الزيتوني إلى بيئة ساحلية لمراقبة كيفية استجابة النظم البيئية القاعية بمرور الوقت. راقب الباحثون الكائنات البحرية وكيمياء الرواسب وتراكم المعادن النزرة المحتملة لمدة عام تقريبًا.
ووجدت الدراسة أن وفرة الأنواع والتنوع البيولوجي عادا في نهاية المطاف إلى مستويات خط الأساس في غضون شهرين تقريباً بعد النشر. كما أبلغ الباحثون أيضًا عن عدم وجود دليل على تراكم خطير للمعادن مثل النيكل أو الكروم أو الكوبالت أو المنجنيز، والتي يمكن أن تحدث بشكل طبيعي في معادن الزبرجد الزيتوني.
ووفقًا للنتائج المنشورة، بدت التحولات التي لوحظت في المجتمعات البحرية متسقة مع التقلبات البيئية العادية وليس مع الأضرار المباشرة المرتبطة بالزيتون. وخلص المؤلفون إلى أن التجربة لم تسفر عن “أي آثار ضارة يمكن اكتشافها” على النظم الإيكولوجية البحرية القاعية على مدى فترات زمنية موسمية.
وعلى الرغم من أن العلماء يؤكدون على أنه لا تزال هناك حاجة إلى دراسات أكبر وأطول أمدًا، إلا أن التجربة تمثل واحدة من أولى مجموعات البيانات البيئية الواقعية التي تدعم الجدوى البيئية للتجوية البحرية المعززة للصخور البحرية.
تجربة موازية لتعزيز قلوية المحيطات
وفي الوقت نفسه، كانت هناك تجربة رئيسية أخرى تختبر تعزيز قلوية المحيطات في عرض البحر في خليج مين. وفي ذلك المشروع، قام علماء من معهد وودز هول لعلوم المحيطات بإطلاق ما يقرب من 65000 لتر من هيدروكسيد الصوديوم القلوي في مياه البحر أثناء رصد امتصاص الكربون والأحياء البحرية.
وقد أظهرت التجربة امتصاصًا للكربون يمكن قياسه في غضون أيام، حيث قدّر الباحثون ما بين 2 و10 أطنان من ثاني أكسيد الكربون الذي تمت إزالته في البداية وربما يصل إلى 50 طنًا بمرور الوقت. والأهم من ذلك، لم يُبلغ العلماء عن أي تأثيرات قابلة للقياس على العوالق أو الميكروبات أو يرقات الأسماك أو يرقات جراد البحر خلال فترة الرصد.
وقد ساعدت أنظمة الرصد المتقدمة، بما في ذلك الطائرات الشراعية المستقلة تحت الماء، وأجهزة الاستشعار العائمة، وأجهزة تتبع الصبغة، وملاحظات الأقمار الصناعية، الباحثين على تتبع حركة عمود القلوية وتخفيفه في الوقت الحقيقي.
بالنسبة للباحثين البحريين، أظهر المشروع أنه يمكن رصد تجارب كيمياء المحيطات التي يتم التحكم فيها بعناية بدقة أكبر بكثير مما كان يخشاه النقاد في البداية.
لماذا لا يزال علماء البحار حذرين
على الرغم من النتائج المشجعة، لا تزال الهندسة الجيولوجية للمحيطات مثيرة للجدل إلى حد كبير.
ويجادل المنتقدون بأن الدراسات الميدانية قصيرة الأجل لا يمكنها التنبؤ بشكل كامل بما يمكن أن يحدث إذا تم توسيع نطاق هذه التقنيات إلى مستويات صناعية عبر السواحل أو مناطق المحيطات بأكملها. وقد أثارت الجماعات البيئية مخاوف بشأن الآثار البيئية التراكمية، وتحديات الحوكمة، وخطر الاعتماد بشكل كبير على إزالة الكربون بالتكنولوجيا بدلاً من الحد من انبعاثات الوقود الأحفوري.
يقر العلماء المشاركون في المشاريع بهذه المخاوف.
لاحظ الباحثون أيضًا أن الفعالية المناخية الكاملة لهذه الطرق تعتمد على انبعاثات دورة الحياة. فإنتاج المواد القلوية وطحنها ونقلها يتطلب طاقة، ويجب حساب هذه الانبعاثات قبل تحديد صافي فائدة إزالة الكربون.
ومع ذلك، يعتقد العديد من خبراء المناخ أن أبحاث إزالة الكربون البحري أصبحت ضرورية بشكل متزايد مع ابتعاد أهداف المناخ العالمي عن متناول اليد.
تخزن المحيطات بالفعل ما يقرب من 40 ضعف الكربون أكثر من الغلاف الجوي وتمتص أكثر من ربع انبعاثات ثاني أكسيد الكربون البشرية سنويًا. ويمكن أن يصبح تعزيز هذه القدرة الطبيعية في نهاية المطاف جزءًا من استراتيجية أوسع نطاقًا للتخفيف من آثار تغير المناخ إلى جانب خفض الانبعاثات والطاقة المتجددة واستعادة الموائل.
ما يعنيه ذلك بالنسبة للغواصين والصناعة البحرية
بالنسبة لمجتمع الغوص، يسلط البحث الضوء على هشاشة ومرونة النظم الإيكولوجية البحرية.
فالشعاب المرجانية السليمة وموائل المحار والعوالق المرجانية معرضة بشدة لتحمض المحيطات. في مناطق مثل البحر الأحمر، حيث تدعم الشعاب المرجانية التنوع البيولوجي والسياحة والاقتصادات المحلية، فإن أي تكنولوجيا قادرة على إبطاء التحمض قد تجذب اهتمامًا متزايدًا في السنوات المقبلة.
ومع ذلك، من المرجح أيضًا أن يظل الغواصون ودعاة الحفاظ على البيئة البحرية من بين أقوى المدافعين عن الرقابة الدقيقة. فالمحيطات ليست مجرد نظام لتخزين الكربون، بل هي نظام بيئي حي لا يزال تعقيده غير مفهوم بالكامل.
لا تثبت التجارب الأخيرة أن الهندسة الجيولوجية البحرية جاهزة للنشر العالمي. ما توفره هذه التجارب هو شيء افتقر إليه الباحثون لسنوات: دليل ميداني مبكر على أن تجارب قلوية المحيطات المدارة بعناية قد تكون ممكنة دون حدوث ضرر بيئي فوري يمكن قياسه.
في الوقت الحالي، رسالة العلماء واضحة: سيكون من الضروري إجراء المزيد من الأبحاث، والمزيد من الشفافية، والمزيد من الرصد قبل أن تنتقل الرمال الخضراء وتعزيز قلوية المحيطات من العلوم التجريبية إلى سياسة مناخية واسعة النطاق.
محسن نبيل هو مؤسس ورئيس تحرير مجلة دايفنچرز. وهو مهندس ميكانيكي ومدرب غوص في البحر الأحمر، ويكتب عن سلامة الغوص والحفاظ على البيئة البحرية والاستكشاف تحت الماء والتطورات في صناعة الغوص العالمية. يعمل من خلال مجلة دايفنچرز على الربط بين الغواصين والعلماء والمدافعين عن المحيطات مع تعزيز الغوص المسؤول وحماية المحيطات.
