הנדסת אקלים להפחתת התחממות גלובלית

תמצית

בבסיס האסטרטגיה של סילוק פחמן דו חמצני, עומד הרעיון לפתח ולהטמיע תהליכים שיגרמו ל"פליטה שלילית" של פחמן דו-חמצני. זאת כאיזון נגד התהליכים הגלובליים שגורמים לפליטה חיובית: למשל שריפת דלקי מחצבים כמו נפט ופחם. אסטרטגיה נוספת היא הפחתת קרינת השמש שנבלעת בפני כדור הארץ ויוצרת חום. הדבר נעשה באמצעות הסטת אור השמש לפני שהוא מגיע לכדור הארץ, או החזרת יותר קרני אור השמש מפני כדור הארץ.

האפשרויות רבות, ודורשות פיתוח ממוקד, אך עלינו לזכור שההשלכות והסיכונים החבויים של התערבות חיצונית שכזו, לא תמיד ידועים. קשה להיערך אליהם מראש, ולעיתים – לא ניתן להיערך. מה שמעלה את השאלה:

האם התערבות כה מסיבית באקלים כדור הארץ מבטיחה השלכות חיוביות בלבד?

ההשפעות האזוריות של הנדסת אקלים על משקעים ועל החור בשכבת האוזון, תלויות במידת ההפחתה של פליטת גזי החממה. כלומר, אם פליטת הפחמן הדו-חמצני משרפת פחם, נפט וגז טבעי תימשך בקצב שבה היא מתקיימת כיום, הנדסת אקלים לא תוכל למנוע ירידה גדולה בכמות המשקעים ודלדול שכבת האוזון המבטיחה את החיים על כדור הארץ. לכן, במקביל למאמצים מסיביים להפחתת פליטת הפחמן, נדרשת התערבות אנושית במערכת האקלימית באמצעות הנדסת אקלים, כדיי לסייע בצמצום ההיבטים המסוכנים של ההתחממות הגלובלית.

הפחתת וסילוק פחמן דו-חמצני מהאטמוספירה – רוב הפחמן שנפלט אל האטמוספירה עקב פעילות אנושית, מגיע מתוך המאגרים האדירים של חומר אורגני שהיו קבורים בתוך שכבות סלע במעמקי כדור הארץ, או מחומר צמחי חדש. הנדסה אקלימית מטרתה לזרז את תהליכי החזרת הפחמן לקרקע, ולפתח דרכים חדשות שיאפשרו לבודד את הפחמן מהאטמוספירה ולקבור אותו מחדש בעומק כדור הארץ.

קיימות לא מעט טכנולוגיות בתחום. לדוגמה: ביו-אנרגיה עם לכידה ואחסון של פחמן (BECCS, Bioenergy with carbon capture and storage). תהליך של לכידה ואחסון קבוע של פחמן דו חמצני (CO2) מייצור אנרגיה של ביומסה (חומר אורגני). זוהי אחת מטכנולוגיות לכידת הפליטות המבטיחות בנמצא, הנשענת על חקלאות וייעור. צמחים צורכים פחמן דו-חמצני מהאוויר בזמן שהם גדלים, ואז שורפים אותם כדיי לייצר אנרגיה תוך כדיי לכידת הפחמן הנפלט. כך, הפחמן מאוחסן מתחת לאדמה, לאורך זמן ובקנה מידה גדול. טכניקה זו עשויה להסיר כמויות ניכרות של פחמן מהאטמוספירה. ישנן מדינות שכבר מקדמות מדיניות ייעור כאמצעי להפחתה של פחמן דו-חמצני, כמו אוסטרליה שהתחייבה לכך בהסכם האקלים העולמי.

עוד דוגמה מעניינת היא לכידת אוויר ישירה (Direct air capture). טכנולוגיה המבוססת על מכונות הלוכדות פחמן דו-חמצני ישירות מהאוויר, ולא ממקור נקודתי, כמו תחנת כוח. זו עשויה להוות אופציה אטרקטיבית, מכיוון שהיא אינה מסתמכת על שינויים גדולים בשימוש בקרקע, ומונעת סיבוכים פוטנציאליים סביב כריתת יערות. תיאורטית, ניתן לבנות מפעלים קרוב לאתרי אחסון ושימוש, ולהוביל פחמן דו-חמצני למרחקים קצרים באמצעות צינורות, לאזורי ה-BECCS. גם לטכנולוגיה זו יש מגבלות – הפעלה של תחנות אלו תדרוש כמויות עצומות של אנרגיה.

