בהסכמי פריז שנחתמו בסוף 2015, רוב מדינות העולם התחייבו לפעול כדי שהטמפרטורה הממוצעת בעולם לא תעלה ביותר משתי מעלות צלזיוס עד סוף המאה. עלייה של שתי מעלות נשמעת מעט, אך היא יכולה להקשות על החיים בכדור הארץ, ולא נראה שאפשר להביא לעלייה פחותה מכך.
תפיסת פחמן
(צילום: האגודה הישראלית לאקולוגיה)
בתחילת המאה העשרים הבינו מדענים שיש קשר בין עלייה בריכוז הפחמן הדו-חמצני באטמוספרה ובין עלייה בטמפרטורה. חוקרים שעוקבים אחרי הגורמים שיכולים להשפיע על העלייה בריכוז הפחמן הדו-חמצני באטמוספרה זיהו שתי אסטרטגיות עיקריות שבאמצעותן נוכל למנוע עלייה של יותר משתי מעלות: הפחתה בפליטות פחמן – ואגירה של פחמן קיים.
ולפחמן דו-חמצני תשוב
בתהליך הפוטוסינתזה צמחים צורכים פחמן דו-חמצני ואוגרים אותו כתרכובות פחמן אורגניות. כשהם מתים, חלקי הצמח מפורקים על ידי אורגניזמים, והפחמן שהיה אגור בהם משתחרר בחזרה בצורת פחמן דו-חמצני לאטמוספרה. רוב הפחמן הדו-חמצני שמשתחרר מגיע מצמחייה יבשתית, אבל רוב יצרני הפוטוסינתזה בים - מיקרו-אצות למיניהן - שוקעים למעמקים בסוף חייהם הקצרים.
3 צפייה בגלריה
כשצמח מת, חלקיו מפורקים על ידי מיקרואורגניזמים, והפחמן שהיה אגור בהם משתחרר לאטמוספירה כפחמן דו-חמצני. ערמת קומפוסט - דשן שנוצר מזבל אורגני שהתפרק
(מקור: larisa Stefanjuk, Shutterstock)
אם בעלי חיים ימיים אחרים לא אוכלים את השאריות שלהם, הם מגיעים לאזורים עמוקים ודלים מאוד בחמצן, שם יש פחות אורגניזמים שיכולים לפרק את הצמחים, והפחמן שהיה בהם נטמן בקרקעית הים. נוסף על שאריות האצות הללו, חומרים אורגניים נוספים יכולים להשתמר היטב בסביבה הדלה בחמצן שבמעמקים, למשל ספינות ישנות עשויות עץ שטבעו, שקעו לקרקעית והשתמרו כמעט בשלמותן.
בהיסטוריה הגיאולוגית של כדור הארץ הייתה תקופה שבה נקברו מסות רבות של צמחייה בקרקעית האוקיינוסים. למשל, בחלקה הראשון של תקופת הקרטיקון (שהחלה לפני 140 מיליון שנה ונמשכה עד לפני 66 מיליון שנה), ריכוז הפחמן הדו-חמצני באטמוספרה היה גבוה. לפני כ-94 מיליון שנה ריכוז החמצן בים צנח, בעיקר בגלל גשמים רבים שגרמו למים מתוקים – שקלים יותר ממים מלוחים - להישאר קרוב לפני הים ולא לשקוע לקרקעית. באוקיינוס האטלנטי נקבר חומר אורגני רב, למשל עצים, והיעדר החמצן בקרקעית תרם לסילוק של כ-132 מיליארד טונות של פחמן דו-חמצני מהאטמוספרה. התהליכים הללו הובילו לירידה גלובלית ברמת הפחמן הדו-חמצני באטמוספרה ולשגשוג מינים רבים של בעלי חיים.
(בסרטון מציגה חברת Rewind את התוכנית שלה לקבורת הפחמן בקרקעית הים)
גם היום פחמן מצמחים נקבר באופן טבעי, כשעצים נקברים באדמה או כשנהרות שוטפים אותם אל הים והם שוקעים בקרקעיתו. עם זאת, הגברת הקצב של קבורת הפחמן יכולה להועיל להפחתת ההתחממות הגלובלית, וזה מה שמנסה לעשות חברת ההזנק הישראלית "ריוויינד" (Rewind). החברה מעוניינת לקבור במעמקי הים צמחים שסיימו את חייהם, ולעשות זאת במקומות שבהם החמצן מועט והפירוק שלהם מואט באופן משמעותי.
מנוחה נכונה לפחמן
אחד המקומות המתאימים ביותר לקבורת פחמן הוא הים השחור, שקרקעיתו ענייה בחמצן. את מימיו הוא מקבל מהים התיכון דרך מצר בוספורוס - שדרכו מתחלפים המים בין הים התיכון והים השחור - ומנהרות שהעיקריים שבהם הם הדנובה, הדנייפר והדניסטר.
