یک مطالعه جدید نشان می دهد که چگونه یخچال های طبیعی گرینلند از سال 1890 تا 2022 تغییر کرده است. محققان با استفاده از تصاویر ماهواره ای و یک آرشیو منحصر به فرد از عکس های هوایی تاریخی، تغییرات طول بیش از 1000 یخچال طبیعی این کشور را در 130 سال گذشته ثبت کردند. اگرچه یخچال های طبیعی در گرینلند در طول قرن گذشته عقب نشینی را تجربه کرده اند، سرعت عقب نشینی آنها در دو دهه گذشته به سرعت افزایش یافته است.

مطالعه‌ای از دانشگاه نورث وسترن و دانشگاه کپنهاگ نشان می‌دهد که هزاران یخچال‌های طبیعی پیرامونی گرینلند وارد یک وضعیت جدید و گسترده عقب‌نشینی سریع شده‌اند.

برای کنار هم قرار دادن بزرگی عقب‌نشینی یخچال‌های طبیعی، تیم تحقیقاتی تصاویر ماهواره‌ای را با عکس‌های هوایی تاریخی از خط ساحلی گرینلند، که با هزاران یخچال طبیعی جدا از ورقه یخ مرکزی عظیم جزیره پر شده است، ترکیب کردند. با این داده‌های بی‌نظیر، محققان تغییرات طول بیش از 1000 یخچال طبیعی کشور را در 130 سال گذشته ثبت کردند.

اگرچه یخچال های طبیعی در گرینلند در طول قرن گذشته عقب نشینی را تجربه کرده اند، سرعت عقب نشینی آنها در دو دهه گذشته به سرعت افزایش یافته است. بر اساس تلاش‌های چند ساله مشترک بین ایالات متحده و دانمارک، سرعت عقب‌نشینی یخچال‌ها در قرن بیست و یکم دو برابر سریع‌تر از عقب‌نشینی در قرن بیستم است. و با وجود گستره آب و هوا و ویژگی های توپوگرافی در سراسر گرینلند، یافته ها در همه جا وجود دارد، حتی در بین شمالی ترین یخچال های طبیعی زمین.

این یافته ها بر حساسیت منطقه به افزایش دما به دلیل تغییرات آب و هوایی ناشی از انسان تاکید می کند.

این مطالعه روز پنجشنبه (9 نوامبر) در ژورنال Nature Climate Change منتشر خواهد شد.

لورا لاروکا، نویسنده اول این مطالعه گفت: «مطالعه ما عقب‌نشینی اخیر یخچال‌های طبیعی پیرامونی در سراسر مناطق متنوع آب و هوایی گرینلند را در یک چشم‌انداز یک قرنی نشان می‌دهد و نشان می‌دهد که میزان عقب‌نشینی آنها در قرن بیست و یکم تا حد زیادی در مقیاس زمانی یک قرن بی‌سابقه است». تنها استثنای اصلی ممکن است یخچال‌های طبیعی در شمال شرقی گرینلند است، جایی که به نظر می‌رسد افزایش اخیر در بارش برف ممکن است عقب‌نشینی را کند کند.»

این مطالعه نشان می دهد که تغییرات آب و هوایی عقب نشینی سریع یخچال های طبیعی را توضیح می دهد و یخچال های طبیعی در سراسر گرینلند به سرعت به تغییر دما واکنش نشان می دهند. این امر اهمیت کاهش گرمایش جهانی را نشان می دهد.

لاروکا گفت: “فعالیت‌های ما در چند دهه آینده به شدت بر این یخچال‌ها تاثیر می‌گذارد. هر ذره افزایش دما واقعا مهم است.”

یارو آکسفورد از Northwestern، نویسنده ارشد این مطالعه گفت: «این کار بر اساس تحلیل‌های گسترده تصاویر ماهواره‌ای و دیجیتالی کردن هزاران عکس هوایی تاریخی است – برخی از آنها در سفرهای اولیه نقشه‌برداری گرینلند از هواپیماهای خلبان باز گرفته شده‌اند.» این عکس‌های قدیمی مجموعه داده‌ها را به قبل از دوران ماهواره‌ای گسترش می‌دهند، زمانی که مشاهدات گسترده از کرایوسفر نادر است.

این کاملاً خارق‌العاده است که ما اکنون می‌توانیم رکوردهای طولانی‌مدت برای صدها یخچال طبیعی ارائه کنیم، و در نهایت فرصتی را به ما می‌دهد تا در سراسر گرینلند مستند کنیم. پاسخ یخچال های طبیعی به تغییرات آب و هوایی در بیش از یک قرن.”

آکسفورد استاد علوم زمین شناسی ویلیام دیرینگ در کالج هنر و علوم واینبرگ نورث وسترن است. زمانی که تحقیقات شروع شد، لاروکا دکتری بود. کاندیدای آزمایشگاه آکسفورد در حال حاضر، Larocca عضو NOAA پسادکتری آب و هوا و تغییرات جهانی است که در دانشگاه آریزونا شمالی میزبانی شده است. او در ژانویه 2024 به عنوان استادیار به دانشکده آتیه های اقیانوسی دانشگاه ایالتی آریزونا خواهد پیوست.

در حالی که اثرات تغییرات آب و هوایی بر گرینلند به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته است، اکثر محققان بر روی صفحه یخی گرینلند تمرکز می کنند که تقریباً 80٪ از کشور را پوشش می دهد. اما نوسانات در یخچال های طبیعی محیطی گرینلند – توده های یخی کوچکتر متمایز از ورقه یخی که در خط ساحلی کشور وجود دارد – به طور گسترده مستند نشده است، تا حدی به دلیل کمبود داده های رصدی.

قبل از پرتاب ماهواره های رصد زمین در دهه 1970، محققان درک کاملی از تاثیر تغییرات دما بر یخچال های طبیعی گرینلند نداشتند. سوابق رصدی گسترده و دقیق به سادگی وجود نداشت – یا محققان چنین فکر می کردند. حدود 15 سال پیش زمانی که عکس‌های هوایی فراموش شده از خط ساحلی گرینلند در قلعه‌ای خارج از کپنهاگ دوباره کشف شد، پیشرفتی به دست آمد.

 این تصاویر که اکنون در آرشیو ملی دانمارک نگهداری می شود، به مطالعه نویسنده ارشد آندرس بیورک، استادیار دانشگاه کپنهاگ، امکان ساخت تاریخ یخچال های طبیعی را می دهد.

لاروکا گفت: «از دهه 1930، خلبانان دانمارکی با پوشیدن لباس‌های خز خرس قطبی وارد کمپین‌های نقشه‌برداری هوایی گرینلند شدند و در نهایت بیش از 200000 عکس از خط ساحلی جزیره جمع‌آوری کردند. آنها همچنین به طور ناخواسته ایالت یخچال های طبیعی محیطی گرینلند را تصرف کردند.

در مطالعات قبلی، بیورک و همکارانش برای مطالعه 361 یخچال طبیعی در مناطق جنوب شرقی، شمال غربی و شمال شرقی گرینلند، عکس ها را دیجیتالی و تجزیه و تحلیل کردند. در مطالعه جدید، لاروکا، آکسفورد و تیم آنها رکوردهایی را برای 821 یخچال دیگر در مناطق جنوبی، شمالی و غربی اضافه کردند و رکوردهای بیورک را تا امروز گسترش دادند.

به عنوان بخشی از این تلاش، این تیم هزاران عکس هوایی کپی کاغذی گرفته شده از هواپیماهای خلبان باز را دیجیتالی کرد و تصاویر را از چندین ماهواره جمع آوری کرد. محققان همچنین اعوجاج زمین را حذف کردند و از تکنیک‌های ارجاع جغرافیایی برای قرار دادن عکس‌ها در مکان‌های صحیح روی زمین استفاده کردند.

لاروکا که این پروژه را در سال 2018 آغاز کرد، گفت: «واقعاً هیچ فرآیند خودکاری برای دیجیتالی کردن همه این عکس‌ها وجود ندارد. پروژه‌ای مانند این افراد زیادی را می‌طلبد و کار دستی زیادی را برای اسکن و دیجیتالی کردن این همه هوای آنالوگ نیاز دارد. سپس، قبل از انجام اندازه‌گیری‌ها، باید کارهای پیش‌پردازش زیادی انجام می‌دادیم.”

لاروکا، آکسفورد و تیم آن‌ها با استفاده از سرنخ‌های پنهان در چشم‌انداز، رکوردهای بیشتری را در زمان افزایش دادند. وقتی یخچال‌ها بزرگ‌تر می‌شوند و سپس عقب‌نشینی می‌کنند، یک مورن پایانی را پشت سر می‌گذارند (رسوبی که توسط یک یخچال حمل و نقل و رسوب می‌شود، اغلب به شکل یک خط الراس طولانی). مکان یابی این مورن ها، محققان را قادر ساخت تا پیش از گرفتن اولین عکس های بر فراز پرواز خود در اوایل دهه 1930، وسعت یخچال های طبیعی قدیمی تر را نقشه برداری کنند.

