التكنولوجيا لمواجهة التغيرات المناخية

آخر مبتكرات التكنولوجيا ستكون ضرورية لكي ينمو الاقتصاد العالمي بدون أن يكون سببا في تسارع وتيرة التغير المناخي.

منذ الثورة الصناعية، ارتبط النمو الاقتصادي باستهلاك الوقود الأحفوري وانبعاث كميات أكبر بدرجة غير مسبوقة من غاز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، وهو ما دفع العديد من العلماء والسياسيين إلى المطالبة حاليا بثورة تكنولوجية جديدة. وندرس هنا خيارات لتوليد الطاقة ووسائل المواصلات فضلا عن حلول علمية من أجل العودة لاستخدام ضوء الشمس أو التخلص من غاز ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي.

الطاقة

الوقود نبذة مزايا تحفظات القابلية للاستمرار
الفحم النظيف
الفحم النظيف
هناك نطاق من الوسائل التكنولوجية لمعالجة الفحم قبل استخدامه وذلك من أجل تقليل الانبعاثات أو حرق الفحم بصورة أكثر كفاءة أو السيطرة على انبعاثات الكربون وتخزينها. هو الوقود الأحفوري الأكثر توافرا والذي يتم توزيعه على نطاق واسع. وهو يحافظ على الصناعة القائمة ويستفيد من البنية التحتية القائمة. يستهلك كمية أكبر من الفحم في إنتاج كل كيلوواط/ساعة وذلك مقارنة مع الطاقة المستخرجة من الفحم الطبيعي. وينتج بعض الملوثات مثل المعادن الثقيلة. والفحم من الموارد الطبيعية المحدودة. هناك تجارب على نطاق صغير قيد الإعداد. توجد حاجة لاستثمار ضخم يبلغ حجمه ثلاثة تريليونات دولار بحلول عام 2050 . التكلفة المتوقعة: 5-13 سنت لكل كيلوواط/ساعة (وهو ضعف السعر باستخدام الفحم العادي).
الحرارة الجوفية
الحرارة الجوفية
تستخدم الصخور الساخنة بطبيعتها أو الفروق في درجات الحرارة أسفل سطح الأرض لتسخين الماء بصورة مباشرة أو تحريك التوربينات. تعتبر مصدرا متجددا للطاقة بصورة دائمة في بعض المواقع. لها كفاءة عالية في تدفئة المساحات المأهولة. توفر صلاحية طويلة الأجل للأجهزة. الحرارة أسفل الأرض تتواجد في بعض المناطق فقط. الطاقة عرضة لأن "تجف" لسنوات. قد تبعث غازات سامة في بعض المناطق. تشكل حاليا أقل من واحد في المئة من الطاقة في العالم. الولايات المتحدة واستراليا تستثمران في وسائل تكنولوجية جديدة في هذا الإطار. التكلفة المتوقعة: 5-11 سنتات لكل كيلوواط/ساعة.
الطاقة النووية
nuclear
تستخدم الطاقة المنبعثة من عملية مخططة لشطر الذرات، ينجم عنها حرارة يتم حشدها لتحريك التوربينات. تجربة تاريخية وتكنولوجيا تطورت بصورة هائلة في هذا المجال. بوسع الطاقة النووية توفير الحرارة والكهرباء. وتتيح إمدادات وافرة من الوقود. ينظر إليها على انها تنطوي على مخاطرة. تلقى معارضة قوية من النشطاء في مجال البيئة. الوقود قد يشكل تهديدا أمنيا بتصنيع أسلحة. من المتوقع أن يتم التركيز عليها مجددا بعد بقائها في الظل لسنوات. بناء مفاعلات جديدة متأخر عن موعده. ثمة نزاع بشأن التكلفة. من أحد التقديرات للتكلفة: 4-8 سنت لكل كيلوواط/ساعة.
طاقة البحر
طاقة البحر
تستفيد من طاقة حركة المد والجزر أو التيارات أسفل سطح الماء أو الأمواج على الشاطئ والأمواج البعيدة. مورد كبير ومتجدد بصورة دائمة. طاقة المد والجزر منتظمة للغاية. يمكن الاستفادة منها سواء على نطاق صغير أو كبير. لا يوجد اتفاق بشأن ما هي أفضل الوسائل للحصول على الطاقة. المشروعات الكبيرة قد تؤثر على التدفق الطبيعي للمياه وكذلك على المد والجزر والنظم الإيكولوجية. من غير المتوقع أن يحدث الكثير في هذا الإطار قبل عام 2030 . وبما أن هناك غموضا بشأن التكنولوجيا، فان نطاق التكلفة واسع: 15-30 سنت لكل كيلوواط/ساعة (وهو ما يصل إلى أو ثلاثة أمثال الفحم).
طاقة الرياح
طاقة الرياح
تستخدم الرياح على الأرض أو في البحر لتحريك التوربينات. هناك تجربة كبيرة وصناعة وبنية تحتية تامة النمو في هذا المجال. الرياح مورد متجدد بصورة دائمة. يمكن توظيف طاقة الرياح في نطاق من أحجام المشروعات. الرياح مورد متقطع للطاقة. لا تتسم بالكفاءة في كل المناطق. مزارع الرياح تعوق إشارات الرادار وقد تسبب ضجيجا ويعتبر البعض انها قبيحة. تمثل الرياح حاليا حوالي واحد بالمئة من الإمداد العالمي للطاقة. الطاقة المولدة على الأرض أرخص من مثيلتها في البحر. الارتفاع الكبير في تكلفة تخزين الطاقة يعتبر عاملا معوقا. تكلفته منخفضة نسبيا: 7-14 سنت لكل كيلوواط/ساعة.
طاقة الشمس
طاقة الشمس
يتم تخزين الطاقة من ضوء الشمس، حيث يستخدم الضوء لتوليد الكهرباء بصورة مباشرة أو لتسخين سوائل لتحريك التوربينات. طاقة الشمس مورد متجدد بصورة دائمة، وهي أكثر الموارد الخالية من الكربون انتشارا. طاقة الشمس صامتة ولا تؤثر على البيئة المحلية. طاقة الشمس متقطعة، مثل الرياح والبحر. أنظمة توليد الكهرباء من أشعة الشمس تتسم بالتعقيد، بحيث انه إذا استخدمت على نطاق واسع فان المواد الكيماوية ستصبح نادرة. الولايات المتحدة تستثمر كثيرا في هذا المجال، بينما أوروبا تخطط لمشروع في أفريقيا. ما زالت التكلفة مرتفعة (13-35 سنت لكل كيلوواط/ساعة) لكن من المتوقع أن تنخفض. سعر الألواح الشمسية يتراجع بالفعل.
الطاقة الكهرومائية
الطاقة الكهرومائية
تولد الكهرباء من خلال إقامة سدود أمام المياه ودفع التيارات عبر التوربينات. تعتبر الاستراتيجية المتجددة الأكثر انتشارا. تتمتع بمكانة راسخة كمورد للطاقة على نطاق كبير. كما يمكن استخدامها لتخزين الطاقة إذا أديرت في الاتجاه المعاكس. تؤثر السدود على الأنظمة الايكولوجية وتشكل تهديدا للصحة العامة إذا انفجرت. قد تبقي على مواد متحللة تسبب تلوثا. واحدة من أرخص أشكال الكهرباء. التطور يركز على إنتاج طاقة كهرومائية محدودة. وتبلغ تقديرات التكلفة: 2-6 سنت لكل كيلوواط/ساعة.

