عربي English Türkçe اردو فارسى
pdf
Logo
صورة الغلاف اقرأ النسخة المطبوعة
آخر الأخبار
استمع إلى "إيجاز" اليوم
9:56 دقيقه
علوم

تقنيات مبتكرة لاستخلاص ثاني أكسيد الكربون الجوي

تجارب واعدة للحد من التغيرات المناخية

تقنيات مبتكرة لاستخلاص ثاني أكسيد الكربون الجوي
  • لندن: «الشرق الأوسط»
TT
  • لندن: «الشرق الأوسط»
TT

تقنيات مبتكرة لاستخلاص ثاني أكسيد الكربون الجوي

تقنيات مبتكرة لاستخلاص ثاني أكسيد الكربون الجوي

يحذّر العلماء بشكل متزايد من أنّ الاستغناء عن معامل الفحم، وبناء منشآت طاقة الرياح والطاقة الشمسية، وغرس المزيد من الأشجار في كلّ مكان، لن يمنع احترار كوكب الأرض بالدرجة المأساوية المتوقّعة.
وتعتقد شركة أميركية ناشئة أنّ التقاط الكربون من الهواء مباشرة يمكن أن يصبح حلاً فعالاً لهذه المشكلة، على صعيد التكلفة، وذلك بالانتقال من الاعتماد على تقنيات «صفر كربون» إلى تقنيات «سالبة للكربون».
هل يتمّ بذل أي جهود لتنظيف الجوّ من الكربون على نطاقٍ صناعي؟ وفي حال كانت هذه الجهود قائمة، ما هي السلسلة الكاملة المعتمدة للإنتاج؟ حتّى اليوم، تسير شركة واحدة في هذا الاتجاه هي «غلوبال ثيرموستات» التي حلّت رئيستها التنفيذية غراسييلا تشيشيلنسكي ضيفة على موقع البث الصوتي الإنترنتي «راديو سبيكتروم» التابع لجمعية المهندسين الكهربائيين الأميركيين بإدارة ستيفن تشيري.
وغراسييلا تشيشيلنسكي باحثة أرجنتينية، محاضرة في الاقتصاد والإحصاءات الرياضية في جامعة كولومبيا الأميركية ومديرة برنامج «اتحاد إدراة المخاطر» التّابع للجامعة ومؤلّفة مشاركة لكتاب «عكس التغيّر المناخي» الصادر في يوليو (تموز) 2020.
استخلاص الكربون
لدى الشركة عدّة منشآت في كاليفورنيا ستتمتّع كلّ واحدة منها بقدرة على التخلّص من 3000 إلى 4000 طنّ متري من ثاني أكسيد الكربون في السنة. فما هي طريقة عمل هذه المنشآت؟ تقول تشيشيلنسكي: تتغيّر القدرة الحقيقية بحسب المعدّات. تقع هذه المنشآت فيما كان يُعرف بمعهد ستانفورد للأبحاث، وتعمل على تخليص الهواء من ثاني أكسيد الكربون بشكلٍ مباشر بواسطة تقنية اسمها «التقاط الهواء مباشرة»، وشركة «غلوبال ثيرموستات» هي الشركة الأميركيّة الوحيدة التي تعمل في هذا المجال وتقود العالم فيه اليوم.
تعمل التقنية بشكل رئيسي على فرك الهواء عبر تحريك كميّة كبيرة منه فوق معدّات الالتقاط والمواد الكيميائية الضرورية التي تتسم بانجذاب طبيعي نحو ثاني أكسيد الكربون. وهكذا، عندما يمرّ الهواء بجانبها، تمتصّ ثاني أكسيد الكربون بواسطة المذيبات ومن ثمّ يُصار إلى فصل مزيج الغاز عن المذيب لنحصل على ثاني أكسيد كربون صافٍ بنسبة 98 في المائة. هذه هي طريقة عمل المنشآت
هذا الأمرُ قابلٌ للتحقيق ويمكن أن يساهم في تخليصنا من ثاني أكسيد الكربون وتحقيق أرباحٍ مالية في وقتٍ واحد. في الحقيقة، هذه هي خطّة العمل التي وضعتها الشركة والتي هدفها أيضاً عكس التغيّر المناخي.
ما الذي يحصل لثاني أكسيد الكربون عندما يصل إلى درجة 98 في المائة من الصفاء؟ تقول الباحثة إن ثاني أكسد الكربون قيّمٌ جداً رغم الضرر والخطورة الذي قد يتسبب بهما حسب كثافته في الجوّ. والهدف أن تكون تكلفة سحب ثاني أكسيد الكربون من الهواء أقلّ من تكلفة بيعه.
بنزين صناعي