لاروکا، آکسفورد و تیمشان با استفاده از تصاویر اواخر قرن بیستم، درصد طولی را که یخچال‌های طبیعی طی 20 سال گذشته از دست داده‌اند، محاسبه کردند. آنها دریافتند که به طور متوسط، یخچال های طبیعی در جنوب گرینلند 18 درصد از طول خود را از دست داده اند، در حالی که یخچال های طبیعی در مناطق دیگر بین 5 تا 10 درصد از طول خود را در 20 سال گذشته از دست داده اند.

با افزایش دمای جهانی، درک بهتر اینکه چگونه این یخچال های طبیعی در حال ذوب بر افزایش سطح دریاها و منابع قابل اطمینان آب شیرین تأثیر می گذارند، بیش از هر زمان دیگری ضروری شده است.

لاروکا گفت: «یخچال‌های محیطی تنها حدود 4 درصد از کل منطقه پوشیده از یخ گرینلند را تشکیل می‌دهند، اما 14 درصد از ریزش یخ‌های فعلی جزیره را تشکیل می‌دهند – بخش نامتناسب بزرگی». “اگر به تمام یخچال های طبیعی متمایز از ورقه یخی گرینلند و قطب جنوب نگاه کنید، تقریباً 21 درصد از افزایش سطح دریاها در دو دهه گذشته سهم داشته اند. بنابراین، این توده های یخی کوچکتر بخش مهمی از سطح دریا هستند.

میلیون‌ها نفر در سراسر جهان برای آب شیرین، کشاورزی و انرژی آبی به یخچال‌های طبیعی متکی هستند، بنابراین بسیار نگران‌کننده است که اجازه می‌دهیم این کار ادامه یابد. انتخاب‌هایی که در چند سال آینده انجام می‌دهیم، تفاوت زیادی در میزان یخ ما ایجاد خواهد کرد. از دست دادن.”

یک پستاندار به نام اکیدنا منقار بلند به نام سر دیوید آتنبرو و آخرین بار توسط دانشمندان در سال 1961 دیده شده بود، برای اولین بار در یک جنگل استوایی اندونزی عکسبرداری شد. یک تیم بین المللی از محققان با جوامع محلی برای استقرار بیش از 80 تله دوربین برای فیلمبرداری از این حیوان گریزان کار کردند. علاوه بر کشف مجدد اکیدنا، این تیم تعداد زیادی از گونه‌های کاملاً جدید را برای علم کشف کردند، از جمله سوسک‌ها، عنکبوت‌ها و یک میگوی درختی قابل توجه.

بیش از شصت سال پس از آخرین ثبت آن، یک تیم اعزامی یک پستاندار نمادین تخم‌گذار را در یکی از ناشناخته‌ترین مناطق جهان دوباره کشف کردند. اکیدنا منقار بلند آتنبورو که به افتخار پخش کننده مشهور سر دیوید آتنبرو نامگذاری شده است، برای اولین بار در عکس ها و فیلم های ویدئویی با استفاده از دوربین های راه دور راه دور که در کوه های Cyclops در استان پاپوآ اندونزی نصب شده اند، ثبت شد.

در کنار کشف مجدد اکیدنا، اکسپدیشن – مشارکت بین دانشگاه آکسفورد، سازمان غیردولتی اندونزیایی یایاسان پلایانان پاپوآ نندا (YAPPENDA)، دانشگاه سندراواسیه (UNCEN)، پاپوآ BBKSDA، و آژانس ملی تحقیقات و نوآوری اندونزی (BRIN)، Re :Wild — بسیاری از یافته های قابل توجه دیگر را به دست آورد. اینها شامل عسل خوار مایر بود، پرنده ای که از سال 2008 در علم گم شده بود. یک جنس کاملاً جدید از میگوهای درختی. گونه های جدید بی شماری از حشرات؛ و یک سیستم غار ناشناخته قبلی. این به رغم مشکلات ناشی از زمین های بسیار نامساعد از جمله حیوانات سمی، زالوهای خونخوار، مالاریا، زلزله و گرمای طاقت فرسا بود.

یکی از غیرمعمول ترین پستانداران جهان بالاخره در فیلم گرفتار شد

اکیدنای منقار بلند آتنبورو که تنها یک بار در سال 1961 توسط علم ثبت شد، یک تکه است: یک گروه از نظر تکاملی متمایز از پستانداران تخمگذار که شامل پلاتیپوس است. این گونه echidna بسیار خاص است زیرا یکی از تنها پنج گونه باقیمانده مونوترم است که تنها نگهبانان این شاخه قابل توجه درخت زندگی است. یافتن اکیدنا بسیار دشوار است زیرا شب‌زیست، در لانه‌ها زندگی می‌کند و بسیار خجالتی است. اکیدنای منقار بلند آتنبورو هرگز در هیچ کجای خارج از کوه های سیکلوپ ثبت نشده است و در حال حاضر در فهرست قرمز گونه های در معرض خطر IUCN به عنوان در معرض خطر انقراض طبقه بندی شده است.

برای اینکه بهترین شانس را برای خود پیدا کنند، تیم بیش از 80 دوربین دنباله‌دار را مستقر کرد، صعودهای متعددی از کوه‌ها انجام داد و در این فرآیند بیش از 11000 متر (بیش از ارتفاع اورست) بالا رفت. تقریباً تمام چهار هفته ای که تیم در جنگل گذراند، دوربین ها هیچ نشانه ای از اکیدنا ثبت نکردند. در آخرین روز، با آخرین تصاویر روی کارت حافظه نهایی، تیم عکس های خود را از پستاندار گریزان به دست آورد – اولین عکس از اکیدنا آتنبرو. شناسایی این گونه بعداً توسط پروفسور کریستوفر هلگن، پستان شناس و دانشمند ارشد و مدیر موسسه تحقیقات موزه استرالیا (AMRI) تایید شد.

دکتر جیمز کمپتون، زیست‌شناس از دانشگاه آکسفورد که ایده و رهبری این اکسپدیشن را بر عهده داشت، می‌گوید: اکیدنا منقار بلند آتنبورو دارای خارهای جوجه تیغی، پوزه مورچه‌خوار و پاهای یک خال است. به دلیل ظاهر ترکیبی آن، نام خود را با موجودی از اساطیر یونانی که نیمی انسان و نیمی مار است، مشترک است. دلیل اینکه این گونه بر خلاف سایر پستانداران به نظر می رسد این است که عضوی از monotremes است – یک گروه تخمگذار که حدود 200 میلیون سال پیش از بقیه پستانداران درخت حیات جدا شده است.

وی افزود: این کشف نتیجه کار سخت و بیش از سه سال و نیم برنامه ریزی است. یک دلیل کلیدی برای موفقیت ما این است که با کمک YAPPENDA، سال‌ها برای ایجاد رابطه با جامعه Yongsu Sapari، روستایی در ساحل شمالی کوه‌های Cyclops، صرف کرده‌ایم. اعتماد بین ما سنگ بنای موفقیت ما بود زیرا آنها دانش لازم برای پیمایش در این کوه های خائنانه را با ما به اشتراک گذاشتند و حتی به ما اجازه دادند تا در سرزمین هایی تحقیق کنیم که هرگز قدم های انسان را احساس نکرده اند.

گنجینه ای از اکتشافات

در کنار جستجوی اکیدنا، اکسپدیشن اولین ارزیابی جامع از حیات بی مهرگان، خزندگان، دوزیستان و پستانداران را در کوه های سیکلوپ انجام داد. با حمایت راهنمایان محلی در تیم اعزامی، دانشمندان توانستند آزمایشگاه‌های موقتی را در قلب جنگل با نیمکت‌ها و میزهایی که از شاخه‌های جنگلی و درختان انگور ساخته شده بودند، ایجاد کنند.

با ترکیب تکنیک های علمی با تجربه و دانش اعضای تیم پاپوآ از جنگل، این تیم به اکتشافات جدید زیادی دست یافت. این شامل ده‌ها گونه حشره کاملاً جدید برای علم و کشف مجدد عسل‌خوار مایر ( Ptiloprora mayri ) بود، پرنده‌ای که از سال 2008 در علم گم شد و به نام زیست‌شناس تکاملی مشهور ارنست مایر نامگذاری شد.

یک یافته خارق العاده یک جنس کاملاً جدید از میگوهای زمینی و درختی بود. دکتر لئونیداس-رومانوس داورانوگلو (همکار فوق دکتری Leverhulme Trust در موزه دانشگاه آکسفورد گفت: ما از کشف این میگو در قلب جنگل بسیار شوکه شدیم، زیرا این یک انحراف قابل توجه از زیستگاه معمولی ساحلی این حیوانات است. تاریخ طبیعی)، حشره شناس ارشد برای اکسپدیشن. ما معتقدیم که سطح بالای بارندگی در کوه‌های سیکلوپ به این معنی است که رطوبت به اندازه‌ای است که این موجودات به طور کامل روی خشکی زندگی کنند.

این تیم همچنین گنجینه‌ای از گونه‌های زیرزمینی، از جمله عنکبوت‌های کور، برداشت‌کننده کور، و عقرب تازیانه‌ای را که همگی برای علم جدید هستند، در یک سیستم غاری که قبلاً کشف نشده بود، نشان دادند. این کشف شگفت‌انگیز در یکی از قله‌های مقدس بر فراز یونگ سو ساپاری انجام شد، جایی که به تیم مجوز ویژه برای انجام تحقیقات داده شد. مردم به ندرت در اینجا پا می گذارند، و سیستم غار خیره کننده زمانی که یکی از اعضای تیم از ورودی پوشیده از خزه سقوط کرد، اتفاق افتاد.