בהרחבה

ישנם תהליכי הנדסת אקלים שנועדו לחזק תהליכים טבעיים. בליית מינרליים משופרת (Enhanced mineral weathering), למשל – מטרתה להאיץ את הספיגה הטבעית של פחמן דו-חמצני על ידי סלעים. אפשרות נוספת היא דישון אוקיינוס (Ocean fertilization) – הוספת כמויות גדולות של ברזל או חומרים מזינים אחרים לאוקיינוס כדיי לעורר את הצמיחה של פריחת אצות שסופגות פחמן דו-חמצני. השלכותיו של תהליך זה אינן ידועות לחלוטין, ולכן כרגע יישומו עומד בסימן שאלה.

ניהול קרינת השמש – הנדסה סולארית

זו קבוצת טכנולוגיות שנויות במחלוקת, המבקשות לנהל את כמות קרינת השמש שמגיעה לכדור הארץ, לפני שתהיה לה הזדמנות לחמם את האטמוספירה.

הזרקת אירוסול סטרטוספרית (Stratospheric aerosol injection) זו כיום הגישה המדוברת ביותר לניהול קרינת השמש, והיא מורכבת מחלקיקים המוזרקים לסטרטוספירה ממטוסים או מבלונים בגובה רב. גישה זו מעלה חשש מבעיות פוטנציאליות: האירוסולים המוזרקים עלולים לדלדל את שכבת האוזון או לרדת בהמשך כגשם חומצי, מה שעלול להוות סיכון למערכות גיאופוליטיות, ולשבש את מערכות מזג האוויר והמערכות החקלאיות של מדינות שתיפגענה. כמו כן, ישנם גבולות לגובה שבו ניתן לפרוס אירוסולים באטמוספירה כדיי להסיט את אור השמש הנכנס ולמנוע את ההתחממות הגלובלית. הזרקות בגובה רב עשויות להיות יעילות יותר, אך התערבות אקלים כזו מזמינה עלויות וסיכונים בטיחותיים מוגברים באופן משמעותי.

התבהרות עננים (Cloud brightening) היא דוגמה נוספת לניהול קרינת שמש, המבוססת על ספינות המתיזות מי ים לתוך ענני סטרטוקומולוס (ענני ערימה) נמוכים. כך מתווספים חלקיקי מלח לעננים ובתיאוריה, ניתן להגביר את השתקפות העננים. אוסטרליה כבר מתנסה בטכניקה זו בקנה מידה מקומי, בתקווה להשתמש בה כדיי לספק הגנה לשונית המחסום הגדולה (Great Barrier Reef – מערכת שונית האלמוגים הגדולה ביותר בכדור הארץ). החיסרון הגדול בשיטה זו הוא שסוג העננים הרלוונטי כנראה יושב מעל כ-10% משטח כדור הארץ, וסביר להניח שיתקבלו הפרעות גדולות יותר בדפוסי משקעים רבים כתוצאה מהשימוש בהתבהרות העננים.

קיימות עוד שלל טכניקות היפותטיות אחרות רבות, שטרם נחקרו או שלא הובילו למחקר נרחב. אחת ההצעות המשעשעות היא הצעת מראות החלל, לפיה צי מראות יישלח למסלול כדיי להסיט את האור מכדור הארץ. אמנם הדבר יכול למנוע חששות של התערבות כימית באטמוספירה של כדור הארץ, אבל עלולות להיות לכך השלכות שליליות כגון בצורת, מעבר לכך שפעילות זו יקרה באופן בלתי רגיל.

שינויים מקומיים יותר יכולים להתבצע גם על פני כדור הארץ – מהתקנת גגות לבנים ועד לשינוי גנטי של יבולים, כדיי לשקף יותר אור שמש. שינוי ביכולת החזרת האור מהקרקע עשוי לסייע במניעת התחממות – במיוחד עבור מצבים קיצוניים חמים באזורים חקלאיים צפופים וחשובים. עם זאת, קנה המידה של ההשפעה שלהם קטן יותר בדרך כלל, ולכן הם אינם נחשבים כהנדסה סולארית.

