تقييم مقارن لمراكز السواحل الأمريكية لإزالة ثاني أكسيد الكربون البحرية الكهروكيميائية على نطاق واسع

لماذا يهم المحيط لحلول المناخ

مع احتدام الاحترار الكوكبي، لن يكفي إبطاء الانبعاثات الجديدة وحده؛ نحتاج أيضاً إلى سحب ثاني أكسيد الكربون الموجود بالفعل في الهواء. المحيط هو مساعدنا الطبيعي الأكبر حالياً، يمتص بصمت جزءاً كبيراً من الكربون الناتج عن الأنشطة البشرية. تطرح هذه الدراسة سؤالاً عملياً يحمل تبعات كبيرة: إذا استخدمنا أجهزة كهروكيميائية جديدة لتعزيز قدرة المحيط على تخزين الكربون، فأين على الساحل الأمريكي يجب أن نبنيها أولاً لتكون فعّالة وبأسعار معقولة وعادلة للمجتمعات القريبة؟

تحويل مياه البحر إلى أداة مناخية

تركز الورقة على فكرة ناشئة تسمى إزالة ثاني أكسيد الكربون البحرية بالطرق الكهروكيميائية. بدلاً من التقاط الكربون مباشرة من مداخن المصانع أو الهواء المفتوح، تعالج هذه الأنظمة مياه البحر نفسها. عن طريق تمرير تيار كهربائي عبر مياه البحر، تغير عملياً كيمياءها بلطف حتى تتمكن من احتجاز المزيد من الكربون في أشكال ذائبة ومستقرة ومعادن صلبة. في النسخة «الهجينة» المدروسة هنا، ينتج العملية أيضاً غاز الهيدروجين، وهو وقود نظيف يمكن بيعه، مما يجعل النظام بأكمله أكثر جاذبية من الناحية الاقتصادية. ميزة أساسية لهذا النهج أنها لا تعتمد على أنابيب طويلة أو مواقع تخزين تحت الأرض لغاز ثاني أكسيد الكربون النقي، والتي تكون مكلفة ومثيرة للجدل في كثير من المناطق.

البحث عن أفضل الأحياء الساحلية

ستكون إقامة مثل هذه المنشآت من الصفر على طول الساحل عملية بطيئة ومكلفة. بدلاً من ذلك، يبحث المؤلفون عن أماكن تضخ بالفعل كميات كبيرة من مياه البحر لأغراض أخرى: محطات توليد الطاقة الساحلية، ومحطات تحلية المياه، ومحطات الغاز الطبيعي المسال. باستخدام بيانات عامة، يجمعون قائمة مكونة من 38 موقعاً حول الولايات المتحدة القارية، مسجلين كمية المياه التي تحركها كل منشأة، وتكاليف الكهرباء المحلية، ومدى نظافة شبكة الطاقة الإقليمية، ومقدار الكربون الذي تنبعثه الصناعات القريبة، ومدى تعرض المجتمعات المحيطة للضعف الاجتماعي. ثم يستخدمون طريقة تجميع لتجميع المنشآت المجاورة في خمسة «محاور» واسعة: الشمال الشرقي، والجنوب الشرقي، والجنوب (ساحل الخليج)، والغرب (معظمها كاليفورنيا)، والشمال الغربي. كل محور يجمع عدة منشآت وظروفه الإقليمية المشتركة.

موازنة السعة والتكلفة والطاقة النظيفة والناس

لمقارنة المحاور، تبسط الدراسة بيانات معقدة إلى سبعة معايير رئيسية. تتضمن هذه مقدار الكربون الذي يمكن أن يزيله المحور بناءً على تدفق مياه البحر؛ مدى تكلفة الإزالة، بناءً على أسعار الكهرباء واحتياجات الطاقة؛ مدى نظافة مزيج الكهرباء الإقليمي؛ البصمة الكربونية المحلية من الصناعة القائمة؛ الضعف الاجتماعي للمجتمعات المحيطة؛ تنوع أنواع المنشآت داخل المحور؛ وقوة بنية الهيدروجين المحلية، مثل خطوط الأنابيب والتخزين. باستخدام طريقة تقييم رسمية، يمنح الخبراء وزناً أعلى لمعايير مثل سعة إزالة الكربون والتكلفة ونظافة الشبكة، مع أخذ الاعتبارات الاجتماعية والبنية التحتية في الحسبان أيضاً. ثم يصنف خوارزم ترتيب كل محور بحسب مدى قربه من التوليفة المثالية لهذه الصفات كلها.

أين يحتمل أن يكون التأثير الأكبر

تُظهر النتائج أن ثلاثة محاور ترتقي إلى القمة. يحقق محور الجنوب، الممتد على ساحل الخليج في تكساس ولويزيانا، أعلى درجة إجمالية لأنه يجمع بين كهرباء رخيصة نسبياً، وبنية قوية لأنابيب وتخزين الهيدروجين، وانبعاثات صناعية مرتفعة يمكن تعويضها، ومزيج من أنواع المنشآت. يبرز محور الغرب، الذي يتركز في كاليفورنيا إلى حد كبير، لسعته الهائلة في معالجة مياه البحر، وتوفر الطاقة النظيفة، وبنية هيدروجين جيدة إلى حد ما، رغم أن تكلفة الكهرباء أعلى. كما يبدو محور الشمال الشرقي واعداً بفضل سعة الإزالة القوية وشبكة كهرباء نسبياً نظيفة، مع اعتماده الكبير على محطات الطاقة وقلة تنوع المنشآت. يؤدّي محور الجنوب الشرقي أداءً متوسطاً، بينما يبدو محور الشمال الغربي أكثر هشاشة: تنخفض مصفوفته بشدة إذا أُزيلت منشأة كبيرة واحدة أو بعض محطات الغاز الطبيعي المسال من المعادلة.

خيارات مرنة واتجاهات مستقبلية

من المهم أن الصورة العامة تبقى مستقرة حتى عندما يختبر المؤلفون افتراضاتهم بتغيير أوزان المعايير المختلفة أو بإزالة منشآت أساسية افتراضياً. بينما يمكن أن يتغير الترتيب الدقيق للمحاور الثلاثة الأولى، تظل نفس المناطق — الجنوب، والغرب، والشمال الشرقي — مرشحة باستمرار. وهذا يشير إلى أن المستثمرين وصانعي السياسات يمكنهم البدء بالتخطيط مع قدر من اليقين بينما تستمر التكنولوجيا في التحسن. للمطلع العادي، الخلاصة بسيطة: باختيار مواقع هذه الأنظمة المستندة إلى مياه البحر بعناية، يمكن للولايات المتحدة أن تسحب مزيداً من الكربون من الجو مقابل كل دولار يُنفق، وتستخدم كهرباء أنظف للقيام بذلك، وتوجّه فوائد مثل الوظائف وهواء أنظف نحو المجتمعات التي تحتاجها أكثر. كما أن الإطار المطوَّر هنا قابل لإعادة الاستخدام في دول أخرى، ما يساعد على توجيه نشر عالمي لإزالة الكربون البحرية بطريقة استراتيجية ومستندة إلى الأدلة.

الاستشهاد: Refaie, A., Afshari, M., Tapia, V. et al. Comparative assessment of United States coastal hubs for large scale electrochemical marine carbon dioxide removal. Commun. Sustain. 1, 33 (2026). https://doi.org/10.1038/s44458-026-00035-9

الكلمات المفتاحية: إزالة الكربون من المحيط, معالجة مياه البحر بالطرق الكهروكيميائية, مراكز احتجاز الكربون, إنتاج الهيدروجين المصاحب, التخفيف من تغير المناخ