ناسا در کوشش برای کاهش انتشار متان در جو زمین

به گزارش عاشق وب با عنایت به رشد گسترده انتشار متان در جو زمین، دانشمندان ناسا کوشش می کنند راهکارهای جدیدی را برای کاهش انتشار آن عرضه کنند.
به گزارش عاشق وب به نقل از ایسنا و به نقل از ناسا، منابع انسانی مسئولیت ۶۰ درصد انتشار متان جهان را بر عهده دارند که عموما از سوزاندن سوخت های فسیلی، تجزیه در مکان های دفن زباله و بخش کشاورزی ناشی می شوند. حدودا یک چهارم انتشارات متان را میتوان به کشاورزی نسبت داد که بیشتر آن به پرورش دام مربوط است. کشت برنج و ضایعات غذایی هم منابع مهمی از متان کشاورزی هستند چونکه حدود یک سوم مواد غذایی ساخته شده برای مصرف انسان، از بین می روند یا تلف می شوند.
دانشمندان ناسا کوشش می کنند تا منابع اصلی انتشار گازهای متان و نقش آنها در تغییرات اقلیمی را بهتر بشناسند. متان علاوه بر منابع انسانی، در محیط های طبیعی هم تولید می شود. بزرگترین منبع طبیعی متان، تالاب ها هستند که مسئولیت ۳۰ درصد از انتشار متان جهان را بر عهده دارند. سایر منابع طبیعی انتشار متان، اقیانوس ها، موریانه ها، یخبندان دائمی، پوشش گیاهی و آتشسوزی را در بر دارند.
تراکم متان در جو از زمان انقلاب صنعتی به علت استفاده زیاد از نفت، گاز و ذغال سنگ، افزایش تقاضا برای گوشت گاو و لبنیات و افزایش تولید مواد غذایی و زباله های آلی، بیشتر از دو برابر شده است. باآنکه افزایش تراکم متان جو در اواخر قرن بیستم به صورت قابل توجهی کند شد اما از سال ۲۰۰۶ به بعد به صورت قابل توجهی رو به افزایش گذاشته که احیانا در نتیجه افزایش انتشار گازهای گلخانه ای به واسطه پرورش دام، اتکای مجدد به گاز طبیعی و در سالهای اخیر تالاب ها و گرمای جهانی پیش آمده است.

اثر گلخانه ای و متان
گازهای گلخانه ای همچون متان، در واکنش های شیمیایی و بازخورد اقلیمی نقش دارند. مولکول های گاز گلخانه ای، انرژی خورشیدی را به واسطه عمل کردن مانند یک پوشش حرارتی، به دام می اندازند. انرژی خورشید توسط سطح زمین جذب می شود؛ باآنکه بخشی از این انرژی در جو منعکس می شود. انرژی جذب شده هم در طول موج های مادون قرمز باردیگر ساطع می شود. بخشی از انرژی منعکس شده و ساطع شده باردیگر وارد فضا می شود اما بقیه انرژی توسط گازهای گلخانه ای در جو محبوس می شوند. گرمای جذب شده با گذشت زمان، آب و هوا را گرم می کند و دمای جهانی را زیاد می کند.
افزایش دمای ناشی از فعالیت انسان می تواند بر متان انتشار یافته از منابع طبیعی تأثیر بگذارد. بعنوان نمونه، خاک منجمد می تواند به صورت طبیعی ذوب شود و متان را در جو منتشر کند اما انسان با فعالیتهای خود، سرعت ذوب شدن خاک منجمد را افزایش داده است.
متان پس از دی اکسید کربن، دومین عامل بزرگ در بروز گرمای جهانی است. باآنکه دی اکسید کربن بیشتر از متان در جو وجود دارد اما یک مولکول متان نسبت به یک مولکول دی اکسید کربن، گرما را به صورت موثرتری به دام می اندازد.
با این حال، طول عمر یک مولکول متان نسبت به یک مولکول دی اکسید کربن، کوتاه تر است چونکه فرآیندهای شیمیایی طبیعی، متان را سریع تر از دی اکسید کربن از جو خارج می کنند. این بدان معناست که اگر انتشار متان کاهش پیدا کند و مواد شیمیایی طبیعی متان حفظ شوند، شاید متان جو فقط طی ۱۰ سال کاهش قابل ملاحظه ای پیدا کند. کاهش میزان متان جو می تواند اثر قابل توجه و حدودا فوری در کاهش اثرات کوتاه مدت تغییرات اقلیمی داشته باشد و امکان دارد به نگه داشتن دمای جهانی زیر دو درجه سلسیوس کمک نماید.