وتعمل الشركة على إنتاج الوقود الصناعي وتحديداً الجازولين (البنزين) الصناعي، ولكن من خلال دمج ثاني أكسيد الكربون مع الهيدروجين (ثاني أكسيد الكربون من الهواء والهيدروجين من الماء). ويصنع الهيدروجين باستخدام تقنية التحلّل المائي، بينما يستخلص ثاني أكسيد الكربون من الجو بالتقنية المذكورة أعلاه. ينتج جمع هذين الغازين الهيدروكربونات، التي عند مزجها بالطريقة الصحيحة تعطي مادّة كيميائية مطابقة للبنزين بجميع جزيئاتها باستثناء أنّ مصدرها الماء والهواء وليس النفط.
إذا أحرقتُم هذه المادّة، فستحصلون طبعاً على ثاني أكسيد الكربون ولكنه ذلك المنبعث من الجوّ أثناء إنتاج البنزين. وبهذه الطريقة، ستحصلون على دائرة مقفلة، ما يعني أنّ هذه العمليّة لا تنتج أي انبعاثات جديدة لأنّها في الأساس استخدمت البنزين الناتج عن جمع الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون الصادرين عن الماء والهواء.
إلى جانب سوق البنزين، تقول الباحثة إن عمل الشركة يتركز اليوم على سوق تحلية المياه، ونعمل مع شركة هي الأكبر عالمياً في هذا المجال مقرّها المملكة العربية السعودية. وتحتاج عملية تحلية المياه إلى كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون ولا سيّما تلك الخاصّة بالاستخدام البشري لأنّها تتطلّب كمية كبيرة من هذا الغاز. يُضاف إلى هذين المثالين والتطبيقات والاستخدامات التجارية، وصناعة البنزين الصناعي وتحلية المياه، إنتاج المشروبات الكربونية كالجعة والكوكا كولا التي يتم التعاون فيها مع شركات أخرى كسيمنز و«آي إم إي» وشركات صناعة الآليات كبورشه على إنتاج بنزين نظيف.
وتجدر الإشارة إلى أن شركة أخرى هي «إير كومباني» تنتج مشروبات كحولية «سالبة للكربون» عبر عملية تبدأ باستخدام ثاني أكسيد الكربون السائل وتحويله إلى إيثانول ومن ثمّ أخضتعه من التكرير حتّى يتحوّل إلى منتجٍ للبيع.
موازنة الكربون
يُستخدم ثاني أكسيد الكربون أيضاً لإنتاج عناصر تدخل في صناعة الإسمنت ومواد بناء أخرى. وبشكل عام، يبدو أن قيمة سوق ثاني أكسيد الكربون العالمية تصل إلى تريليون دولار سنوياً، ما يؤكّد على القيمة الباهظة التي تتمتّع بها هذه المادّة الكيميائية المتوفّرة على كوكبنا رغم الخطر والضرر اللذين تعرّضنا له.
ما هو مقدار استهلاك الطاقة؟ لأن عمليّات سحب ثاني أكسيد الكربون من الهواء واستخدامه في واحدٍ من التطبيقات المذكورة تحتاج إلى استهلاك الطاقة، وما هو صافي ميزانية الكربون المطلوبة؟ تقول تشيشيلنسكي إن الشركة لا تستخدم الكهرباء التي تولد اليوم بواسطة الوقود الأحفوري، بل تعتمد على الحرارة التي تخلّفها عمليات صناعية أخرى غير توليد الكهرباء التي تستخدم بقدرٍ قليل. ومن البشائر هنا أننا أصبحنا قادرين في عام 2020 ولأوّل مرّة في تاريخ البشرية على إنتاج طاقة من الشمس مباشرة وبتكلفة أقلّ من إنتاجها بالوقود الأحفوري. وقد تدنت مبالغ تعريفة وحدة الإنتاج الكهربائي من الطاقة الشمسية خلال السنتين والنصف الأخيرتين.
وماذا عن توحيد الجهود؟ يتطلّب العمل أشكالاً متعدّدة من الخبرة ما دفع «غلوبال ثيرموستات» إلى توقيع اتفاق تطوير مشترك مع شركة إكسون موبيل، بالإضافة إلى تعاونها مع كوكا كولا وسيمنز وشركة أخرى اسمها «إتش آي إف» في تشيلي. ويهدف التعاون مع إكسون إلى بناء معمل بقدرة واحد غيغاطنّ، أي توسيع وتحسين التقنية لتصبح قادرة على سحب ما يقارب مليار طنّ من ثاني أكسيد الكربون من الجوّ كلّ عام. ولكن، لتحقيق هدف «عكس التغيّر المناخي»، نحتاج إلى سحب 40 غيغاطنّا من هذا الغاز سنوياً من الجوّ. وإذا استطعنا بناء 40 من هذه المصانع، فسنتمكّن من سحب كامل كميّة ثاني أكسيد الكربون التي يحتاجها البشر من الجوّ لعكس التغيّر المناخي.