3 צפייה בגלריה
קרקעית הים השחור מלוחה במיוחד וענייה בחמצן. מפה של אזור הים השחור ומקורות ההזנה שלו
(מקור: Peter Hermes Furian, Shutterstock )
קרקעית הים השחור ענייה בחמצן מפני שבעלי חיים בשכבות העליונות של הים צורכים את רובו. מעט החמצן שנותר יכול להגיע לקרקעית על ידי ערבוב של שכבות המים, אך בים השחור הערבוב זניח: השכבה העליונה מקבלת בעיקר מים מתוקים, שהם כאמור קלים יותר ולא שוקעים אל הקרקעית, ואילו המים המלוחים שמגיעים מהים התיכון דרך ים מרמרה נכנסים מהקרקעית ונשארים שם.
הים השחור מתאים במיוחד לאגירת פחמן מסיבה נוספת והיא אגנים בעלי מליחות גבוהה מאוד הנמצאים בקרקעיתו שבהם חיים מיקרואורגניזמים אוהבי מלח, המפרקים ביעילות את החומר הביולוגי שמגיע לקרקעית.
במחקר שפרסמו חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה בסנטה ברברה ועוד לא עבר ביקורת עמיתים, הם ערכו חישובים והרכיבו משוואות כימיות כדי להעריך את היעילות של קבורת הפחמן: כמה פחמן אורגני שיגיע מעצים שנקברו יהפוך בחזרה לפחמן דו-חמצני וישתחרר לאטמוספרה? התרחישים התייחסו למספר אתרים של קבורת פחמן, שהבולט ביניהם הוא הים השחור. הם ניסו לדמות את התגובות הכימיות והתהליכים הביולוגיים שיקרו בכל אחד מהמקומות, ולשער איך התגובות האפשריות ישפיעו על הסביבה ועל הקצב שבו הפחמן הדו-חמצני ישתחרר בחזרה לאטמוספרה.
לפי התרחיש האופטימי ביותר אפשר לסלק מהאטמוספרה עד עשרות ג'יגה טונות פחמן (ג'יגה טונה היא מיליארד טונות), וייתכן שיחלפו עד אלף שנים עד שהכמות הזאת תשתחרר בחזרה לאטמוספרה. גם בתרחיש החיובי הזה, החוקרים מדגישים שמדובר בפחות משליש מכמות הפחמן שהאנושות צריכה להפחית מהאטמוספרה על מנת למנוע עלייה של שתי מעלות בממוצע הטמפרטורה העולמי. החוקרים השוו את התנאים בשני אגני קבורה אפשריים נוספים, אגן קריאקו (Cariaco basin) שמצפון לוונצואלה ואגן אורקה (Orca Basin) שבמפרץ מקסיקו, והם מעריכים שקבורת פחמן בים השחור תהיה היעילה ביותר.
כשהחוקרים השוו בין אגני הקבורה האפשריים, הם בדקו בין השאר כמה ישפיעו חיידקים שחיים בקרקעית הים בשיתוף פעולה עם חיידקים קדמונים (Archaea) באזורים ללא חמצן, ומייצרים מתאן. מולקולת המתאן מורכבת מפחמנים, וייתכן שהוספה של עצים תביא לשגשוג של חיידקים שחיים בקרקעית הים ומייצרים מולקולות מתאן מפחמן דו-חמצני (מתאנוגנסיס). מתאן הוא גז חממה שגורם להתחממות אף יותר מפחמן דו-חמצני, ולכן מידת הייצור של המתאן היא שיקול נוסף בבחירת אגן הקבורה.
פחמן בים: ירידה לצורך עלייה?
רעיון קבורת העצים מעלה חששות בנוגע להשלכות על הסביבה הימית והיבשתית. במקביל לשחרור הפחמן הדו-חמצני, הפירוק של צמחי יבשה מביא לשחרור חומרי מזון שעוברים לצמחים אחרים ומעשירים את הקרקע. כך, הטמנה של צמחים מתים בים יכולה להשפיע לרעה על גידולים חקלאיים. עולה החשש שאם יתווסף פחמן מתחת לים, תעלה כמות החיידקים שפולטים פחמן דו-חמצני בתהליך הנשימה במעמקים, מה שעלול להעלות את חומציות הים.
איתי הלוי, פרופסור למדעי כדור הארץ ממכון ויצמן למדע, מבטא אופטימיות זהירה: "קבורת עצים היא אכן דרך בעלת פוטנציאל רב לסילוק פחמן דו-חמצני מהאטמוספרה באופן יעיל", הוא אומר, ומוסיף הסתייגות: "אך יש עדיין חוסר ודאות לגבי קצב פירוק העצים: האם אכן יואט הקצב באזורים חסרי חמצן, או שקצב הפירוק יהיה דומה ורק תוצרי הפירוק ישתנו? למשל, האם במקום פחמן דו-חמצני, התוצרים יהיו מתאן – או גופרית?"
עדיין לא ברור מה ההשלכות של קבורת עץ רב ונדרשות בדיקות נוספות עד שהחוקרים וחברות ההזנק יוכלו ליישם את הרעיון. "האתגרים הנותרים הם אכן ממשיים, אך לאגנים ימיים חסרי חמצן יש פוטנציאל לתרום באופן מהותי לטכנולוגיות עולמיות בתחום אגירת הפחמן, והם צריכים להיות בראש סדר העדיפות בחקירות נוספות", מסבירים החוקרים במאמר.
מאי שדה, מכון דוידסון לחינוך מדעי, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן למדע