“سرزمینی زیبا اما خطرناک”

در پس زمینه این اکتشافات شرایط بسیار چالش برانگیز و در مواقعی تهدید کننده زندگی بود. در یکی از سفرها به سیستم غار، یک زلزله ناگهانی تیم را مجبور به تخلیه کرد. دکتر داورانگلو دست خود را از دو نقطه شکست، یکی از اعضا به مالاریا مبتلا شد و دیگری به مدت یک روز و نیم زالو به چشمش چسبانده بود تا اینکه سرانجام در بیمارستان برداشته شد. در سرتاسر اکسپدیشن، اعضا با نیش پشه‌ها و کنه‌ها گرفتار شدند و با خطر دائمی مارها و عنکبوت‌های سمی مواجه بودند. هر گونه پیشرفت در جنگل یک روند آهسته و طاقت فرسا بود، به طوری که تیم گاهی اوقات مجبور می شد مسیرهایی را که قبلاً هیچ انسانی نرفته بود، قطع کند.

دکتر کمپتون می‌گوید: «اگرچه برخی ممکن است سیکلوپ‌ها را «جهنم سبز» توصیف کنند، اما من فکر می‌کنم این منظره جادویی، در عین حال مسحورکننده و خطرناک است، مانند چیزی از کتاب تالکین. در این محیط، رفاقت بین اعضای اکسپدیشن فوق العاده بود و همه به حفظ روحیه کمک کردند. عصر، ما در اطراف آتش، داستان‌هایی را با هم رد و بدل می‌کردیم، در حالی که در میان هول و صدای قورباغه‌ها احاطه شده بودیم.

میراثی ماندگار

کشف مجدد اکیدنا تنها آغاز ماموریت اکسپدیشن است. اکیدنای منقار بلند آتنبورو، حیوان شاخص کوه های سیکلوپ و نمادی از تنوع زیستی خارق العاده آن است. این تیم امیدوار است که کشف مجدد آن به جلب توجه به نیازهای حفاظتی Cyclops و به طور کلی گینه نو اندونزی کمک کند و آنها متعهد به حمایت از نظارت طولانی مدت اکیدنا هستند. کلید این کار NGO YAPPENDA است که ماموریت آن حفاظت از محیط طبیعی گینه نو اندونزی از طریق توانمندسازی پاپوآهای بومی است. به عنوان بخشی از تیم اعزامی، اعضای YAPPENDA به آموزش شش دانش آموز از UNCEN در بررسی تنوع زیستی و به دام انداختن دوربین در طول سفر کمک کردند.

دکتر داورانگلو گفت: جنگل های بارانی استوایی از مهم ترین و در معرض خطرترین اکوسیستم های زمینی هستند. این وظیفه ماست که از طریق تبادل دانش، مهارت و تجهیزات از همکاران خود در خط مقدم حمایت کنیم.

از آنجایی که تیم تنها بخشی از مواد جمع‌آوری‌شده در اکسپدیشن را مرتب کرده است، آنها انتظار دارند که در ماه‌های آینده گونه‌های جدید بیشتری تولید کنند. هدف این است که نام بسیاری از این افراد را به نام اعضای پاپوآی اکسپدیشن نامگذاری کنیم.

علاوه بر نمونه های حیوانی، این تیم همچنین بیش از 75 کیلوگرم نمونه سنگ را برای تجزیه و تحلیل زمین شناسی جمع آوری کرد که توسط زمین شناس ارشد اکسپدیشن، مکس وب، از دانشگاه رویال هالووی، لندن هدایت شد. اینها می توانند به بسیاری از سوالات در مورد چگونگی و زمان شکل گیری کوه های سیکلوپ کمک کنند. اعتقاد بر این است که این کوه ها در حدود 10 میلیون سال پیش زمانی تشکیل شده اند که یک قوس جزیره ای در اقیانوس آرام با سرزمین اصلی گینه نو برخورد کرده است. همراه با یافته های بیولوژیکی، این کار زمین شناسی به تیم کمک می کند تا بفهمد تنوع زیستی خارق العاده Cyclops چگونه به وجود آمده است.

درباره اکیدنای منقار بلند آتنبرو:

• اکیدنا منقار بلند آتنبورو، Zaglossus attenboroughi، شناخته شده نیست که در خارج از کوه‌های سیکلوپ زندگی می‌کند و زیست‌شناسان هنوز سوالات بی‌پاسخ زیادی در مورد زیستگاه و اکولوژی آن دارند.
• اکیدنای منقار بلند آتنبورو یک گونه EDGE است: گونه ای در معرض تهدید که خویشاوندان نزدیک کمی در درخت تکاملی حیات دارد. آنها حدود 200 میلیون سال است که مستقل از سایر پستانداران تکامل یافته اند.
• اکیدنا برای مردم یونگ سو ساپاری که هجده نسل در دامنه‌های شمالی کوه‌های سیکلوپ زندگی می‌کنند، اهمیت فرهنگی دارد. هنگامی که درگیری در جامعه رخ می دهد، به جای دعوا، یک سنت وجود دارد که یک طرف برای جستجوی اکیدنا به داخل سیکلوپ می رود در حالی که طرف دیگر برای یافتن یک مارلین به اقیانوس می رود. یافتن هر دو موجود به قدری دشوار بود که اغلب دهه ها یا یک نسل کامل طول می کشید تا مکان آنها پیدا شود، اما پس از پیدا شدن، حیوانات نماد پایان درگیری و بازگشت به روابط هماهنگ در روستا بودند.
• اکیدنا تنها یک بار به صورت علمی ثبت شده است، زمانی که توسط پیتر ون روین – گیاه شناس هلندی – در سال 1961 کشف شد. از آن زمان تاکنون تنها از طریق گزارش های مشاهده شده توسط جامعه یونگ سو ساپاری و علائم غیرمستقیم در دوران قبل از آن شناخته شده است. کار اعزامی در سال 2022. این نشانه‌ها، که در طول سفر نیز مشاهده شد، شامل سوراخ‌های بینی، سوراخ‌هایی در زمین بود که بوسیله اکیدناها پس از استفاده از پوزه‌های بلند و کمی خمیده‌شان برای کاوش بی‌مهرگان زیرزمینی باقی می‌ماند.

درباره اکسپدیشن:

• این اکسپدیشن برای اولین بار در سال 2019 توسط جیمز کمپتون پیشنهاد شد.
• دانشگاهیان که در این اکسپدیشن همکاری نزدیک داشتند عبارتند از: دکتر جیمز کمپتون (دانشگاه آکسفورد)، دکتر لئونیداس-رومانوس داورانوگلو (موزه تاریخ طبیعی دانشگاه آکسفورد)، مادلین فوت (دانشگاه آکسفورد)، دکتر اندرو تیلکر (Re:wild، موسسه لایبنیتس برای تحقیقات باغ وحش و حیات وحش)، دکتر آتیلا بالاز (دانشگاه مندل) و دکتر مکس وب (رویال هالووی، دانشگاه لندن).
• اعضای تیم و شرکای دانشگاه Cenderawasih (UNCEN) عبارتند از دکتر Suriani Surbakti، Gison Morib و Heron Yando.
• اعضای تیم و همکاران سازمان غیردولتی اندونزی یایاسان پلایانان پاپوآ نندا (YAPPENDA) شامل بنیانگذاران Iain و Malcolm Kobak، و Yali Kobak، Sampari Kobak، Ezra Daniel، Ruben Penggu، Melias Heluka، Yuanis Yalak و Sili Yalak هستند.
• این تیم مجوزهایی را از پاپوآ BBKSDA و BRIN دریافت کرد. همچنین از جامعه Yongsu Sapari به آنها اجازه داده شد تا در طول سفر تحقیقاتی انجام دهند و نمونه هایی را در زمین خود جمع آوری کنند.
• این کشف مجدد تا حدی با حمایت سخاوتمندانه کالج مرتون آکسفورد، انجمن جغرافیای سلطنتی، انجمن اکتشاف علمی، Re:wild، دانشگاه رویال هالووی، دانشگاه آکسفورد، رکونیکس، و کمک های مالی خصوصی درک ویلیامز، کریس پری امکان پذیر شد. ، و سایر افراد سخاوتمند.

درباره کوه های سیکلوپ:

• کوه های سیکلوپ یکی از ناپذیرترین مناطق جهان است که ناهموار، شیب دار و خطرناک است و از سطح دریا تا 1970 متر را در بر می گیرد. آنها توسط دو قله اصلی – Gunung Rara و Gunung Dafonsoro تسلط دارند. هنگامی که در سال 1768 ده لیگ از خط ساحلی شمالی رشته کوه دریانوردی کرد، بارون لوئیس دو بوگنویل به «سیکلوپ‌های دوو» اشاره کرد که نام کوه‌ها از آن‌ها گرفته شده است.
• کوه‌های Cyclops یک منطقه کلیدی تنوع زیستی هستند، به این معنی که برای تداوم تنوع زیستی و برای سلامت کلی سیاره حیاتی هستند.
• جامعه Yongsu Sapari برای هجده نسل در این منطقه زندگی کرده اند و این سرزمین را مقدس می دانند. آنها معتقدند که توسط یک روح زن اداره می شود که می تواند شکل یک درخت کانگورو را به خود بگیرد.