الأكثر قراءة

 
 
علوم

مجتمعات كاملة وتجارب إنسانية... لا تزال خارج نطاق الذكاء الاصطناعي

نافذة على عالمين_ أحدهما لا يفهم الآخر
نافذة على عالمين_ أحدهما لا يفهم الآخر
TT
TT

مجتمعات كاملة وتجارب إنسانية... لا تزال خارج نطاق الذكاء الاصطناعي

نافذة على عالمين_ أحدهما لا يفهم الآخر
نافذة على عالمين_ أحدهما لا يفهم الآخر

في القاعات الكبرى، حيث تُصاغ البيانات وتُعلن المبادئ بلغة تبدو مكتملة، يظهر الذكاء الاصطناعي كأنه يسير بثقة نحو مستقبل أكثر عدلاً وإنصافاً. تُرفع شعارات الشفافية، وتُكرَّر مفاهيم الحوكمة، وتُقدَّم العدالة الخوارزمية كأنها حقيقة قريبة لا جدال فيها.

لكن خلف هذا الانسجام الظاهري، يبقى سؤال أكثر إزعاجاً، وأقل حضوراً:

هل ما يُقال في هذه القاعات يعكس فعلاً ما يحدث خارجها، أم أنه يكتفي بصياغة عالمٍ مثالي لا وجود له في الواقع؟

أخلاقيات داخل حدود البيانات

تركّز معظم النقاشات العالمية حول أخلاقيات الذكاء الاصطناعي على قضايا تبدو مكتملة: التحيّز، والخصوصية، والشفافية، والمسؤولية. وهي دون شك قضايا حقيقية، لكنها تنطلق من افتراض خفيّ نادراً ما يُناقش: أن المشكلة تكمن في كيفية استخدام البيانات، لا في حدودها.

لكن السؤال الأكثر عمقاً، والأقل طرحاً، هو: ماذا عن أولئك الذين لا تُمثّلهم البيانات أصلاً؟ فالذكاء الاصطناعي، مهما بلغ من تعقيد، لا يرى العالم كما هو، بل كما يُقدَّم له. وما لا يدخل في بياناته، لا يدخل في حساباته... ولا في قراراته. وهنا لا يكون الخطأ في الخوارزمية، بل في العالم الذي اختُصر داخلها.

ما لا تراه الخوارزميات

عالم خارج الرؤية الخوارزمية

في مساحات واسعة من هذا العالم، لا تُقاس المعاناة ولا تُسجَّل، ولا تتحول إلى بيانات يمكن للآلة أن تفهمها. هناك أمراض لا تصل إلى مرحلة التشخيص، وصدمات لا تُوثَّق، وواقع صحي كامل يظل خارج أي نموذج تنبؤي.

في مثل هذه البيئات، لا يكون التحيّز نتيجة خلل تقني في الخوارزمية، بل نتيجة غياب الصورة من الأساس. فالمشكلة ليست في طريقة التحليل... بل فيما لم يُحلَّل أصلاً.

