التقاط وحرَّر ذكي لثاني أكسيد الكربون ونظرة على التطور البيولوجي استنادًا إلى خصائصه

لماذا يهم ثاني أكسيد الكربون والماء العادي الجميع

يزيد ثاني أكسيد الكربون (CO2) الناتج عن احتراق الفحم والنفط والغاز من احترار الكوكب ويعزز الظواهر الجوية المتطرفة. معظم الحلول التقنية المقترحة لسحب CO2 من الهواء مكلفة أو معقدة. تستكشف هذه الدراسة حليفًا بسيطًا بشكل مدهش في مكافحة تغير المناخ: الماء العادي. من خلال الاستفادة المدروسة من ميل الماء الطبيعي لذوبان CO2، يحدد المؤلفون نظامًا «ذكيًا» قادرًا على التقاط ونقل وإطلاق CO2 بطريقة يمكن التحكم بها، مما قد يوفر مسارًا أرخص وأكثر أمانًا لتنظيف غلافنا الجوي على نطاق واسع.

نظرة جديدة على مشكلة مناخية مألوفة

تبدأ الورقة بمراجعة مقدار التغير الذي أحدثه اعتمادنا على الوقود الأحفوري في الهواء. حتى لو التزمت الدول بتعهداتها للوصول إلى «صافي‑صفر» من الانبعاثات بحلول منتصف القرن، سيستمر CO2 الموجود بالفعل في الغلاف الجوي في تسخين الكوكب لعقود. غالبًا ما تعتمد طرق الالتقاط الحالية على كيماويات صناعية تسمى الأمينات أو على مواد وأغشية غريبة. هذه المناهج قد تنجح، لكنها تميل لأن تكون مكلفة وتستهلك طاقة كبيرة وأحيانًا سامة، مما يحد من انتشارها. يجادل المؤلفون بأنه لإحداث تأثير حقيقي على مستويات CO2 العالمية، نحتاج إلى طريقة جمع رخيصة ومتينة ومستندة إلى مواد متوفرة وآمنة بدرجة كافية لنشرها في أي مكان تقريبًا.

دع الماء يقوم بما يفعله طبيعيًا

يعد CO2 غريبًا بين الغازات الشائعة لأنه يذوب بسهولة في الماء، بينما تكاد الغازات مثل الأكسجين والنيتروجين والهيدروجين والميثان لا تفعل. أعد الفريق تجارب بسيطة ليبين مدى قوة هذا التأثير. عندما ملئت زجاجة شراب بلاستيكية جزئيًا بالماء وCO2 ثم هزت، اندفع CO2 إلى الماء بسرعة لدرجة أن حجم الغاز انخفض وانهارت الزجاجة مرئيًا خلال ثوانٍ. أكدت تجارب المحقنة أن جزءًا كبيرًا من CO2 اختفى من المساحة الغازية وانتهى به المطاف مذابًا في الماء، في حين أن الهيدروجين والميثان بالكاد دخلا الماء على الإطلاق. كما أظهر الباحثون أن درجات الحرارة المنخفضة والضغوط الأعلى تسمح بامتصاص مزيد من CO2، بينما يؤدي تدفئة الماء إلى هروب الغاز مرة أخرى.

تحويل الغاز المذاب إلى تيار مفيد

ذوبان CO2 هو مجرد الخطوة الأولى. صمم المؤلفون نظامًا من مرحلتين يستخدم الضغط والحرارة والحركة لتدوير CO2 داخل الماء وخارجه في حلقة مسيطرة. في المرحلة الأولى، يُمرر غاز العادم من مصنع أو محطة توليد عبر فقاعات في ماء مبرد ومتداول تحت ضغط. يدخل CO2 إلى الماء بشكل انتقائي، تاركًا خليطًا غازيًا أنظف بكثير وبمحتوى أقل من CO2. في المرحلة الثانية، يُرسل الماء المشبع بـCO2 إلى غرفة دافئة منخفضة الضغط حيث تدفع الاضطرابات والحرارة الغاز للخروج مرة أخرى، مكوّنة تيار CO2 مركز يمكن التعامل معه أو استخدامه أو تخزينه. ثم يُبرّد نفس الماء ويُضخ مرة أخرى إلى الحجرة الأولى لتكرار العملية، متجنبًا الحاجة إلى كميات كبيرة من المواد الكيميائية المضافة.

من زجاجات بسيطة إلى محطة ذكية للالتقاط

استنادًا إلى هذه الاختبارات، يرسم المؤلفون مخططًا لمحطة «ذكية» للالتقاط والإطلاق يمكنها معالجة تدفقات غازية كبيرة. تزيد أنابيب ملفوفة وأنظمة الرش أو الخلط من مساحة التلامس بين الغاز والماء، مما يعزز معدل امتصاص CO2. في بعض النسخ، يضاف مقدار صغير من هيدروكسيد الصوديوم (NaOH) إلى الماء المتداول. يتفاعل هذا المركب مع CO2 المذاب لتكوين أملاح كربونات مستقرة، مؤمّنًا الغاز ومنعه من العودة إلى الهواء حتى يُطلق عمدًا بواسطة حمض. وبما أن NaOH والأملاح المرتبطة به يمكن إنتاجها من ملح الطعام والكهرباء، فيمكن دمج النظام بأكمله مع مصادر طاقة متجددة وتيارات صناعية قائمة، وتجنُّب العديد من مشكلات السلامة المرتبطة بأنظمة الأمينات.

ماذا قد يعني هذا للمناخ والحياة

تخلص الدراسة إلى أن سلوك الماء اليومي—قدرته على امتصاص CO2 عند درجات حرارة وضغوط منخفضة، وإطلاقه عند التسخين—يمكن هندسته ليصبح أداة مرنة للعمل المناخي. قد تزيل محطة مُصممة جيدًا قائمة على الماء CO2 من غازات العادم أو حتى من الهواء المفتوح، باستخدام مواد متاحة على نطاق واسع ومدخلات طاقة متواضعة نسبيًا. وبينما يلزم مزيد من التوسيع والاختبار على نطاق أوسع، تشير الدراسة إلى أن جزءًا مهمًا من حل المناخ قد لا يقوم على كيمياء غريبة، بل على تسخير خاصية بسيطة شكلت الحياة على الأرض لمليارات السنين.

الاستشهاد: Sorimachi, K., Tsukada, T. Smart CO₂ capture and release and an insight into biological evolution based on its characteristics. Sci Rep 16, 7392 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39494-4

الكلمات المفتاحية: التقاط ثاني أكسيد الكربون, إزالة CO2 القائمة على الماء, تغير المناخ, دورة الكربون, تخزين الكربون