  این تحقیق روشن می کند که تضمین رفاه پایدار سیاره ما مستلزم تعهد جدی تری نسبت به فناوری های جدید حذف دی اکسید کربن و افزایش سریعتر تولید آنها است.

فن‌آوری‌های حذف دی‌اکسید کربن (CDR) که می‌توانند ابزارهای حیاتی برای مبارزه با تغییرات آب‌وهوایی باشند، همسو با سایر فناوری‌های قرن گذشته توسعه یافته‌اند. با این حال، طبق مطالعات جدید به رهبری گریگوری نمت، استاد دانشگاه ویسکانسین-مدیسون، این فناوری‌ها باید سریع‌تر توسعه یابند تا به اهداف سیاستی با هدف محدود کردن گرمایش جهانی دست یابند.

در حالی که سیاست گذاران، محققان و فعالان آب و هوا از سراسر جهان برای دیدار برای کنفرانس تغییرات آب و هوایی سازمان ملل که در 30 نوامبر 2023 آغاز می شود، آماده می شوند، یک سوال باقی مانده این است که آیا فناوری های آب و هوایی به اندازه کافی سریع در حال توسعه و گسترش هستند تا خواسته های توافقنامه پاریس را برآورده کنند.

تحقیقات جدید به رهبری نمت، که استاد دانشکده روابط عمومی لا فولت است، نشان می‌دهد که روش‌های جدید CDR باید با سرعت بسیار بیشتری مقیاس شوند تا به هدف دمایی توافق پاریس برای محدود کردن گرمایش به ۲ یا ۵/۱ درجه سانتی‌گراد برسند.

این هدف مستلزم حذف صدها گیگاتن دی اکسید کربن از اتمسفر در طول قرن است که مقیاس گذاری فناوری های جدید CDR را از اهمیت ویژه ای برخوردار می کند.

CDR شامل گرفتن CO2 از جو و ذخیره آن به روش های مختلف است.

نمونه هایی از CDR معمولی شامل احیای جنگل، احیای تالاب و بهبود مدیریت جنگل است.

تمام روش های دیگر CDR فقط در مقیاس کوچک به کار گرفته شده اند و در مجموع به عنوان CDR جدید شناخته می شوند.

به عنوان مثال می توان به انرژی زیستی با جذب و جداسازی کربن، جذب و ذخیره مستقیم کربن هوا و بیوچار اشاره کرد.

این روش‌های جدید ممکن است بتوانند ذخیره‌سازی کربن بادوام‌تری نسبت به روش‌های معمولی که بر درختان و خاک‌ها متکی هستند، ارائه دهند.

نمت و تیم تحقیقاتی خود در یکی از مقالات اخیر خود که در 30 اکتبر 2023 در Communications, Earth & Environment منتشر شد، مجموعه داده های پذیرش تاریخی فناوری (HATCH) را معرفی کردند – پروژه ای نوآورانه که انواع کشاورزی، صنعتی و کشاورزی را ردیابی و تجزیه و تحلیل می کند. فن‌آوری‌های مصرف‌کننده که در قرن گذشته به کار گرفته شده‌اند و می‌توانند بینشی در مورد مقیاس فناوری‌های جدید مانند حذف کربن ارائه دهند.

این مطالعه ظهور و رشد 148 فناوری را در 11 دسته مورد تجزیه و تحلیل قرار داد که به اوایل قرن بیستم ^{بازمی‌گردد} .

سپس این داده ها را با سناریوهای مدل CDR که توسط هیئت بین دولتی تغییرات آب و هوا (IPCC) ایجاد شده بود، اعلامیه های شرکت در مورد طرح های افزایش مقیاس CDR و اهداف CDR در اعلامیه های سیاست ارجاع داد.

در حالی که این مقاله شواهدی پیدا کرد که نشان می‌داد مقیاس مورد نیاز فناوری‌های حذف کربن با محدوده تاریخی تلاش‌های قبلی مطابقت دارد، اعلامیه‌های شرکت و اهداف دولتی حاکی از آن است که رشد بسیار سریع‌تری نسبت به سناریوهای مدل‌سازی شده با سابقه تاریخی و IPCC CDR وجود خواهد داشت.

نمت می‌گوید: «نرخ‌های افزایش مقیاس مورد نیاز برای حذف کربن برای رسیدن به اهداف 2 و 1.5 درجه سانتی‌گراد در محدوده تجربه تاریخی است، حتی اگر در حد بالایی باشد».

ما می‌توانیم از این تجربه یاد بگیریم که حذف کربن را در مقیاس مرتبط با آب و هوا در سه دهه آینده تسهیل کنیم.»

در مقاله دیگری که در 15 نوامبر 2023 در Joule منتشر شد ، نمت و تیم تحقیقاتی او دریافتند که در حال حاضر سالانه 2 گیگاتن دی اکسید کربن حذف می شود.

تقریباً تمام این حذف با کاشت درختان بیشتر و تنها 0.1٪ از CDR جدید انجام می شود.

همه اینها علیرغم سناریوهای مدل سازی است که نشان می دهد ما باید در طول قرن صدها گیگاتن دی اکسید کربن را از جو حذف کنیم تا به توافق نامه پاریس برسیم و از رفاه پایدار سیاره خود اطمینان حاصل کنیم.

این مطالعه نشان می‌دهد که تقریباً تمام سناریوهایی که گرمایش را به 1.5 یا 2 درجه سانتیگراد محدود می‌کنند به CDR جدید نیاز دارند.

به طور متوسط، سناریوها CDR جدید را تا اواسط قرن 1300 افزایش می دهند.

با نگاهی به دوره زمانی بین زمانی که یک فناوری به بازار معرفی می‌شود و زمانی که افزایش سریع تولید آن رخ می‌دهد – به نام فاز شکل‌گیری – این مقاله نشان می‌دهد که این بخش از فرآیند جذب و ذخیره‌سازی کربن مستقیم هوا و دیگر روش‌های جدید CDR باید برای برآوردن نیازهای یک سیاره در حال گرم شدن شتاب بگیرند.

سرعت بخشیدن به نوآوری که در این مرحله رخ می دهد تا حجم بالاتری از تولید زودتر آغاز شود، می تواند به بهبود پذیرش فناوری کمک کند.

یان مینکس، رئیس مؤسسه تحقیقاتی مرکاتور در مورد عوام جهانی و تغییرات آب و هوا، می‌گوید: «برای مرتبط شدن با آب و هوا، مراحل شکل‌گیری سیستم‌های فیلتر هوا و سایر روش‌های جدید حذف کربن باید حداقل به اندازه سریع‌ترین آنالوگ‌های تاریخی فعال باشند. گروه کاری علم پایداری کاربردی و یکی از نویسندگان هر دو مطالعه.

این امر مستلزم تعهدات جدی‌تری نسبت به فناوری‌های حذف جدید نسبت به آنچه که در حال حاضر وجود دارد، دارد. سطوح مورد نیاز تنها در صورتی امکان‌پذیر خواهد بود که در 15 سال آینده شاهد توسعه اساسی مرحله شکل‌گیری CDR جدید باشیم.»

نتایج این مطالعات همچنین در گزارش آینده گپ انتشارات سازمان ملل در سال 2023، که شامل فصلی در مورد حذف کربن با مشارکت Minx و Nemet است، گنجانده خواهد شد.

خلاصه

هدف این مقاله ارائه چارچوبی عملی برای هدایت دولت‌ها در تسریع و افزایش سرمایه‌گذاری عمومی و خصوصی در کربن آبی به عنوان بخشی از توسعه اقتصاد آبی است. این کار را با توصیف جزئیات چارچوب آمادگی کربن آبی، راهنمای گام به گام، به خوبی نشان داده شده با چک لیست های ساده انجام می دهد. کشورهای مشتری می توانند از تصاویر و چک لیست ها برای تعیین آمادگی خود برای تسریع و افزایش سرمایه گذاری در تامین مالی اعتبارات کربن آبی استفاده کنند. چارچوب آمادگی کربن آبی از سه ستون تشکیل شده است: 1. داده ها و تجزیه و تحلیل. 2. سیاست ها و نهادها. 3. امور مالی.

در سال‌های 2020 و 2021، کالیفرنیا برخلاف هر چیزی که در رکورد مدرن ثبت شده، فعالیت آتش‌سوزی را تجربه کرد. هنگامی که دود پاک شد، میزان جنگل های سوخته در مجموع ده برابر بیشتر از میانگین سالانه ای بود که به اواخر دهه 1800 باز می گشت. ما می دانیم که حیات وحش در جنگل های غربی با تغییر زیستگاه و اختلالاتی مانند آتش سوزی تکامل یافته است.

 هر گونه واکنش متفاوتی نشان می دهد، برخی از دهانه ها سود می برند، برخی دیگر زیستگاه حیاتی خود را از دست می دهند. چیزی که ما نمی دانیم این است که افزایش شدت آتش سوزی در مقیاس های بزرگ چگونه روی زیستگاه و بقای آنها تأثیر می گذارد، زیرا بسیاری از گونه ها با این نوع «مگافایرها» سازگار نیستند.