وهنا يتبدّل معنى العدالة نفسها. فكيف يمكن الحديث عن «عدالة خوارزمية» في عالمٍ لم يُمثَّل رقمياً بعد؟ وهل يمكن للذكاء الاصطناعي أن يكون منصفاً... إذا كان لا يرى الجميع؟

عندما لا تكفي الأخلاقيات

في القمم العالمية، يُقدَّم الذكاء الاصطناعي كأداة يمكن تهذيبها أخلاقياً، وكأن المشكلة تكمن فقط في ضبط سلوك الخوارزمية من داخل النظام الذي أنشأها. تُناقش المبادئ، وتُصاغ الأطر، ويبدو وكأن الحل يكمن في تحسين ما هو قائم. لكن هذا التصور يخفي افتراضاً أعمق: أن جميع المشكلات قابلة للحل من داخل النظام نفسه. بينما يهمس الواقع بشيء مختلف تماماً.

فهناك معاناة لا تنتظر «حوكمة» الخوارزمية... بل تنتظر أن تُرى. وهناك بشر لا يحتاجون إلى خوارزميات أكثر عدلاً، بل إلى أن يدخلوا أصلاً في مجال رؤيتها.

ما بين الخطاب والواقع: درس من قمة الهند

كما ظهر في نقاشات القمة العالمية للذكاء الاصطناعي في الهند، التي رفعت شعار «الذكاء الاصطناعي المسؤول»، بدا أن التركيز ينصب على مبادئ الحوكمة، والشفافية، وتقليل التحيّز داخل الأنظمة. لكن ما تكشفه هذه النقاشات، رغم أهميتها، هو فجوة أعمق: أن الخطاب الأخلاقي العالمي يفترض وجود عالم ممثَّل بالكامل داخل البيانات... بينما الواقع مختلف تماماً. فما لا يُقال في هذه القاعات، ليس فقط حدود التقنية، بل حدود الرؤية نفسها... إذ توجد مجتمعات كاملة خارج نطاق النماذج، وتجارب إنسانية لا تصل إلى أنظمة الذكاء الاصطناعي، وبالتالي لا تدخل في أي إطار أخلاقي يُناقش.

* عدم الاستقرار البيئي أو الضغوط النفسية من العوامل التي لا يمكن قياسها ولا تدخل إلى الأدوات الذكية *

حدود ما يمكن قياسه

في دراسة حديثة نُشرت عام 2026 في مجلة «نيتشر ميديسن» (Nature Medicine)، أظهرت نماذج تنبؤية طوّرها باحثون في جامعة ستانفورد قدرة متقدمة على تحليل البيانات الصحية، واستباق المخاطر قبل حدوثها. ومع ذلك، توقفت هذه النماذج عند حدود واضحة عندما يتعلق الأمر بعوامل لا تُقاس بسهولة، مثل عدم الاستقرار البيئي أو الضغوط النفسية التي لا تجد طريقها إلى السجلات الطبية.

وهنا لا تنكشف حدود التقنية فحسب، بل حدود الفكرة التي تقوم عليها.

فالمشكلة ليست في دقة ما نقيس، بل في افتراضٍ أعمق: أن كل ما هو مهم... يمكن قياسه.

لكن الواقع أكثر تعقيداً من ذلك. فبعض أهم محددات الصحة لا تُكتب في البيانات، ولا تُترجم إلى أرقام، ومع ذلك تظل الأكثر تأثيراً في حياة الإنسان.

ما بعد الأخلاقيات

قد تنجح القمم في صياغة مبادئ أخلاقية للذكاء الاصطناعي، وتبدو هذه المبادئ مكتملة في نصوصها ومنطقها. لكن التحدي الحقيقي لا يبدأ داخل هذه الأطر، بل خارجها.

