فائدة نشر الصخور المكسرة على الأراضي الزراعية: إزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي
تتم إزالة غاز ثاني أكسيد الكربون (CO₂) بشكل طبيعي من الهواء عندما يتفاعل مع أنواع معينة من الصخور. ويمكننا تسريع هذه العملية عن طريق سحق الصخور المناسبة ونشرها في الحقول الزراعية. يمكن لهذه الطريقة البسيطة، المعروفة باسم "تجوية الصخور المعززة"، أن تزيد بشكل كبير من معدل إزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي. تشير دراسات النمذجة إلى أنه يمكن إزالة مليارات الأطنان من ثاني أكسيد الكربون سنويًا إذا تم نشر هذه الصخور المسحوقة على الأراضي الزراعية على مستوى العالم. مع الانبعاثات الحالية المرتبطة بالطاقة عند 37 مليار طن سنويًا، فإن هذا يعني أن التجوية المعززة يمكن أن تساهم بشكل كبير في الوصول إلى انبعاثات صفرية صافية. وهناك حقل جديد ينشأ بسرعة للقيام بذلك. تستعرض هذه المقالة التجوية الصخرية وفعاليتها في إزالة الكربون من الغلاف الجوي الأرضي.
قراءة مقترحة
37 مليار طن سنويًا
هذا هو حجم انبعاثات الطاقة الحالية الذي يجعل أي تقنية قادرة على إزالة مليارات الأطنان من ثاني أكسيد الكربون ذات أهمية مناخية كبيرة.
ما هي التجوية الصخرية؟
تعتمد الفكرة على نثر صخور غنية بالكالسيوم أو المغنيزيوم فوق التربة كي تتفاعل مع ثاني أكسيد الكربون وتحوّله إلى أشكال أكثر استقرارًا، مع فوائد إضافية للتربة والمحاصيل.
كيف تعمل التجوية المعززة في الحقول
سحق الصخور المناسبة
تُستخدم صخور مثل البازلت، ويمكن الحصول عليها من الاستخراج المباشر أو كنواتج جانبية من التعدين وصناعة الحصى.
نشرها على التربة الزراعية
تُنثر الصخور المسحوقة باستخدام معدات زراعية مشابهة لتلك المستعملة عادة في توزيع الجير.
تفاعلها مع حمض الكربونيك
يذوب ثاني أكسيد الكربون في التربة مكوّنًا حمض الكربونيك، ثم يتفاعل هذا الحمض مع المعادن في الصخور.
تحويل الكربون إلى بيكربونات أو كربونات
ينتج عن التفاعل أشكال تحبس الكربون في التربة أو تنقله إلى المياه الجوفية والأنهار والبحر للتخزين الطويل الأمد.
تحسين خواص التربة
يمكن أن تساعد الصخور المسحوقة على معادلة الحموضة وتزويد التربة بعناصر غذائية مثل المغنيزيوم والكالسيوم والفوسفور.
أهمية القياس:
ولكن قبل أن ينجرف الجميع بعيدًا، من الأهمية بمكان أن نكون قادرين على قياس كمية ثاني أكسيد الكربون المحتجزة في الغلاف الجوي. ينبغي على كل من الصناعة والحكومات إجراء قياسات دقيقة بهدف الإبلاغ الفعال والتنظيم ورسم السياسات. في دراسة حديثة، قيس معدل احتجاز ثاني أكسيد الكربون في تربة زراعية استوائية. وتبين أنه منخفض في هذه التربة، على الرغم من التجوية الكبيرة. وهذا يعني أن نوع التربة يحتاج إلى دراسة متأنية عند تقدير معدل احتجاز ثاني أكسيد الكربون.
هل نقيس ذلك بشكل صحيح؟
تكشف المقارنات بين المواقع والدراسات أن تقديرات إزالة الكربون تختلف بشدة بحسب مكان التطبيق وطريقة القياس وخصائص التربة والصخور والنظام الزراعي.