چرا گاوها متان تولید می کنند؟
گاوها همچون گاوهای شیری یا گاوهای گوشتی، متان را بعنوان محصول جانبی هضم غذا تولید می کنند. گاوها حیواناتی نشخوارکننده هستند؛ به این مفهوم که سیستم های گوارشی ویژه ای دارند که به آنها امکان می دهد غذاهایی مانند علف تازه را که توسط انسان و سایر حیوانات قابل هضم نیستند، هضم کنند. هنگامی که غذا وارد معده گاو می شود، فرآیندی را تحت عنوان “تخمیر روده ای”(Enteric fermentation) طی می کند. میکروب ها و باکتری ها طی این فرایند، ذرات غذا را تا اندازه ای تجزیه می کنند و سپس ذرات تجزیه شده در قسمتی از معده معروف به “شکمبه”(Rumen) تخمیر می شوند. با تخمیر ذرات غذا، متان تولید می شود. هر بار که گاو آروغ می زند، متان دفع می شود و به جو راه می یابد تا در آنجا مانند گاز گلخانه ای عمل کند.

تمرکز ناسا بر متان
باآنکه تراکم متان به خوبی کشف می شود اما میزان انتشار باید برپایه عوامل متعدد استنباط شود. دانشمندان ناسا از روش های گوناگونی برای ردیابی انتشار گاز متان استفاده می نمایند. آنها برای به دست آوردن دقیق ترین برآوردهای ممکن، از موجودی انتشار گازهای گلخانه ای در کشورهای جهان استفاده می نمایند، انتشار متان تالاب را شبیه سازی می کنند و با استفاده از مدلهای جوی، به ترکیب آن با داده های زمینی، هوایی و ماهواره ای می پردازند.
پژوهشگران در کالیفرنیا و سایرمناطق، هواپیماهای مجهز به نسل جدید ابزار معروف به “AVIRIS” ناسا را که “AVIRIS-NG” نام دارد، به پرواز درمی آورند و داده های بررسی شده را جمع آوری می کنند. این داده ها در پروژه معروف به “بررسی متان کالیفرنیا”(California Methane Survey) به کار می رود؛ پروژه ای که بودجه آن به صورت مشترک توسط ناسا، “هیئت منابع هوایی کالیفرنیا”(CARB) و “کمیسیون انرژی کالیفرنیا”(California Energy Commission) تأمین شده است و برای شناسایی سریع و گزارش نشت متان مورد استفاده قرار می گیرد.
پژوهشگران ناسا در آلاسکا و شمال غربی کانادا، از ماهواره ها، هواپیماها و بررسی های میدانی برای درک بهتر انتشار متان ناشی از ذوب شدن خاک منجمد، بعنوان بخشی از پروژه معروف به “ABoVE” استفاده می نمایند. پژوهشگران دریافته اند که خاک منجمد غنی از کربن به صورت فزاینده ای درحال ذوب شدن است که احیانا از تغییرات اقلیمی حاصل از فعالیت انسان ناشی می شود و شمالگان را به یک منبع مهم احتمالی برای انتشار متان تبدیل نموده است. برآوردهای علمی نشان می دهند که خاک های این منطقه، پنج برابر کربن ذخیره شده از فعالیتهای انسانی در ۲۰۰ سال قبل را ذخیره می کند.
پژوهشگران ناسا، داده های پروژه هایی مانند ABoVE و بررسی متان کالیفرنیا را با دانش خود در مورد نحوه عملکرد متان در جو ترکیب کردند تا مدلهای کامپیوتری متان را ابداع کنند. این مدلها می توانند به دانشمندان و سیاست گذاران در درک الگوهای گذشته، کنونی و آینده متان کمک کنند.

راه هایی برای کاهش انتشار متان
پژوهشگران در زمینه های متعدد به دنبال راهکارهای احتمالی برای کاهش انتشار جهانی متان بوده اند. بعنوان نمونه میتوان به سیستم های بیوگاز اشاره نمود که می توانند با تبدیل ضایعات دام، محصولات کشاورزی، آب و غذا به انرژی، انتشار متان را کاهش دهند. بیوگاز به واسطه همان فرایند طبیعی تولید می شود که در محل دفن زباله برای تجزیه زباله های آلی رخ می دهد. با این حال، سیستم های بیوگاز، گازی را که تولید می شود، مهار می کنند و آنرا بعنوان منبع انرژی پاک، تجدیدپذیر و قابل اعتماد به کار می برند؛ نه این که اجازه دهند بعنوان گاز گلخانه ای به جو منتقل شود.
پژوهشی که به سرپرستی پروفسور “ارمیاس کبریاب”(Ermias Kebreab)، پژوهشگر “دانشگاه کالیفرنیا، دیویس”(UC Davis) انجام شده است، نشان داده است که شاید استفاده از چند اونس جلبک دریایی در رژیم غذایی گاو بتواند انتشار متان را تا ۸۲ درصد کم کند.
این گونه نوآوری ها در حوزه فناوری و بیولوژیک امکان دارد گزینه های بیشتری را برای مدیریت متان در آینده در اختیار تصمیم گیرندگان، دامداران و سایرین قرار دهد.