تنها چیزی که ثابت است تغییر است — آیا ضرب المثل اینطور نیست؟ ما می دانیم که حیات وحش در جنگل های غربی با تغییر زیستگاه و اختلالاتی مانند آتش سوزی تکامل یافته است. هر گونه واکنش متفاوتی نشان می دهد، برخی از دهانه ها سود می برند، برخی دیگر زیستگاه حیاتی خود را از دست می دهند. آنچه ما نمی دانیم این است که افزایش شدت آتش سوزی در مقیاس های بزرگ چگونه روی زیستگاه و بقای آنها تأثیر می گذارد، زیرا بسیاری از گونه ها با این نوع “مگافایر” سازگار نیستند.

 محققان در ایستگاه تحقیقاتی کوه راکی ​​به دنبال یافتن پاسخ هایی هستند. آنها یافته‌های خود را در «مگافایرهای کالیفرنیا 2020-2021 و تأثیرات آن بر زیستگاه حیات‌وحش» خلاصه می‌کنند، مقاله‌ای که امروز در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم منتشر شد .

چرا کالیفرنیا و چرا این دوره زمانی؟ در سال‌های 2020 و 2021، کالیفرنیا برخلاف هر چیزی که در رکورد مدرن ثبت شده، فعالیت آتش‌سوزی را تجربه کرد.

هنگامی که دود پاک شد، میزان جنگل های سوخته در مجموع ده برابر بیشتر از میانگین سالانه ای بود که به اواخر دهه 1800 باز می گشت.

تقریباً نیمی از جنگل‌هایی که سوختند، آتش‌سوزی شدیدی را تجربه کردند که 75 تا 100 درصد از پوشش گیاهی را از بین برد، و بیشتر این آتش‌سوزی، به جای موزاییک تکه تکه‌ای، مناطق وسیعی را تحت پوشش قرار داد.

دپارتمان ماهی و حیات وحش کالیفرنیا یک پایگاه داده جامع حیات وحش را مدیریت می‌کند و از تناسب زیستگاه صدها گونه در سراسر ایالت نقشه‌برداری می‌کند.

همراه شدن این موضوع با سوابق سازمان جنگل‌ها از آتش‌سوزی‌های جنگلی و برخی کارهای کامپیوتری شیک به محققان این فرصت را داد تا نگاهی گسترده به چگونگی شکل‌دهی این نوع «مگافایر» به زیستگاه حیات‌وحش در ایالت بیاندازند.

جسالین آیارز، نویسنده اصلی، می‌گوید: «هدف ما این بود که نگاهی گسترده بیندازیم تا درک بهتری از تأثیرات این نوع آتش‌سوزی‌ها بر روی زیستگاه حیات وحش به‌طور کلی به دست آوریم.» او ادامه داد، “و از آنجایی که هر گونه متفاوت است، این مطالعه نقطه پرش خوبی را برای دیگران فراهم می کند تا بتوانند روی یک گونه مورد علاقه یا گروه کوچکی از گونه هایی که زیستگاه های مشابهی دارند تمرکز کنند.”

آتش‌سوزی‌ها و زیستگاه‌های مورد مطالعه بیشتر در سیرا نوادا، جنوب کاسکیدز و مناطق کوهستانی کلامات کالیفرنیا قرار داشتند.

محققان بیش از 600 گونه حیات وحش را بررسی کردند و دریافتند که برای 50 گونه، آتش‌سوزی‌ها 15 تا 30 درصد زیستگاه را در محدوده محدوده آن‌ها در ایالت دربرگرفته است.

صد گونه آتش سوزی با شدت بالا را در بیش از 10 درصد محدوده جغرافیایی خود در کالیفرنیا تجربه می کنند.

16 گونه از این گونه ها گونه های مورد توجه مدیریتی هستند، مانند جغد خاکستری بزرگ، ولوورین، ماتن اقیانوس آرام و بوآ لاستیکی شمالی.

تحقیقات قبلی نشان می‌دهد که برخی از گونه‌ها مانند جغدهای خاکستری بزرگ ممکن است از نظر زیستگاه علوفه‌جویی از آتش سود ببرند و تا حدودی انعطاف‌پذیر باشند، اما باز هم، ناشناخته این است که آیا این مزیت با این بزرگی تغییر زیستگاه در چنین مدت کوتاهی صادق است یا خیر.

برخی از خبرهای خوب این است که با بررسی دقیق‌تر برخی از جزئیات در مورد تغییر زیستگاه بر اساس گونه‌ها، دانشمندان دریافتند که این آتش‌سوزی‌ها در مقایسه با گونه‌های حیات‌وحش به طور نامتناسبی بر روی زیستگاه‌های گونه‌های نگران‌کننده حفاظت تأثیر نمی‌گذارند، یافته‌ای که نشان می‌دهد این گونه‌ها کجا هستند. زندگی ممکن است به عنوان پناهگاه برای آنها باشد.

گاوین جونز، نویسنده ارشد و مشاور Ayars، تحقیقی را در مورد اینکه چگونه مدیریت فعال جنگل می‌تواند خطرات درازمدت از دست دادن زیستگاه جغدهای خال‌دار کالیفرنیا ناشی از افزایش اندازه و شدت آتش‌سوزی را جبران کند، انجام داده است. با توجه به اثرات تغییر زیستگاه در مقیاس بزرگ در یک دوره زمانی کوتاه، همراه با احتمال شایع تر شدن آتش سوزی های شدید در آینده، این مقاله جدید به مجموعه تحقیقات اضافه می کند و بر اهمیت افزایش سرعت و مقیاس تأکید می کند. مدیریت فعال جنگل

کارشناسان برای ایجاد روشی عملی برای تولید هیدروژن سبز با استفاده از کاتالیزورهای پایدار، نیروهای خود را متحد کرده اند

کارشناسان سوانسی و گرنوبل برای ایجاد روشی عملی برای تولید هیدروژن سبز با استفاده از کاتالیزورهای پایدار به نیروهای خود ملحق شده اند.

محققان اکنون امیدوارند که کار آنها گام بزرگی در جهت ساده تر، مقرون به صرفه تر و مقیاس پذیرتر کردن تولید هیدروژن سبز باشد.

دکتر موریتز کوئنل، مدرس ارشد گروه شیمی دانشگاه سوانسی، گفت: “در کار خود از آنزیم های طبیعی – هیدروژنازها – برای تولید هیدروژن سبز با استفاده از نور خورشید استفاده می کنیم. برخلاف کاتالیزورهای مصنوعی که بر پایه فلزات گرانبها مانند پلاتین هستند، هیدروژنازها فقط حاوی زمین هستند. عناصر فراوانی مانند آهن و نیکل. با این حال، این آنزیم ها بسیار حساس هستند و به سرعت در معرض هوا غیرفعال می شوند و استفاده عملی از آنها را تقریبا غیرممکن می کند.

این تیم اکنون حلال های مهندسی شده ای را توسعه داده اند که هیدروژنازها را قادر می سازد در هوا عمل کنند. قرار دادن آن‌ها به جای آب در این حلال‌ها باعث فعال‌تر و پایدارتر شدن آن‌ها می‌شود، به طوری که می‌توان از آن‌ها عملاً در هوا برای تولید هیدروژن استفاده کرد.

دکتر کریستین کاوازا، دانشمند ارشد در CEA گرنوبل، افزود: “ما نانوذرات مصنوعی را با آنزیم های طبیعی در مواد به اصطلاح ترکیبی ادغام کردیم، که بهترین های هر دو دنیا را برای دستیابی به عملکرد جدید و برتر ترکیب می کند. نانوذرات TiO 2 در استفاده از نور خورشید عالی _هستند . تولید بارها و هیدروژنازها در استفاده از این بارها برای تولید هیدروژن سبز بسیار کارآمد هستند.

بنابراین ترکیب این دو امکان تولید موثر هید روژن سبز از نور خورشید را فراهم می کند، چیزی که هیچ یک از اجزای جداگانه قادر به انجام آن نیستند.

این تحقیق تخصص دانشگاه سوانسی را در زمینه فوتوکاتالیز، طراحی حلال و تمرکز آن بر ارائه راه حل های عملی برای مشکلات پیچیده گرد هم آورد و این را با دانش استخراج آنزیم های طبیعی و استفاده از آنها برای تبدیل انرژی های تجدید پذیر در کمیسیون انرژی های جایگزین و انرژی اتمی (CEA) و دانشگاه گرنوبل آلپ (UGA).

این همکاری نتیجه مشارکت استراتژیک سوانسی با UGA بود. یافته های محققان به تازگی توسط مجله بین المللی Angewandte Chemie منتشر شده است .

دکتر آلن لو گاف، دانشمند ارشد در CNRS گرنوبل، گفت: “این کار نمونه ای الهام بخش از این است که چگونه ترکیب تخصص چندین شریک در یک همکاری بین المللی می تواند به پیشرفت های تحقیقاتی اساسی منجر شود.”

هیدروژن سبز به عنوان سوختی برای کربن زدایی حمل و نقل – به ویژه HGV، حمل و نقل هوایی طولانی مدت، بخش دریایی که در آن برق رسانی قابل دوام نیست – و همچنین صنایع شیمیایی، به ویژه تولید کود، و برای بخش انرژی مورد نیاز است.

