تخزين ثاني أكسيد الكربون المعدني تحت السطح عبر حقنه المشترك مع مياه مُعاد تدويرها

تحويل مشكلة المناخ إلى صخور تحت الأرض

احتراق الوقود الأحفوري يطلق كميات هائلة من ثاني أكسيد الكربون (CO2) في الغلاف الجوي، مما يدفع تغير المناخ. إحدى الطرق الواعدة لمعالجة هذه المشكلة هي حجز ثاني أكسيد الكربون بأمان تحت الأرض لآلاف السنين. تُظهر هذه الدراسة كيف حول مهندسون في غرب السعودية الجافة تكويناً صخرياً بركانياً محلياً إلى إسفنجة طبيعية هائلة لاحتجاز CO2، مستخدمين قليلاً من المياه العذبة السطحية. يشير نهجهم إلى مسار عملي لخفض الانبعاثات في المناطق الجافة التي تستضيف بعض أكبر الملوِّثين الصناعيين في العالم.

تخزين الكربون كحجر، لا كغاز

تقوم العديد من مشاريع تخزين الكربون الحالية بحقن CO2 مضغوط في طبقات عميقة تحت الأرض محبوسة تحت صخور غير منفذة. لكن في بعض مناطق العالم تفتقر هذه «الأغطية» الطبيعية، مما يزيد خطر تسرب CO2 نحو السطح. البديل هو تحويل CO2 إلى معادن صلبة داخل صخور تفاعلية مثل البازلت، وهو صخر بركاني داكن غني بالمعادن مثل الكالسيوم والمغنيسيوم والحديد. عندما يذاب CO2 في الماء ويتدفق عبر البازلت، يمكن أن يتفاعل لتشكيل معادن كربونات مستقرة — في جوهرها حجر جيري صناعي وصخور ذات صلة. حتى الآن، كان هذا الاستراتيجية محدودة بسبب طلبها الكبير على المياه، وهو عقبة جدية في الصحارى.

استخدام المياه الجوفية نفسها كسائل تشغيل

المشروع التجريبي، الموجود بالقرب من مجمع جيزان الاقتصادي على ساحل البحر الأحمر في السعودية، حفر مجموعة آبار داخل تتابع سميك من البازلت عمره 21–30 مليون سنة. استُخدمت بئران تفصلهما نحو 130 متراً كنظام زوجي: واحدة لضخ المياه الجوفية إلى السطح، والأخرى لإعادتها بعد إضافة CO2. داخل بئر الحقن، بُرش CO2 نقي في الماء الجاري على العمق بحيث يذوب تماماً، مكوِّناً ماءً بارداً وكثيفاً وحامضياً قليلاً غنيّاً بـCO2 لا يرتفع نحو السطح بطفو. سُاهم في إعادة تدوير نفس الماء تحت السطح باستمرار بين البئرين، مما ألغى الحاجة لنقل مياه خارجية وخفّض تراكم الضغوط في الصخر.

ملاحقة الماء ومراقبة تكوّن معادن جديدة

عندما بدأ الحقن المستمر لـCO2، تابع الفريق بعناية كيف تغيّر الماء المتداول أثناء مروره عبر البازلت المتشقق. راقبوا حموضته ومحتواه الكربوني والعناصر المذابة مثل الكالسيوم والمغنيسيوم والسيليكون والحديد، وأضافوا اثنين من المتتبعات الكيميائية غير الضارة لتتبع مسارات السائل. مع انتشار الماء المشحون بالـCO2 تحت الأرض، صار غنيّاً بهذه العناصر المستمدة من الصخر، ما دلّ على ذوبان البازلت وإطلاق اللبنات الأساسية للمعادن الجديدة. مع مرور الوقت، ارتفع محتوى الكربون المذاب في الماء المنتج ثم بدأ ينخفض باستمرار، بينما أشارت الكيمياء إلى تشبع وبدء ترسيب معادن كربونات مثل الكالسيت والأنكريت والسيدرايت داخل شقوق الصخر.

قياس كمية الكربون التي تحولت إلى صخر

لمزيد من الدقة فوق الاستدلال، استخدم الباحثون المتتبعات الكيميائية لتقدير ما كانت ستكون عليه مستويات الكربون المذاب لو لم تحدث تفاعلات. مقارنة هذا «الخط الأساسي بدون تفاعل» بالقياسات الفعلية أظهرت عجزاً متنامياً في الكربون في الماء، مما يعني أنه يُحبس كمواد صلبة جديدة. أعطت متتبِّعان مستقلان، فلوريسين الصوديوم وسادس فلوريد الكبريت، نتائج متسقة: خلال نحو عشرة أشهر بعد بدء الحقن، تحوّل حوالي 70 بالمئة من 131 طناً من CO2 المضخوخ إلى التكوين إلى معادن صلبة. وأكدت أدلة مادية من مضخة مستردة من البئر، مغطاة ومسدودة بلِّبنة كربونات جديدة، أن CO2 المحقون قد تحوّل فعلاً إلى حجر.

ما يعنيه هذا لحلول المناخ المستقبلية

بإثبات أن المياه الجوفية المُعاد تدويرها يمكن أن تنقل وتحجر كميات كبيرة من CO2 في البازلت المتشقق، يقدم هذا المشروع مخططاً لتخزين الكربون في مناطق جافة تفتقر إلى مصائد تحت سطحية تقليدية. تستخدم الطريقة طاقة أقل من الحقن التقليدي عالي الضغط للـCO2، لأن CO2 المذاب يُدفع أساساً بالجاذبية بدلاً من مضخات قوية، وتتجنب التنافس الشديد على المياه السطحية الشحيحة. وعلى الرغم من بقاء أسئلة حول السعة على المدى الطويل وحدود فراغات الصخر، يثبت مشروع جيزان التجريبي أن تحويل CO2 إلى صخر تحت الأرض ليس مجرد فضول مختبري — بل يمكن أن يعمل على نطاق صناعي، حتى في صحارى مرتبطة ارتباطاً وثيقاً باقتصاد الوقود الأحفوري.

الاستشهاد: Oelkers, E.H., Arkadakskiy, S., Ahmed, Z. et al. CO₂ subsurface mineral storage by its co-injection with recirculating water. Nature 651, 954–958 (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-10130-5

الكلمات المفتاحية: تَحَجُّر الكربون, تخزين في البازلت, احتجاز وتخزين الكربون, المملكة العربية السعودية, إعادة تدوير ثاني أكسيد الكربون تحت السطح