في تلك المساحات التي لا تصلها البيانات، ولا تلامسها النماذج، ولا تختزلها الأرقام، هناك يتغيّر السؤال نفسه. فلا يعود السؤال:

هل الذكاء الاصطناعي أخلاقي؟ بل يصبح أكثر عمقاً وإلحاحاً: هل يستطيع أن يرى ما يجب أن يكون أخلاقياً تجاهه؟

مواضيع
الذكاء الاصطناعي العالم
علوم

أول مهمة مأهولة إلى القمر منذ 50 عاماً

شكل تصويري لمركبة «أوريون» قرب القمر
شكل تصويري لمركبة «أوريون» قرب القمر
  • لندن: «الشرق الأوسط»
TT
  • لندن: «الشرق الأوسط»
TT

أول مهمة مأهولة إلى القمر منذ 50 عاماً

شكل تصويري لمركبة «أوريون» قرب القمر
شكل تصويري لمركبة «أوريون» قرب القمر

سترسل وكالة الطيران والفضاء الاميركية ناسا، أربعة رواد فضاء في مهمة أرتميس 2 في رحلة تستغرق 10 أيام حول القمر للتمهيد لهبوط على سطحه في المستقبل وإقامة قواعد دائمة عليه.

مواضيع
ناسا أميركا
علوم

اختراق علمي مزدوج يكشف عن كيف تبدأ الحياة… ومتى تتوقف

اختراق علمي مزدوج يكشف عن كيف تبدأ الحياة… ومتى تتوقف
TT
TT

اختراق علمي مزدوج يكشف عن كيف تبدأ الحياة… ومتى تتوقف

اختراق علمي مزدوج يكشف عن كيف تبدأ الحياة… ومتى تتوقف

في تطورين علميين لافتين، أعلن باحثون اكتشافين يسلطان الضوء على أسرار الحياة من جانبين متناقضين. ففي حين نجح فريق علمي في بناء واحدة من أكثر المحاكاة الرقمية اكتمالاً لخلية حيّة، تمكَّن فريق آخر من تحديد المفتاح الجزيئي الذي يحدد متى تتوقف الخلايا البشرية عن الانقسام، والتكاثر.

ورغم اختلاف المسارين يجتمع هذان الإنجازان ليقدما صورة أوضح للحياة سواء في أبسط صورها أو أعقدها، هي أنها تعمل وفق نظام دقيق ومترابط يفوق ما كان يُعتقد سابقاً.

خلية «حيّة» على شاشة الكمبيوتر

لأول مرة تمكن الباحثون بقيادة زين ثورنبورغ، من معهد «بيكمان للعلوم والتكنولوجيا المتقدمة» في جامعة «إلينوي» بالولايات المتحدة الأميركية، من إنشاء نموذج حاسوبي يتتبع كل جزيء داخل خلية بكتيرية بسيطة في أثناء عملية نسخ حمضها النووي «دي ان ايه DNA» وانقسامها إلى خليتين، في دراسة نُشرت في مجلة «سيل Cell» في 9 مارس (آذار) 2026. وقد تم تقليص المادة الجينية لهذه الخلية إلى 493 جيناً فقط مما جعلها نموذجاً مثالياً لفهم كيفية نشوء الحياة من مكوّناتها الأساسية.

وأعادت المحاكاة الرقمية بناء جميع العمليات الحيوية بما فيها تضاعف الحمض النووي (دي إن إيه)، وتصنيع البروتينات ونشاط الريبوسومات وتغيرات الغشاء الخلوي. ومع تحرّك الجزيئات واصطدامها داخل «الخلية الافتراضية virtual cell» فإنها اتبعت نفس السلوك الذي تفعله الخلايا الحقيقية. وبعد محاولات عديدة لتحسين النموذج، استطاعت الخلية الافتراضية إكمال دورة خلوية كاملة. واستغرقت 105 دقائق، وهو وقت مطابق تقريباً لوقت الخلية الحقيقية.

ولم تكن هذه العملية مجرد رسوم متحركة بل خريطة تفصيلية لما يجعل الخلية حيّة. ويفتح ذلك الباب أمام ابتكار مضادات حيوية جديدة وفهم تطور الحياة المبكرة وتصميم كائنات دقيقة مبرمجة لأغراض طبية أو بيئية. لكن فهم كيفية بدء الحياة لا يقل أهمية عن فهم كيفية توقفها.