با این حال، هزینه های تولید هیدروژن سبز در حال حاضر استفاده از آن را در مقیاس بزرگ محدود می کند، به همین دلیل است که این تحقیق برای آینده بسیار مهم است.

استفاده از کاتالیزورهای پایدار مانند هیدروژنازها به جای پلاتین گران قیمت می تواند هزینه الکترولیزها و پیل های سوختی را کاهش دهد و تولید و استفاده هیدرو ژن سبز را ارزان تر کند. همچنین وابستگی به واردات را کاهش می دهد که می تواند توسط عوامل خارجی مختل شود.

مواد خام بالقوه مفید زیادی در ماسک های صورت استفاده شده، کیسه های مواد غذایی و بسته بندی مواد غذایی وجود دارد. اما ساختن بیشتر این پلاستیک های یکبار مصرف بسیار ارزان تر از بازیابی و بازیافت آنها بوده است.

اکنون، یک تیم تحقیقاتی بین‌المللی به رهبری آزمایشگاه ملی شمال غرب اقیانوس آرام در وزارت انرژی، کدی را که مانع از تلاش‌های قبلی برای شکستن این پلاستیک‌های پایدار شده بود، شکسته است. آنها کشف خود را در شماره امروز Science گزارش کردند .

کنترل دمای پایین و واکنش

به طور معمول، بازیافت پلاستیک ها نیاز به “ترک” یا جدا کردن پیوندهای سخت و پایدار دارد که آنها را در محیط بسیار پایدار می کند. این مرحله ترک نیاز به دماهای بالا دارد که آن را پرهزینه و انرژی بر می کند.

نکته جدید در اینجا ترکیب مرحله کراکینگ با مرحله واکنش دوم است که بلافاصله تبدیل به سوخت مایع بنزین مانند بدون محصولات جانبی ناخواسته را تکمیل می کند. مرحله دوم واکنش، آنچه را که به عنوان کاتالیزور آلکیلاسیون شناخته می شود، به کار می گیرد. این کاتالیزورها یک واکنش شیمیایی است که در حال حاضر توسط صنعت نفت برای بهبود رتبه اکتان بنزین استفاده می شود.

در مطالعه حاضر، واکنش آلکیلاسیون بلافاصله پس از مرحله ترک خوردگی در یک ظرف واکنش، نزدیک به دمای اتاق (70 درجه سانتیگراد / 158 درجه فارنهایت) انجام می شود.

Oliver Y. Gutiérrez، نویسنده مطالعه و شیمیدان در PNNL می گوید: «شکستن فقط برای شکستن پیوندها منجر به تشکیل پیوند دیگری به روشی کنترل نشده می شود، و این یک مشکل در رویکردهای دیگر است. “فرمول مخفی در اینجا این است که وقتی یک پیوند را در سیستم ما شکستید، بلافاصله پیوند دیگری را به روشی هدفمند می سازید که محصول نهایی مورد نظرتان را به شما می دهد. این رازی نیز است که این تبدیل را در دمای پایین ممکن می کند.”

در مطالعه خود، تیم تحقیقاتی، به سرپرستی دانشمندان دانشگاه فنی مونیخ، آلمان، به پیشرفت‌های جداگانه و اخیر صنعت نفت برای تجاری‌سازی بخش دوم فرآیند گزارش‌شده در اینجا برای فرآوری نفت خام اشاره کردند.

یوهانس لرچر، نویسنده ارشد این مطالعه، مدیر موسسه PNNL برای کاتالیز یکپارچه و استاد شیمی در TUM گفت: «این واقعیت که صنعت با موفقیت این کاتالیزورهای آلکیلاسیون نوظهور را به کار گرفته است، ماهیت پایدار و قوی آنها را نشان می دهد. این مطالعه به یک راه‌حل جدید عملی برای بستن چرخه کربن زباله‌های پلاستیکی اشاره می‌کند که نسبت به بسیاری از موارد پیشنهادی به اجرا نزدیک‌تر است.

در مطالعه خود، محققان به محدودیتی در یافته های خود اشاره می کنند. این فرآیند برای محصولات پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE، کد رزین پلاستیکی شماره 4)، مانند فیلم‌های پلاستیکی و بطری‌های فشرده، و محصولات پلی‌پروپیلن (PP، رزین پلاستیکی کد شماره 5) که معمولاً در برنامه‌های بازیافت کناری جمع‌آوری نمی‌شوند، کار می‌کند. در ایالات متحده. پلی اتیلن با چگالی بالا (HPDE، رزین پلاستیکی کد شماره 2) به یک پیش تصفیه نیاز دارد تا کاتالیزور به پیوندهایی که برای شکستن آن نیاز دارد دسترسی پیدا کند.

دیدن زباله های پلاستیکی به عنوان سوخت آینده و محصولات جدید

زباله های پلاستیکی مبتنی بر نفت منبعی دست نخورده است که می تواند به عنوان ماده اولیه برای مواد بادوام مفید و برای سوخت استفاده شود. بیش از نیمی از 360 میلیون تن پلاستیکی که سالانه در سطح جهان تولید می‌شود، پلاستیک‌های مورد نظر در این مطالعه هستند. اما نگاه کردن به کوهی از پلاستیک و دیدن ارزش آن نیازمند ذهنیت یک مبتکر، نبوغ یک شیمیدان و درک واقع بینانه از اقتصاد است. این دانشمندان در تلاشند تا با استفاده از تخصص خود در شکستن پیوندهای شیمیایی، پویایی را تغییر دهند.

لرچر می‌گوید: «برای حل مشکل زباله‌های پلاستیکی پایدار، باید به نقطه بحرانی برسیم که جمع‌آوری آن و بازگرداندن آن برای استفاده منطقی‌تر باشد تا اینکه آن را به عنوان یک بار مصرف در نظر بگیریم». ما در اینجا نشان داده‌ایم که می‌توانیم آن تبدیل را به سرعت، در شرایط ملایم انجام دهیم، که یکی از انگیزه‌های حرکت به سمت آن نقطه اوج را فراهم می‌کند.»

منابع آب غیرسنتی را می توان برای کمک به مقابله با خطرات آب ناشی از آب و هوا و مقابله با افزایش تقاضای آب برای کربن زدایی نیروگاه های سوخت فسیلی استفاده کرد، اما این می تواند هزینه تولید برق را بین 8 تا 10 درصد افزایش دهد.

یک تحلیل جدید به رهبری یک محقق دانشگاه وایومینگ نشان می‌دهد که آب‌های زیرزمینی شور یا شور این پتانسیل را دارند که جایگزین آب شیرین برای خنک کردن نیروگاه‌های زغال‌سنگ و گاز طبیعی و تقویت انعطاف‌پذیری در زیرساخت‌های انرژی شوند، اگرچه انجام این کار هزینه‌ای دارد. .

با تهدید منابع آب شیرین به دلیل خشکسالی، تغییرات آب و هوایی و رشد سریع اجتماعی و اقتصادی، رقابت آب بین بخش برق و سایر بخش ها در حال افزایش است. در حالی که در حال گذار به آینده انرژی کم کربن، کربن زدایی نیروگاه های سوخت فسیلی با جذب و ذخیره کربن به طور قابل توجهی مصرف آب را افزایش می دهد و رقابت آب را تشدید می کند. چالش های آب، اپراتورهای نیروگاه را به کشف منابع آب جایگزین سوق می دهد.

تیم تحقیقاتی به سرپرستی هایبو ژای، رئیس دانشگاه روی و کریل کلین نوشت: «منابع آب غیرسنتی را می توان برای مقابله با خطرات آب ناشی از آب و هوا و مقابله با افزایش تقاضای آب برای کربن زدایی نیروگاه های سوخت فسیلی به کار برد. در دانشکده فنی و مهندسی و علوم فیزیکی «تصفیه آب‌های زیرزمینی شور برای خنک‌سازی تولید ترموالکتریک می‌تواند به کاهش رقابت بالقوه برای منابع آب شیرین در میان بخش‌های مختلف در مناطق تحت تنش آبی کمک کند».

این تحقیق در مجله Nature Water با دکترای UW Zhai منتشر شده است. دانشجو، زیتائو وو، به عنوان نویسنده اصلی مقاله. سایر مشارکت کنندگان از آزمایشگاه ملی فناوری انرژی در پیتسبورگ، پاسیا هستند. این مجله بهترین تحقیقات را در مورد رابطه در حال تکامل بین آب و جامعه منتشر می کند. این دومین مقاله از یک پروژه چند ساله است که توسط وزارت انرژی ایالات متحده تامین مالی شده است. اولین مقاله که سال گذشته در مجله Applied Energy منتشر شد، امکان تغییر از برج های خنک کننده آبی به سیستم های خنک کننده خشک در نیروگاه های سوخت فسیلی را بررسی کرد.

حذف نمک ها و مواد معدنی اضافی محلول از آب شور می تواند به خودی خود انرژی بر باشد و آب نمک غلیظی تولید کند که نیاز به دفع دارد. روشی به نام تخلیه مایع صفر اثرات زیست‌محیطی نمک‌زدایی را به حداقل می‌رساند اما بسیار پرهزینه است.