مقارنة بين نتائج القياس والتقدير
| الموقع أو الحالة | معدل الإزالة | الملاحظة |
|---|---|---|
| الغرب الأوسط في الولايات المتحدة | حتى 2.6 طن CO₂/هكتار سنويًا | تقدير محتمل على مدى 4 سنوات مع تطبيق 50 طنًا من البازلت المسحوق لكل هكتار سنويًا |
| جزيرة جاوة في إندونيسيا | 2.8 طن CO₂/هكتار سنويًا | قريب من أعلى معدل طبيعي مُبلّغ عنه عالميًا |
| حقل قصب السكر في أستراليا | منخفض جدًا | قياسات البيكربونات والكربونات في التربة والمياه أظهرت إزالة محدودة رغم التطبيق بالمعدل نفسه على مدى 5 سنوات |
| نطاق التقديرات بين الدراسات | من 0.02 إلى أكثر من 10 أطنان CO₂/هكتار | التباين الكبير يعكس اختلاف الصخور والمناخ والتربة والزراعة ومدة التجربة وطريقة القياس |
في منطقة الغرب الأوسط في الولايات المتحدة الأمريكية، قُدرت معدلات إزالة ثاني أكسيد الكربون المحتملة بما يصل إلى 2.6 طن من ثاني أكسيد الكربون لكل هكتار سنويًا، على مدى فترة أربع سنوات. وكان هذا على أساس تطبيق 50 طنًا من البازلت المسحوق الناعم لكل هكتار سنويًا. هذا المعدل قريب من أعلى معدل طبيعي تم الإبلاغ عنه عالميًا، في جزيرة جاوة في إندونيسيا (2.8 طن من ثاني أكسيد الكربون لكل هكتار سنويًا). ولكن عندما طُبق البازلت المسحوق على أحد حقول قصب السكر في أستراليا، على مدى خمس سنوات بنفس المعدل، حصلنا على نتائج مختلفة تمامًا. أظهرت قياسات البيكربونات والكربونات في التربة والمياه معدلات منخفضة للغاية لإزالة ثاني أكسيد الكربون. نستنتج أنه، بشكل عام، تتباين نتائج التجارب المخبرية والحقلية تباينًا كبيرًا من دراسة إلى أخرى. في الحقيقة، تتراوح تقديرات إزالة ثاني أكسيد الكربون من 0.02 إلى أكثر من 10 أطنان من ثاني أكسيد الكربون لكل هكتار. قد يكون هذا التباين بسبب طبيعة الصخور المكسرة وطريقة تطبيقها، والمناخ، ونوع التربة، ونظام الزراعة، ومدة التجربة. يعتمد الرقم أيضًا على طريقة القياس المستخدمة. الأمر المؤكد هو وجود فجوة كبيرة بين احتجاز الكربون المقيس بشكل مباشر والكمية المقدرة بطرق أخرى.
دور التربة:
ربما يكون القياس المباشر لإزالة ثاني أكسيد الكربون عن طريق تحويله إلى بيكربونات وكربونات في التربة والمياه صعبًا ومكلفًا. حتى الآن، يتم ذلك بشكل أساسي في التجارب البحثية. أما ميدانيًا، في المشاريع واسعة النطاق، فتستعمل تقنيات أخرى، أسهل للمراقبة والإبلاغ، لتقدير إزالة ثاني أكسيد الكربون. تستخدم هذه التقديرات مزيجًا من النمذجة وتقديرات معدل التجوية. في دراسة أُجريت في البيوت الزجاجية تبين أن التناقض بين احتجاز ثاني أكسيد الكربون المقيس والمقدر يختلف كثيرًا بين تربة وأخرى. وعزي هذا التناقض إلى حد كبير إلى حموضة التربة. ففي التربة الحمضية، كانت التجوية ترجع في الغالب إلى الأحماض الأقوى من حمض الكربونيك؛ إذ يتفاعل الصخر المضاف بشكل تفضيلي مع هذه الأحماض الأقوى بدلاً من حمض الكربونيك، لذلك تحدث التجوية الصخرية، ولكن دون احتجاز الكثير من ثاني أكسيد الكربون.
كيف تغيّر حموضة التربة النتيجة
قد تتفاعل الصخور المضافة أساسًا مع أحماض أقوى من حمض الكربونيك، فتحدث التجوية دون أن يُحتجز الكثير من ثاني أكسيد الكربون.
نحتاج إلى فهم نوع التربة وتفاعلاتها بدقة، لأن نجاح التجوية وحده لا يكفي إذا لم يتحول الكربون إلى أشكال قابلة للتخزين الطويل الأمد.
لقد أصبح من الواضح بشكل متزايد أنه سيتعين إزالة الغازات المسببة للاحتباس الحراري من الغلاف الجوي إذا أردنا تجنب تغير المناخ الخطير، ويجب خفض انبعاثات الكربون. لكن هذه التخفيضات لن تكون كافية لتحقيق هدف الانبعاثات الصفرية بحلول عام 2050. لذا فإن إزالة الكربون يجب أن تساوي على الأقل الانبعاثات المتبقية. تتمتع التجوية الصخرية المعززة بإمكانيات كبيرة لإزالة ثاني أكسيد الكربون، لكن ليس لدينا بعد طرق قوية لقياس فعاليتها. هناك حاجة لفهم أفضل للتفاعلات في التربة التي تؤثر على إزالة ثاني أكسيد الكربون في أنواع مختلفة من التربة. قد نحتاج أيضًا إلى الاستمرار في قياس احتجاز الكربون بشكل مباشر حتى نثق بنتائج تقديرات أكثر ملاءمة.