بروتين واحد يتحكم بساعة الشيخوخة داخل خلايانا

كانت دراسة منفصلة نُشرت في مجلة «Molecular Cell» بتاريخ 18 ديسمبر (كانون الأول) 2025 قد اكتشفت أن بروتيناً واحداً يسمّى «ATM»، هو المسؤول عن اتخاذ القرار المصيري الذي يُجبر الخلايا البشرية على التوقف عن الانقسام في عملية تُعرف بـ«الشيخوخة التكاثرية أو التشيّخ replicative senescence». وقاد الدراسة تيتيا دي لانغ، رئيسة مختبر بيولوجيا الخلية وعلم الوراثة في جامعة «روكفلر» في نيويورك.

ولفترة طويلة اعتقد الباحثون أن بروتينَي «ATM» و«ATR» يعملان معاً لاستشعار قِصَر التيلوميرات، وهي الأغطية الواقية في نهايات الكروموسومات التي تقصر مع كل انقسام خلوي. لكن الدراسة الجديدة نقضت هذه الفكرة تماماً. وأكدت أن بروتين «ATM» هو وحده المسيطر على عملية التوقف.

وعندما عطّل العلماء هذا البروتين واصلت الخلايا الانقسام حتى عندما أصبحت تيلوميراتها قصيرة جداً. والأدهى من ذلك أن تعطيل بروتين «ATM» في خلايا «مسنّة» أعاد قدرتها على الانقسام، مما يعني أن الشيخوخة الخلوية ليست نهاية حتمية بل مفتاح يمكن تشغيله ووقفه.

نقطة التقاطع: البيئة المحيطة تغيّر مصير الخلية

ما يجمع بين الاكتشافين هو عنصر واحد مهم وهو الأكسجين، حيث أظهرت الخلية الافتراضية أن التغيرات البسيطة في بيئة الخلية تؤثر بعمق على سلوك مكوّناتها الجزيئية. وينطبق الأمر نفسه على الخلايا البشرية.

وتعيش معظم الأنسجة في جسم الإنسان في بيئة تحتوي على 3 في المائة فقط من الأكسجين. لكن في المختبر تُزرع الخلايا عادةً في 20 في المائة منه وهو مستوى الهواء المحيط. ولطالما حيّر العلماء سبب «شيخوخة» الخلايا في المختبر بسرعة أكبر مما يحدث داخل الجسم.

وقدّمت الدراسة الجديدة الإجابة، حيث إن نسبة الأكسجين العالية تجعل بروتين «ATM» حساساً بشكل زائد، فيدفع الخلايا إلى التوقف عن الانقسام أسرع من الطبيعي. ولكن عند مستويات الأكسجين الهادئة داخل الجسم يصبح البروتين «ATM» أقل نشاطاً وتتمكن الخلايا من الانقسام لفترات أطول.

رسالة موحّدة: الحياة تعمل وفق شبكة دقيقة من القواعد

وعند جمع النتائج معاً تتضح صورة مذهلة هي أن الحياة، من أبسط الخلايا إلى أعقدها، محكومة بدوائر جزيئية دقيقة تتأثر بكل ما يحيط بها. فالخلية الافتراضية تكشف عن كيف تنشأ الحياة من مجموعة صغيرة من الجينات. واكتشاف بروتين «ATM يوضح كيف يمكن لجزيء واحد أن يتحكم بالحدّ الفاصل بين الشباب والشيخوخة. وكلاهما يُظهر أن سلوك الخلايا ليس قدراً ثابتاً بل استجابة مرنة للبيئة.

تمهيد لعصر جديد في علم الأحياء

تُبشّر هذه الاكتشافات بمرحلة متطورة تتيح لنا اختبار الخلايا افتراضياً قبل إجراء التجارب الفعلية عليها. والنظر إلى الشيخوخة بوصفها حالة قابلة للتعديل وليس كمصير محتوم. ومن ثم تصميم علاجات أكثر دقة للأمراض كالسرطان والأمراض التنكسية والعدوى.

سواء من خلال محاكاة خلية بكتيرية كاملة أو فك أسرار الساعة البيولوجية للشيخوخة، تُؤكّد لنا هذه الإنجازات حقيقة واحدة هي أن قوانين الحياة لم تعد طيَّ الكتمان بل تُفكَّك طلاسمها خطوة بعد خطوه وبوتيرة أسرع من أي وقت مضى.

مواضيع
الجينات العالم