يمكن استغلال التلوث الحراري تحت الأرض للتخفيف من تغير المناخ


قد يكمن سر تدفئة بعض المباني بكفاءة تحت أقدامنا ، في الحرارة التي خزنها البشر عن غير قصد تحت الأرض.

تماما كما تسخن المدن الهواء المحيط ، مما يؤدي إلى جزر الحرارة الحضرية، وكذلك تقوم البنية التحتية البشرية بتسخين الأرض الأساسية (SN: 3/27/09). الآن ، يكشف تحليل مواقع آبار المياه الجوفية في جميع أنحاء أوروبا وأجزاء من أمريكا الشمالية وأستراليا عن ذلك تقريبًا بضعة آلاف من تلك المواقع تمتلك حرارة زائدة تحت الأرض يمكن إعادة تدويرها لتدفئة المباني لمدة عام ، حسبما أفاد باحثون في 8 يوليو اتصالات الطبيعة.

علاوة على ذلك ، حتى لو تمكن البشر من إزالة كل هذا التلوث الحراري المتراكم ، فإن البنية التحتية الموجودة في حوالي ربع المواقع ستستمر في تدفئة الأرض بدرجة كافية بحيث يمكن حصاد الحرارة لسنوات عديدة قادمة. يمكن أن يقلل ذلك الاعتماد على الوقود الأحفوري ، ويساعد في التخفيف من تغير المناخ.

يوضح هذا العمل التأثير الذي يمكن أن تحدثه إعادة تدوير الحرارة تحت الأرض إذا تم تسخيرها على نطاق واسع ، كما يقول عالم الجيولوجيا المائية جرانت فيرجسون من جامعة ساسكاتشوان في ساسكاتون بكندا ، والذي لم يشارك في الدراسة. “هناك الكثير من الإمكانات غير المستغلة هناك.”

تتسرب الحرارة إلى باطن الأرض من الجذور الدافئة للهياكل مثل المباني ومواقف السيارات والأنفاق ، ومن الأسطح الاصطناعية مثل الأسفلت الذي يمتص الإشعاع الشمسي. في ليون بفرنسا ، على سبيل المثال ، وجد الباحثون في عام 2016 أن البنية التحتية البشرية أدت إلى تسخين المياه الجوفية أكثر من 4 درجات مئوية.

لا يفهم العلماء تمامًا كيف يغير التلوث الحراري البيئات تحت الأرض. لكن ارتفاع درجة حرارة باطن الأرض يمكن أن يتسبب في انتقال الملوثات ، مثل الزرنيخ ، عبر المياه الجوفية بسهولة أكبر.

يمكن استخراج التلوث الحراري عن طريق أنابيب المياه الجوفية لتسخين المضخات على السطح. تقول سوزان بنز ، عالمة البيئة في جامعة دالهوزي في هاليفاكس بكندا ، إن المياه ، التي يتم تسخينها تحت الأرض بفعل كل تلك الحرارة المحتبسة ، يمكنها بعد ذلك تدفئة المباني أثناء إطلاقها للحرارة إلى داخلها الداخلي الأكثر برودة.

يقول بنز إن تسخير الحرارة الجوفية بهذه الطريقة يمكن أن يوفر لبعض المجتمعات وسيلة موثوقة ومنخفضة الطاقة لتدفئة منازلهم. وتقول: “وإذا لم نستخدمها ، فسوف تستمر في التراكم”.

قامت بنز وزملاؤها بتحليل حجم السكان ، والطلب على التدفئة ، ودرجة حرارة المياه الجوفية في أكثر من 6000 موقع ، معظمها في أوروبا. وجد الباحثون أنه في حوالي 43 في المائة من المواقع – معظمها بالقرب من المناطق المكتظة بالسكان – تراكمت حرارة كافية في أعلى 20 مترًا من الأرض لتلبية احتياجات التدفئة المحلية لمدة عام.

بدافع الفضول حول الاستدامة ، حدد الباحثون أيضًا الأماكن التي كان التدفق المستمر للحرارة إلى باطن الأرض – وليس فقط التلوث الحراري المخزن – مرتفعًا. تظهر حساباتهم أنه إذا تم استخراج كل الحرارة المتراكمة لأول مرة ، فإن الحرارة التي استمرت في التسرب من البنية التحتية الحالية يمكن حصادها في حوالي 25 في المائة من المواقع البالغ عددها 6000 موقع. في 18 في المائة من المواقع ، يمكن لهذه الحرارة المعاد تدويرها أن تلبي ما لا يقل عن ربع الطلب على التدفئة للسكان المحليين.

يقول الباحثون إن بناء أنظمة للاستفادة من التلوث الحراري البشري اليوم يمكن أن يساعد السكان يومًا ما على جمع الحرارة من تغير المناخ.

باستخدام التوقعات المناخية لنهاية القرن ، بحث الفريق في جدوى استخراج الحرارة الجوفية في عالم أكثر دفئًا. في سيناريو الاحتباس الحراري الأكثر تفاؤلاً ، والذي يفترض أن انبعاثات غازات الاحتباس الحراري تصل إلى ذروتها في عام 2040 ، وجد الباحثون أن تغير المناخ سوف يسخن الأرض بدرجة كافية بحلول نهاية القرن بحيث يمكن إعادة تدوير الحرارة تحت الأرض في 81 بالمائة من المواقع المدروسة أكثر. أكثر من ربع احتياجات التدفئة للسكان المحليين. إذا لم تكن هناك جهود للحد من الانبعاثات ، سيرتفع هذا العدد إلى 99 بالمائة من المواقع.

على الرغم من أن الباحثين ركزوا في الغالب على أوروبا ، يقول بنز إن القارات الأخرى ربما تمتلك أيضًا حرارة جوفية وفيرة يمكن تسخيرها. في أوروبا وأماكن أخرى ، قد يكون إعادة التدوير الحراري أكثر جدوى في مناطق الضواحي ، كما تقول ، حيث توجد حرارة جوفية متراكمة كافية للمساعدة في تلبية متطلبات التدفئة المحلية ، ومساحة لتركيب أنظمة إعادة تدوير الحرارة.

بالنظر إلى المستقبل ، تخطط شركة بنز للتحقيق فيما إذا كان تبريد باطن الأرض يمكن أن يساعد في تقليل درجات الحرارة فوق سطح الأرض في البيئات الحضرية. “قد يكون هذا في الواقع أداة إضافية صغيرة للتحكم [aboveground] الحرارة الحضرية “.



المصدر

ندى عبدالرحمن
مهتمة في العلوم والفضاء خاصةً محبة للتقنية اعمل كاتبة في موقع اراود