محققان امکان سنجی فنی و اقتصادی چندین فرآیند نمک زدایی را بررسی کردند. آنها همچنین تخمین زدند که در نتیجه تصفیه آب شور برای خنک کردن نیروگاه، چقدر آب شیرین صرفه جویی می شود، و مقرون به صرفه بودن تعمیرات تصفیه آب شور – و تأثیر بر ظرفیت خالص تولید نیروگاه ها را ارزیابی کردند. آنها به این نتیجه رسیدند که مقاوم‌سازی نیروگاه‌ها برای تصفیه آب‌های زیرزمینی شور می‌تواند تقریباً استفاده از آب شیرین را حذف کند، اما هزینه تولید برق را بین 8 تا 10 درصد افزایش می‌دهد.

وو می‌گوید: «مطالعه ما مبادلاتی را در صرفه‌جویی در آب شیرین، هزینه و کمبود ظرفیت تولید ناشی از استقرار نمک‌زدایی نشان می‌دهد.

محققان خواستار توسعه بیشتر فناوری‌هایی برای تصفیه آب شور، همراه با اکتشاف استفاده از سایر منابع آب غیر سنتی برای خنک‌سازی نیروگاه‌ها هستند. اینها شامل فاضلاب شهری تصفیه شده و همچنین آب تولید شده از استخراج نفت و گاز و مخازن ذخیره دی اکسید کربن است.

به گفته محققان، مبادلات شناسایی شده برای منابع مختلف آب غیر سنتی، شکاف های دانش را پر می کند تا تصمیمات و مدیریت آب در مقابل انرژی را بهتر اطلاع رسانی کند.

یک کاتالیزور جدید با مقاومت در برابر دماهای بالا و نور 160 خورشیدی، 10 برابر کارآمدتر از دستگاه های تقسیم آب قبلی با انرژی خورشیدی در نوع خود است.نوع جدیدی از پنل خورشیدی که در دانشگاه میشیگان ساخته شده است، در تبدیل آب به هیدروژن و اکسیژن به کارایی 9 درصدی دست یافته است – تقلید از یک مرحله مهم در فتوسنتز طبیعی. در خارج از منزل، نشان دهنده جهش بزرگی در فناوری است که تقریباً 10 برابر کارآمدتر از آزمایش های خورشیدی تقسیم آب در نوع خود است.

اما بزرگترین مزیت کاهش هزینه هیدروژن پایدار است. این کار با کوچک کردن نیمه هادی، که معمولاً گران ترین بخش دستگاه است، فعال می شود. نیمه هادی خود ترمیم شونده تیم، نور متمرکزی معادل 160 خورشید را تحمل می کند.

در حال حاضر، انسان ها هیدروژن را از سوخت فسیلی متان تولید می کنند و از انرژی فسیلی زیادی در این فرآیند استفاده می کنند. با این حال، گیاهان اتم های هیدروژن را از آب با استفاده از نور خورشید برداشت می کنند. همانطور که بشر تلاش می کند تا انتشار کربن خود را کاهش دهد، هیدروژن هم به عنوان یک سوخت مستقل و هم به عنوان یک جزء در سوخت های پایدار ساخته شده با دی اکسید کربن بازیافتی جذاب است. به همین ترتیب، برای بسیاری از فرآیندهای شیمیایی، به عنوان مثال تولید کود، مورد نیاز است.

زتیان می، پروفسور مهندسی برق و کامپیوتر UM که سرپرستی این مطالعه را در Nature گزارش داد، گفت: «در پایان، ما معتقدیم که دستگاه‌های فتوسنتز مصنوعی بسیار کارآمدتر از فتوسنتز طبیعی خواهند بود، که مسیری را به سمت خنثی‌سازی کربن فراهم می‌کند .

نتیجه برجسته حاصل از دو پیشرفت است. اولین مورد، توانایی تمرکز نور خورشید بدون از بین بردن نیمه هادی است که نور را مهار می کند.

پنگ ژو، پژوهشگر UM در مهندسی برق و کامپیوتر و اولین نویسنده این مطالعه گفت: “ما در مقایسه با برخی از نیمه هادی ها که فقط در شدت نور کم کار می کنند، اندازه نیمه هادی را بیش از 100 برابر کاهش دادیم.” هیدروژن تولید شده توسط فناوری ما می تواند بسیار ارزان باشد.

و دوم استفاده از بخش انرژی بالاتر طیف خورشیدی برای شکافتن آب و از بخش پایینی طیف برای تامین گرمایی است که واکنش را تشویق می کند. جادو توسط یک کاتالیزور نیمه رسانا فعال می شود که با استفاده خود را بهبود می بخشد و در برابر تخریبی که چنین کاتالیزورهایی معمولاً هنگام مهار نور خورشید برای ایجاد واکنش های شیمیایی تجربه می کنند مقاومت می کند.

علاوه بر کنترل شدت نور بالا، می تواند در دماهای بالا که برای نیمه هادی های کامپیوتری تنبیه است، رشد کند. دماهای بالاتر روند تقسیم آب را سرعت می بخشد و گرمای اضافی نیز هیدروژن و اکسیژن را به جای تجدید پیوندها و تشکیل مجدد آب تشویق می کند تا جدا بمانند. هر دوی اینها به تیم کمک کرد تا هیدروژن بیشتری برداشت کند.

برای آزمایش در فضای باز، ژو عدسی به اندازه یک پنجره خانه راه اندازی کرد تا نور خورشید را روی یک پانل آزمایشی به عرض چند اینچ متمرکز کند. در داخل آن پانل، کاتالیزور نیمه هادی در لایه ای از آب پوشانده شده بود که با گازهای هیدروژن و اکسیژن که جدا می کرد، حباب می زد.

این کاتالیزور از نانوساختارهای نیترید گالیوم ایندیم ساخته شده است که روی سطح سیلیکونی رشد کرده است. این ویفر نیمه هادی نور را جذب می کند و آن را به الکترون ها و حفره های آزاد تبدیل می کند — شکاف هایی با بار مثبت که هنگام آزاد شدن الکترون ها توسط نور باقی می ماند. نانوساختارها با گلوله‌های فلزی در مقیاس نانو، به قطر 1/2000 میلی‌متر، آغشته شده‌اند که از آن الکترون‌ها و حفره‌ها برای کمک به هدایت واکنش استفاده می‌کنند.

یک لایه عایق ساده در بالای پانل، دما را در 75 درجه سانتیگراد یا 167 درجه فارنهایت نگه می دارد، به اندازه ای گرم که به تحریک واکنش کمک می کند و همچنین به اندازه کافی خنک است تا کاتالیزور نیمه هادی عملکرد خوبی داشته باشد. نسخه بیرونی این آزمایش، با نور خورشید و دمای کمتر قابل اطمینان، به بازده 6.1 درصدی در تبدیل انرژی خورشید به سوخت هیدروژنی دست یافت. با این حال، در داخل خانه، سیستم به بازده 9٪ دست یافت.

چالش‌های بعدی که تیم قصد دارد با آن مقابله کند، بهبود بیشتر بازده و دستیابی به هیدروژن با خلوص فوق‌العاده است که می‌تواند مستقیماً به سلول‌های سوختی وارد شود.

برخی از مالکیت معنوی مربوط به این اثر به NS Nanotech Inc. و NX Fuels Inc. که توسط Mi موسس شده اند مجوز داده شده است. دانشگاه میشیگان و Mi در هر دو شرکت منافع مالی دارند.

این کار توسط بنیاد ملی علوم، وزارت دفاع، مرکز نوآوری تحقیقات ترجمه و تجاری سازی میشیگان، برنامه آسمان آبی در کالج مهندسی در دانشگاه میشیگان و توسط دفتر تحقیقات ارتش پشتیبانی شد.

محققان منابع، جمعیت شناسی و اختلال در انتقال انرژی را تجزیه و تحلیل می کنند

تحقیقاتی که توسط دانشگاه کوئینزلند (UQ) و از جمله دانشگاه گوتینگن انجام شد، اثرات استراتژی‌های کربن‌زدایی را با پیوند دادن موجودی‌های منابع جهانی با سیستم‌های جمعیت‌شناختی برای تولید ماتریسی که خطرات و مزایا را نشان می‌دهد، تجزیه و تحلیل کرد. این تحقیق نشان می‌دهد که افزایش تقاضا برای فلزات انتقال انرژی (ETMs) می‌تواند برای برخی جوامع بیشتر از تولید زغال‌سنگ حرارتی مخرب باشد. این تیم محاسبه کرد که اگرچه حذف کامل زغال‌سنگ می‌تواند سیستم‌های شهر معدنی با حداقل 33.5 میلیون نفر را مختل کند، 115.7 میلیون نفر دیگر در خطر اختلال توسط ETMs قرار دارند. نتایج در Nature Communications منتشر شد.

محققان مکان و نوع منبع را با سکونتگاه‌های انسانی به منظور ارزیابی تعاملات، وابستگی‌ها و احتمالات بین منابع و جمعیت – یک رویکرد “سیستم‌های شهر معدنی” مرتبط کردند. این تحقیق هر دو طرف انتقال انرژی را با ترکیب موجودی منابع جهانی برای زغال سنگ از یک سو و فلزات انتقال انرژی از سوی دیگر در نظر می گیرد. فلزات انتقالی انرژی به مواد معدنی اطلاق می شود که برای فناوری های تجدیدپذیر برای تسریع انتقال به آینده انرژی پاک مورد نیاز است. این مواد معدنی و فلزات برای توربین‌های بادی، پنل‌های خورشیدی و باتری‌های وسایل نقلیه الکتریکی ضروری هستند.