ניהול סיכונים ואתיקה של הנדסת אקלים

רבים מסכימים כיום שההתחממות הגלובלית מותחת את גבולות המערכת האקלימית וגורמת לאירועי מזג אויר קיצוניים, שבסבירות גבוהה יופיעו בתדירות גוברת והולכת. לצד הפתרונות המתבקשים לעצירת או הפחתת פליטת גזי החממה, הגורמים העיקריים להתחממות הגלובלית – עולים רעיונות נוספים, כמו "להנדס" את כדור הארץ, כך שהטמפרטורה שלו תרד בדרך מלאכותית. רעיונות אלו מקבלים תאוצה רבה במחקרים ופיתוחים יצירתיים, שגובלים לעיתים במדע בדיוני.

לצד האתגרים טכנולוגיים, קיימים גם אתגרים אתיים חשובים לא פחות הנלווים לטכנולוגיות אלו. שילוב אתיקה בפיתוח טכנולוגיות מתפתחות, אינו תחום חדש, אך עם התפתחות הטכנולוגיה, הנושא הפך "חם" יותר והציב לפתחן של ממשלות אתגרים לא פשוטים. למרות הידע הרב הקיים על המערכת האקלימית העולמית, ההבנה האנושית לגביה עדיין בחיתוליה, ולכן יכולת חיזוי להשפעות הלוואי של התערבות מלאכותית מוגבלת מאוד.

פתרונות לאתגרי משבר האקלים באמצעות התערבות חיצונית של הנדסת אקלים, אולי יצליחו להוריד את הטמפרטורה הממוצעת על פני כדור הארץ, אך אין לדעת לאן התערבות זו תוביל. כמו במערכות מורכבות רבות, אדוות השינוי עלולות להשפיע באזורים לא צפויים. לא ברור מה תהיינה ההשלכות על דפוסי מזג האוויר המקומיים ברחבי העולם, ועל החקלאות והזמינות של המים והמזון. וגם אם הנדסת האקלים אכן תביא לשיפור בחייה של רוב אוכלוסיית העולם, ייתכן מאוד שההישג יגיע עם תג מחיר של פגיעה קשה בחלקה האחר.

אתגרים אתיים אלה דורשים התייחסות לגישות החורגות משיטות כמותיות קונבנציונליות להערכת סיכונים. הגישה הכמותית מניחה הנחות נורמטיביות לגבי מה שנחשב כאפקט לא רצוי, במונחי הרוגים שנתיים ונזק כלכלי, אליהם יש להוסיף מחלות קשות, השפעות על הסביבה והשפעות על רווחתם של אנשים, בהיבטים של פרטיות, אמונה ואורחות חיים. מעבר לכך, שיקולים אתיים נוגעים גם לאוטונומיה, חופש, יושרה, זכויות אדם ופרטיות, לצד ערכים המשקפים צדק, הוגנות, כבוד ואמון.

שיקול אתי הוא הכרח בחשיבה על הדורות הבאים. לדוגמה, ל-אירוסולים (aerosol – סוג של תרסיס) אותם מייעדים לטיפול בקרינה הסולארית, יש זמן חיים מוגבל, והתנאי להשפעות החיוביות שלהם הוא רציפות בהזרקת התרסיסים. אם ההזרקה תיפסק בעתיד, הטמפרטורה עלולה שוב לעלות לטמפרטורת המוצא של לפני תחילת ההזרקות, או אפילו לטמפרטורות גבוהות יותר. לכן, אם  עצירה עלולה להחמיר את ההשפעות הקודמות או אם הפסקת ההזרקה עלולה לייצר קצבי התחממות גבוהים עד פי חמישה מהשיעורים המקסימליים הצפויים היום^[1] – האם ניתן להצדיק, מנקודת המבט של הדורות הבאים, את היישום של פעולה זו, ובכך להטיל עליהם אחריות תמידית להמשיך להזריק את התרסיס? פן החזרה אחורה תהיה חמורה מאשר המצב ללא הזרקה מלכתחילה… אלו רק חלק מהדילמות האתיות שיש להתמודד איתן לפני קבלת החלטות. 

[1] Irvine, Sriver, & Keller, 2012, p. 97