وسائل المواصلات

وسائل المواصلات نبذة مزايا تحفظات القابلية للاستمرار
الهيدروجين
الهيدروجين
يمكن حرق الهيدروجين في محركات الاحتراق أو استخدامه لدفع خلايا الوقود التي تجمعها مع الأكسجين لتوليد الكهرباء. الهيدروجين نظيف – حيث ان الشيء الوحيد الذي يخلفه هو الماء النقي - وهو أكثر العناصر توافرا في الكون. إنتاج الهيدروجين يحتاج طاقة شديدة، ويستخدم غالبا الوقود الأحفوري أو الكتل الحيوية. طبيعة الهيدروجين باعتباره قابلا للاشتعال تزيد من مخاطر التخزين والنقل. من السابق للأوان تماما وضع تقدير دقيق للتكلفة. ويقول المجلس الوطني الأمريكي للأبحاث إن هناك حاجة لإنفاق 55 مليار دولار على الأبحاث والتطوير.
الكهرباء
الكهرباء
يمكن أن يعتمد النقل على الكهرباء المخزنة في البطاريات أو في أجهزة تخزين تنتمي للجيل المقبل ويطلق عليها المكثفات الفائقة. بسيطة من الناحية الميكانيكية، والمحركات الكهربائية الأحدث تتمتع بكفاءة عالية. يمكن استخدام شبكة الطاقة القائمة كقاعدة للبنية التحتية للشحن. هناك كثير من الأمور التي تعتمد على كمية الكهرباء المنتجة. باعتبار الكهرباء ناتجة من مورد غني بالكربون، ربما تزيد الانبعاثات الناجمة عن الكهرباء في مجملها على الانبعاثات الناجمة عن البنزين. التكلفة لكل ميل باستخدام الكهرباء أرخص بكثير من البنزين لكن تكلفة البطارية تجعل السيارات أغلى سعرا. تحتاج إلى بنية تحتية جديدة بالكامل.
الوقود الحيوي
الوقود الحيوي
هي أنواع الوقود التي تصنع من مادة نباتية أو مخلفات عضوية. يستخدم الإيثانول الحيوي، المستخرج من المحاصيل الغنية بالسكر مثل الذرة، في مكان الوقود. يمكن أن يستخدم الوقود الحيوي في السيارات العادية. والجيل الثاني من الوقود سيستفيد من النفايات الحيوية كالبذور والقشور. ويتطلب كذلك بنية تحتية جديدة تماما. الوقود الحيوي، المستخرج من المحاصيل بعد زراعتها وحصادها، يحرق الكربون بدرجة قد تكون أكبر مما تخزنه. الأرض الزراعية التي تستخدم في زراعة المحاصيل المستخدمة في إنتاج الوقود الحيوي يمكن استخدامها لزراعة الغذاء. السعر مقارنة بالبنزين يكون رخيصا أحيانا، وهو ما يعتمد على سعر النفط. يجب الأخذ في الحسبان التأثير على أسعار الغذاء.
البدائل
البدائل
تتضمن البدائل حرق أو تسخين مخلفات البلدية. والتسخين ينتج عنه غاز قابل للاحتراق أو زيت قابل للاحتراق، فضلا عن المزيد من الحرارة. الميزة الأكبر للعديد من أنواع الوقود البديل هي أنها تستفيد من شيء ما كان مصيره ليصبح مقالب القمامة. هذه البدائل ربما ينتج عنها نواتج من المخلفات الكثيفة. تتباين الكمية التي يتم تقليلها من ثاني أكسيد الكربون، وهو ما يعتمد على طريقة الاحتراق ونوع الوقود المستخدم. تكنولوجيا وقود المخلفات ما زال في مرحلة مبكرة من التطور، لكن الخبراء يقولون إن بوسعها منافسة أنواع أخرى من الوقود في غضون عشر سنوات.

