การรีไซเคิลก๊าซที่ทำให้โลกร้อนสามารถทำให้เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมได้
ปัจจุบัน ผู้คนราว 3 พันล้านคนอาศัยปลาเป็นแหล่งโปรตีนคุณภาพสูง ตอนนี้ปลาส่วนใหญ่ได้รับการ “เพาะเลี้ยง” ซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม แต่นักวิจัยคิดว่าพวกเขามีวิธีที่จะทำให้ปลาที่เลี้ยงในฟาร์ม “เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น” เทคนิคของพวกเขายังสามารถช่วยจัดการกับปัญหาที่สอง นั่นคือการปล่อยก๊าซมีเทนที่เพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นก๊าซที่ก่อให้เกิดภาวะโลกร้อน ข้อเสนอของพวกเขา: ใช้ก๊าซเรือนกระจกนั้นเป็นอาหารสำหรับปลาหรือปศุสัตว์อื่นๆ บริษัทน้ำมันและก๊าซธรรมชาติ โรงบำบัดน้ำเสีย หลุมฝังกลบ และปศุสัตว์ล้วนสร้างมลพิษมีเทนจำนวนมาก ในฐานะที่เป็นก๊าซเรือนกระจก มีเทนดูดซับความร้อนจากดวงอาทิตย์ได้ค่อนข้างดี กว่าศตวรรษ มีเทน 1 กิโลกรัมจะทำให้บรรยากาศอบอุ่นมากกว่าคาร์บอนไดออกไซด์ (หรือ CO2) ถึง 25 เท่า
โชคดีที่มีวิธีการในการดักจับก๊าซมีเทนอย่างมีประสิทธิภาพ Sahar El Abbadi กล่าว เธอเป็นวิศวกรสิ่งแวดล้อมที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดในแคลิฟอร์เนีย เธอยังเป็นผู้นำการศึกษาใหม่ บริษัทส่วนใหญ่ไม่ดักจับของเสียมีเทน El Abbadi กล่าวว่าพวกเขาพบว่ามันง่ายกว่าที่จะจุดแก๊ส นั่นคือการเผามัน (การเผาไหม้นั้นเปลี่ยนก๊าซมีเทนเป็น CO2 ซึ่งสร้างปัญหาใหม่)
เมื่อ El Abbadi เข้าร่วม Stanford ในฐานะนักศึกษาปริญญาเอก หัวหน้างานของเธอกำลังผลิตพลาสติกชนิดใหม่ แบคทีเรียสามารถทำลายมันลงเพื่อไม่ให้กลายเป็นมลพิษที่มีอายุยืนยาว แต่แหล่งที่มาของพลาสติกคือน้ำมันดิบ เชื้อเพลิงฟอสซิลนั้นไม่สามารถหมุนเวียนหรือสะอาดได้
ในช่วงเวลาเดียวกัน นักวิจัยในเบลเยียมพบว่าปลาและกุ้งจะกินแบคทีเรียที่ย่อยสลายพลาสติกชนิดใหม่นี้อย่างมีความสุข เรื่องนี้ทำให้ El Abbadi รู้สึกทึ่ง เธอต้องการหาประโยชน์ใหม่ๆ สำหรับของเสียจากอุตสาหกรรมน้ำมันและเหมืองแร่ ท่ามกลางของเสียเหล่านั้น: ก๊าซธรรมชาติที่ลุกเป็นไฟ
ในการวิจัยของเธอ El Abbadi ได้เรียนรู้เกี่ยวกับบริษัทต่างๆ ที่ใช้ก๊าซมีเทนในการผลิตโปรตีนเกรดอาหาร เธอสงสัยว่าเธอจะให้อาหารปลาที่มีโปรตีนนี้หรือไม่ และนี่คือเหตุผลที่สามารถช่วยรักษาสิ่งแวดล้อมได้ ทุกวันนี้ปลาที่เลี้ยงในฟาร์มส่วนใหญ่เป็นอาหารปลาป่น นั่นคือปลาแห้งบดที่คนหรือสัตว์อื่นอาจกินได้
ปัญหาหนึ่ง: คนที่ทำโปรตีนนั้นกำลังซื้อก๊าซธรรมชาติเพื่อรับมีเทน ทำให้โปรตีนใหม่เหล่านั้นมีราคาแพง ทีมของ El Abbadi เสนอให้แบคทีเรียกินมีเธน จากนั้นป้อนจุลินทรีย์ที่อุดมด้วยโปรตีนเหล่านั้นให้กับปลา โปรตีนเหล่านี้อาจถูกป้อนให้กับสัตว์ในฟาร์มประเภทอื่นด้วย
การเจริญเติบโตของแบคทีเรีย
