إطلاق العنان لإمكانات الطحالب: حل مستدام لاحتجاز الكربون

المقدمة

ثاني أكسيد الكربون، الغاز الذي أصبح سمعته سيئة بفعل تسخينه لكوكبنا، شهد مستويات نمو استثنائية في التركيز نتيجة للأسباب البشرية. حتى عام 2024، تم تسجيل تركيز ثاني أكسيد الكربون بواسطة المكتب الفلكي في المملكة المتحدة بحوالي 423 جزء في المليون. لا يوجد أي علامة تشير إلى أن هذا الاتجاه سيتغير في أي وقت قريب. ولذلك، يسعى العلماء والمهندسون والباحثون إلى إيجاد حلول تقلل من تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.

غالبًا ما تتضح أفضل الحلول مع مرور الوقت في الطبيعة. إحدى الحلول التي نالت اهتماما كبيرا في السنوات الأخيرة هي استخدام الطحالب لالتقاط الكربون. أظهرت هذه الدراسة المثيرة التي أجراها بول وآخرون في عام 2021 إمكانيات جديدة لمكافحة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون والتحول نحو مستقبل أخضر من خلال استغلال قوة الطبيعة.

دور الطحالب في امتصاص الكربون

الطحالب، وهي مجموعة متنوعة من الكائنات الفوتوسنثتية، تتمتع بالقدرة الفريدة على تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى أكسجين من خلال عملية التمثيل الضوئي. تحتوي على صبغات الكلوروفيل التي تسمح بتحويل ثاني أكسيد الكربون في وجود أشعة الشمس إلى أكسجين وجلوكوز. وقد قامت الطحالب بتحويل ثاني أكسيد الكربون لإنتاج الأكسجين والغذاء لآلاف السنين. استخدمت هذه العملية الطبيعية بسهولة لجذب العلماء لالتقاط وتخزين انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من مصادر مختلفة، مثل محطات توليد الطاقة والمرافق الصناعية.

على عكس طرق التقاط الكربون التقليدية التي تعتمد على تقنيات باهظة الثمن وتستهلك الطاقة، تقدم التقنية المبنية على الطحالب لامتصاص الكربون حلاً أكثر فعالية من حيث التكلفة والاستدامة اعتمادًا على نطاقها وغرضها. يتطلب تطوير هذا الحلا الماء وأشعة الشمس / الأشعة فوق البنفسجية وتوفير البيئة المثلى لتحسين الطحالب. من خلال استغلال القدرات الطبيعية للطحالب، تقلل هذه الطريقة ليس فقط من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ولكنها أيضًا تنتج منتجات فرعية قيمة يمكن استخدامها في صناعات مختلفة مثل صناعة مستحضرات التجميل والغذاء.

نظام امتصاص الكربون باستخدام الطحالب (بول وآخرون، 2021)

فوائد استخدام الطحالب في امتصاص الكربون

تسلط الدراسة التي أُجريت في الهند الضوء على عدة فوائد لاستخدام هذه العملية الطبيعية فيما يتعلق باحتجاز الكربون:

• عملية مستدامة: تحويل الطحالب لثاني أكسيد الكربون إلى أكسجين هو عملية طبيعية حدثت لآلاف السنين، لذا استغلال هذه الطريقة يعتبر مستدامًا ويمكن أن يوفر كفاءة عالية بتكلفة تشغيل منخفضة.

• كفاءة التحويل العالية: تظهر الطحالب معدل تمثيل ضوئي عالٍ ودورة نمو سريعة، مما يجعلها مثالية لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى كتلة حيوية.

• فقدانات الكربون الدنيا: تتميز أنظمة الطحالب بفقدانات كربونية دنيا وقدرتها على التكيف مع بيئات مختلفة، مما يجعلها طريقة مذهلة لامتصاص الكربون.

• تطبيقات متنوعة: كما تم ذكره سابقًا، يمكن استخدام الطحالب في مختلف الصناعات، بما في ذلك الصناعات الغذائية، ومستحضرات التجميل، والوقود الحيوي، والأسمدة الحيوية، بالإضافة إلى إزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي.

• تنقية البيئة: يمكن للطحالب المساعدة في تنظيف الملوثات عند تغذيتها بمياه الصرف الصحي.

مثال على إعداد مختبر للطحالب (https://spectrum.ieee.org/ai-could-power-algae-biofuel-growth)

تحديات استخدام الطحالب في امتصاص الكربون

كما هو الحال مع جميع الحلول، لا شيء يأتي بدون مشاكل:

• تكلفة رأس المال العالية: المال غالبًا ما يكون نقطة فاصلة بين النجاح والفشل للابتكارات الخضراء. في حالة أنظمة الطحالب، يمكن أن تكون تكلفة توسيعها لامتصاص الكربون على نطاق أوسع باهظة.

• متطلبات الطاقة العالية: إذا تم استخدام أنظمة الطحالب تحت أضواء فوق البنفسجية، يحتاجون إلى تشغيل الأضواء طوال الوقت. تحتاج الطحالب أيضًا إلى المواد الغذائية وتركيب مختلف لتراكم ثاني أكسيد الكربون بكفاءة، وهو ما قد يزيد من التكاليف التشغيلية.

• طلب المواد الغذائية: تتطلب أنظمة الطحالب كميات كبيرة من الفوسفور والنيتروجين. اعتمادًا على كيفية الحصول على المواد الغذائية، يمكن أن يكون تأمين الكميات اللازمة للمقياس التجاري تحدًّا.

• تحديات المناخ: تتأثر الطحالب بظروف الطقس التي تؤثر على قدرتها على امتصاص الكربون بشكل صحيح. تحتاج إلى ظروف مناخية مثالية لتكون في أفضل حالاتها.

• تحدي التوسيع: نظرًا لأن الطحالب تحتاج إلى ظروف قريبة من الكمال لتكون مُحسّنة، فإن إنتاج مثل هذه المشاريع على نطاق واسع والحفاظ على هذه الظروف ليس دائمًا ممكنًا.

الختام

لتلخيص الأمور، هذا النوع من الحلايا هو حلاً طبيعيًا وصديقًا للبيئة في الظروف المناسبة. لديه الكثير من الإمكانيات التي أظهرتها الدراسة، بما في ذلك أنه عملية طبيعية يمكن أن تنتج منتجات مفيدة نتيجة لنمو الطحالب. إنه أقل تعقيدًا من عمليات غير طبيعية. ومثل كل الحلول، فإنه ليس حلاً يناسب جميع الحالات، مما يعني أن القيود تُحدد من قبل التطبيقات الفعلية التي يمكن استخدامها فيها. يمكن أن يكون أداة مفيدة لتطبيقات صغيرة المقياس مثل امتصاص ثاني أكسيد الكربون بدلاً من مشاريع الصيانة الكبيرة على نطاق واسع. في كل الأحوال، أصبحت الآن أداة في المجموعة الأسلحة في معركة من أجل مستقبل أخضر ونظيف.

اشترك في نشرتنا الإخبارية