الهندسة

يبحث العلماء عن أساليب لتعديل بيئة الأرض من أجل السيطرة على الاحتباس الحراري وذلك عن طريق العلم الجديد الذي يعرف باسم "هندسة المناخ".

درجة الحرارة

أحد أساليب القيام بذلك هو ببساطة عكس المزيد من ضوء الشمس الساقط على الأرض، بمعنى تغيير انعكاسية الأرض أو مقدار الضوء المنعكس عن الكوكب.

يمكن القيام بهذا باستخدام كمية كبيرة من عاكسات فضائية مرنة (1) تسبح في مدار حول كوكب الأرض.

وكبديل لذلك، يمكن نفث عدة أنواع من "رذاذ الستراتوسفير" في أعلى الغلاف الجوي (2) لعكس بعض الضوء في الفضاء.

وبوسع عاكسات مثبتة على الأرض (3) القيام بالمثل.

ثاني أوكسيد الكربون

هناك نهج آخر وهو التقليل المباشر الكربون في الغلاف الجوي والذي، ضمن أشياء أخرى، يؤدي إلى ارتفاع درجات الحرارة.

يمكن القيام بهذا من خلال "تسميد" المحيط، وذلك بتحفيز طحالب السطح - التي ستغرق في نهاية الأمر إلى قاع المحيط - على امتصاص الكربون.

ويمكن أن يوفر تعريض أسطح صخور الكربونات والسليكات في "أوضاع جوية محسنة" مكانا لاستيعاب الكربون.

وثمة اقتراح آخر يذكر على نحو متكرر هو سحب ثاني أكسيد الكربون من الهواء باستخدام "أشجار صناعية".

السيطرة على التغيرات المناخية

ويعقب ذلك تحويله إلى سائل وتخزينه في خزانات تحت الأرض.

وتقول مؤسسة المجتمع الملكي البريطانية للعلوم في تحليلها لتكلفة مجموعة من الاقتراحات مقارنة مع فعاليتها إنه لا يوجد نهج مضمون يجب اتباعه بمفرده

كحل لتغير المناخ.

ويبدو أن "رذاذ الستراتوسفير" يوفر أكثر فاعلية لأقل استثمار، ويمكن نشره قريبا، لكنه يشكل خطرا غير محدد على البيئة.

ومن المتوقع أن تكون التغييرات في مقدار الضوء المنعكس من سطح الصحراء أكثر تأثيرا من تسميد المحيط، لكن كل منهما قد يغير الأنظمة الايكولوجية الضعيفة بصور غير متوقعة.

BBC © 2014 البي بي سي غير مسؤولة عن محتوى المواقع الخارجية

يمكن مشاهدة هذه الصفحة بافضل صورة ممكنة من خلال متصفح يحتوي على امكانية CSS. وعلى الرغم من انه يمكنك مشاهدة محتوى هذه الصفحة باستخدام المتصفح الحالي، لكنك لن تتمكن من مطالعة كل ما بها من صور. من فضلك حاول تحديث برنامج التصفح الذي تستخدمه او اضافة خاصية CSS اذا كان هذا باستطاعتك