دکتر کامیلا سوبودوا، که این مطالعه را رهبری کرد، محقق افتخاری در دانشگاه کوئینزلند و دارای بورسیه تحقیقاتی در دانشگاه گوتینگن است. Svobodova توضیح داد: “این یافته‌ها به برنامه‌ریزی و تنظیم آینده انتقال انرژی کمک می‌کند. رویکرد سیستم‌های شهر معدنی جدید ما، مبنایی تجربی برای بررسی مقیاس و مکان اثرات جمعیت‌شناختی تغییر سیستم‌های انرژی ایجاد می‌کند.”

“داده ها عدم تقارن در توزیع خطرات را نشان می دهد: سیستم های شهر معدنی در ایالات متحده به حذف تدریجی زغال سنگ حساس ترین هستند، در حالی که سیستم های استرالیا و کانادا به مرحله ورود ETM حساس ترین هستند. این مطالعه نیاز فوری را برجسته می کند. برای داده‌های دقیق‌تر اجتماعی-اقتصادی درباره جمعیت‌هایی که در مناطق آسیب‌دیده زندگی می‌کنند و کار می‌کنند، و برای برنامه‌ریزی هدفمند در سطح کلان به منظور حمایت از گذار از زغال سنگ به ETM که برای مردم محلی منصفانه است.”

Svobodova می افزاید: “مسائل مربوط به اختلالات اجتماعی به ندرت در مقیاس جهانی مورد توجه قرار می گیرند. با این حال، در این مطالعه ما قادر به ارائه یک مدل در مقیاس جهانی هستیم که می تواند به حوزه های قضایی ملی و مناطقی که تحت فشار انتقال انرژی هستند نیز کاهش یابد. “

شیمیدانان دانشگاه کلرادو بولدر روش جدیدی را برای بازیافت نوع رایج پلاستیک موجود در بطری های نوشابه و سایر بسته بندی ها ابداع کرده اند. روش تیم متکی به الکتریسیته و برخی واکنش‌های شیمیایی خوب است، و به اندازه‌ای ساده است که می‌توانید شکستن پلاستیک را در مقابل چشمان خود تماشا کنید.

محققان رویکرد جدید خود را برای بازیافت مواد شیمیایی در 3 جولای در مجله Chem Catalysis شرح دادند.

این مطالعه به مشکل رو به افزایش زباله های پلاستیکی در سراسر جهان می پردازد. بر اساس گزارش آژانس حفاظت از محیط زیست، ایالات متحده به تنهایی نزدیک به 36 میلیون تن محصولات پلاستیکی در سال 2018 تولید کرده است. به گفته اوآنا لوکا، یکی از نویسندگان این مطالعه، اکثریت زباله ها در محل های دفن زباله جمع می شوند.

لوکا، استادیار دپارتمان شیمی، می‌گوید: «وقتی چیزی را در سطل بازیافت می‌اندازیم، به پشت خود می‌زنیم، اما بیشتر آن پلاستیک قابل بازیافت هرگز بازیافت نمی‌شود». ما می‌خواستیم دریابیم که چگونه می‌توانیم مواد مولکولی، بلوک‌های سازنده پلاستیک‌ها را بازیابی کنیم تا بتوانیم دوباره از آنها استفاده کنیم.»

در تحقیقات جدید، او و همکارانش یک قدم به انجام این کار نزدیک‌تر شدند.

این گروه بر روی نوعی پلاستیک به نام پلی اتیلن ترفتالات (PET) تمرکز کردند که مصرف کنندگان هر روز با آن در بطری های آب، بسته های تاول و حتی برخی پارچه های پلی استر مواجه می شوند. در آزمایش‌های آزمایشگاهی در مقیاس کوچک، محققان قطعات آن پلاستیک را با نوع خاصی از مولکول مخلوط کردند و سپس یک ولتاژ الکتریکی کوچک اعمال کردند. در عرض چند دقیقه، PET شروع به متلاشی شدن کرد.

این تیم قبل از اینکه ابزار بازیافت آن بتواند مشکل سطل زباله پلاستیکی جهان را حل کند، کارهای بسیار بیشتری باید انجام دهد. فوک فام، سرپرست تیم تحقیق، گفت: اما تماشای زباله‌هایی که می‌توانند برای قرن‌ها در انبوه زباله‌ها بمانند و ظرف چند ساعت یا چند روز ناپدید شوند، همچنان سرگرم‌کننده بود.

فام، دانشجوی دکترای شیمی، گفت: «مشاهده پیشرفت واکنش در زمان واقعی بسیار عالی بود. محلول ابتدا به رنگ صورتی تیره تبدیل می شود، سپس با جدا شدن پلیمر شفاف می شود.

زباله های یک نفر

لوکا گفت که این یک روش کاملاً جدید برای فکر کردن در مورد احتمالات زباله است. او اشاره کرد که سطل های بازیافت ممکن است راه حل خوبی برای مشکل پلاستیک در جهان به نظر برسد. اما بیشتر شهرداری‌ها در سراسر جهان برای جمع‌آوری و دسته‌بندی کوه کوچک زباله‌هایی که مردم هر روز تولید می‌کنند، تلاش کرده‌اند. نتیجه: کمتر از یک سوم از کل پلاستیک PET در ایالات متحده به بازیافت نزدیک می شود (سایر انواع پلاستیک حتی بسیار عقب تر هستند). حتی در این صورت، روش هایی مانند ذوب ضایعات پلاستیکی یا حل کردن آن در اسید می توانند خواص مواد را در این فرآیند تغییر دهند.

لوکا گفت: “در نهایت مواد را به صورت مکانیکی تغییر می دهید.” با استفاده از روش‌های فعلی بازیافت، اگر یک بطری پلاستیکی را ذوب کنید، می‌توانید به عنوان مثال، یکی از آن کیسه‌های پلاستیکی یکبار مصرف را تولید کنید که اکنون باید پول آن را در فروشگاه مواد غذایی بپردازیم.»

او و تیمش در مقابل، می‌خواهند راهی برای استفاده از مواد اولیه بطری‌های پلاستیکی قدیمی برای ساخت بطری‌های پلاستیکی جدید بیابند. این مانند شکستن قلعه لگو است تا بتوانید بلوک ها را بازیابی کنید و یک ساختمان کاملاً جدید ایجاد کنید.

گنج دیگری

برای دستیابی به این موفقیت، گروه به فرآیندی به نام الکترولیز یا استفاده از الکتریسیته برای تجزیه مولکول ها روی آوردند. برای مثال شیمیدانان مدت‌هاست می‌دانستند که می‌توانند ولتاژی را به لیوان‌های پر از آب و نمک اعمال کنند تا آن مولکول‌های آب را به گاز هیدروژن و اکسیژن تقسیم کنند.

اما تقسیم پلاستیک PET بسیار سخت تر از آب است. در مطالعه جدید، فام بطری های پلاستیکی را آسیاب کرد و سپس پودر را با محلول مخلوط کرد. سپس، او و همکارانش یک ماده اضافی، مولکولی معروف به نمک [N-DMBI]+ را به محلول اضافه کردند. فام توضیح داد که در حضور الکتریسیته، این مولکول «واسطه‌ای واکنشی» را تشکیل می‌دهد که می‌تواند الکترون اضافی خود را به PET ببخشد و باعث از بین رفتن دانه‌های پلاستیک شود. به آن مانند شیمی معادل تحویل یک قطعه کاراته به یک تخته چوبی فکر کنید.

محققان هنوز در تلاشند تا بفهمند این واکنش‌ها دقیقاً چگونه رخ می‌دهند، اما آنها توانستند PET را به بلوک‌های ساختمانی اصلی آن تجزیه کنند – که گروه می‌تواند آن‌ها را بازیابی کند و به طور بالقوه از آن برای ساختن چیزی جدید استفاده کند.

محققان با استقرار تنها تجهیزات رومیزی در آزمایشگاه خود گزارش دادند که می توانند حدود 40 میلی گرم (مقدار کوچک) PET را طی چند ساعت تجزیه کنند.

فام گفت: “اگرچه این یک شروع عالی است، اما ما معتقدیم که باید کارهای زیادی برای بهینه سازی فرآیند و همچنین افزایش مقیاس آن انجام شود تا در نهایت بتوان آن را در مقیاس صنعتی اعمال کرد.”

لوکا، حداقل، ایده های بزرگی برای این فناوری دارد.

لوکا می‌گوید: «اگر به عنوان یک دانشمند دیوانه راه خودم را داشته باشم، از این روش‌های الکتروشیمیایی برای شکستن انواع مختلف پلاستیک در یک لحظه استفاده می‌کنم. به این ترتیب، برای مثال، می‌توانید به این زباله‌های عظیم در اقیانوس بروید، همه آن زباله‌ها را به یک رآکتور بکشید و بسیاری از مولکول‌های مفید را پس بگیرید.»