ขั้นตอนแรกของนักวิจัยสแตนฟอร์ดคือการหาจุลินทรีย์กินมีเทนนั้น สิ่งเหล่านี้เรียกว่า methanotrophs (Meh-THAN-oh-troafs) พวกเขาเป็นเรื่องธรรมดามาก Marina Kalyuzhnaya กล่าว เธอทำงานที่มหาวิทยาลัยแห่งรัฐซานดิเอโกในแคลิฟอร์เนียซึ่งเธอศึกษาเกี่ยวกับผู้กินก๊าซมีเทนดังกล่าว จุลินทรีย์เหล่านี้ “สามารถรวบรวมได้จากทะเลสาบ ดิน มหาสมุทร แม่น้ำ และแม้แต่รากพืช” เธออธิบาย
ในการเพาะเลี้ยงแบคทีเรียเหล่านั้นในห้องปฏิบัติการ El Abbadi ใช้ภาชนะพิเศษ จากนั้นทีมของเธอก็เติมน้ำเย็นลงครึ่งหนึ่งและเติมจุลินทรีย์ที่มีก๊าซมีเทนเข้าไป ท่อหนึ่งที่เข้าไปในภาชนะนั้นได้ส่งก๊าซมีเทนเข้ามา ท่อเพิ่มเติมนำก๊าซอื่นๆ ที่จุลินทรีย์จำเป็นต่อการเจริญเติบโต หายใจ และผลิตโปรตีน
ประชากรของ methanotrophs จะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าทุก ๆ สามชั่วโมง Kalyuzhnaya กล่าว ซึ่งหมายความว่า หากคุณใส่จุลินทรีย์ 28 กรัม (หนึ่งออนซ์) ลงในภาชนะและให้อาหารมีเทนและสารอาหารแก่พวกมันเป็นเวลา 24 ชั่วโมง คุณจะได้รับแบคทีเรียมากกว่า 7 กิโลกรัม (15.4 ปอนด์)
บ่อยครั้ง แบคทีเรียที่เพิ่มขึ้นจำนวนมากนี้จะถูกกรอง ตากแห้ง และแปรรูปเป็นอาหารปลา ทีมของ El Abbadi อธิบายกระบวนการใหม่ในวันที่ 22 พฤศจิกายนใน Nature Sustainability
แหล่งโปรตีนใหม่อาจมีราคาไม่แพง
ทีมงานสแตนฟอร์ดกล่าวว่าการมุ่งเน้นที่ก๊าซมีเทนของเสียจะทำให้กระบวนการใหม่มีราคาไม่แพงนัก ค่าไฟฟ้าเพื่อรักษาอุณหภูมิของห้องเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์เป็นเพียงค่าใช้จ่ายก้อนใหญ่เท่านั้น นักวิจัยกล่าวว่าในกรณีที่ค่าไฟฟ้าต่ำ อาหารปลาหนึ่งตันสามารถผลิตได้ในราคา 386 ดอลลาร์ ซึ่งน้อยกว่าต้นทุนอาหารปลาส่วนใหญ่
และถ้าพวกเขาพบแบคทีเรียกินก๊าซมีเทนที่เติบโตในสภาพอากาศที่ร้อนกว่ามาก El Abbadi กล่าวว่า “ถ้าอย่างนั้นราคาของอาหารปลา [นี้] จะถูกลงอีก”
ระบบใหม่นี้ “กำลังเลียนแบบวัฏจักรอาหารที่พบในธรรมชาติ” Dorian Leger ตั้งข้อสังเกต เขาทำงานในประเทศเยอรมนีที่บริษัทสตาร์ทอัพ Connectomix (เป็นบริษัทเทคโนโลยีชีวภาพ) เมื่อฤดูร้อนปีที่แล้ว เขาเป็นส่วนหนึ่งของทีมที่ศึกษาวิธีที่มีประสิทธิภาพในการสร้างโปรตีนจากแบคทีเรียประเภทเดียวกัน อย่างไรก็ตาม แทนที่จะใช้ก๊าซมีเทน ทีมงานของเขาใช้พลังงานจากแผงโซลาร์เซลล์เพื่อเปลี่ยน CO2 เพื่อใช้ในการผลิตโปรตีน
“เทคนิคของสแตนฟอร์ดมีศักยภาพที่เหลือเชื่อ” Kalyuzhnaya กล่าว แต่ควรทำในวงกว้างจริงๆ เธออธิบายว่าในระดับเล็กๆ อาจเป็นงานที่มากเกินไปและใช้พลังงานมากเกินไป
เชื้อเพลิงฟอสซิลดูเหมือนจะปล่อยก๊าซมีเทนมากกว่าที่เราคิด
การวัดแกนน้ำแข็งชี้ให้เห็นว่าการปล่อยก๊าซมีเทนส่วนใหญ่ในปัจจุบันเกิดจากกิจกรรมของมนุษย์
การใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลจะปล่อยก๊าซมีเทน ซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจกที่มีศักยภาพมากกว่าที่คิด การวิจัยใหม่อาจเพิ่มขึ้น 25 ถึง 40 เปอร์เซ็นต์ การค้นพบนี้อาจช่วยชี้ให้เห็นถึงวิธีการลดการปล่อยภาวะโลกร้อนเหล่านี้
มีเทนเป็นก๊าซเรือนกระจกเช่นเดียวกับคาร์บอนไดออกไซด์ แต่ผลกระทบของก๊าซเหล่านี้ไม่เหมือนกัน มีเทนทำให้บรรยากาศอบอุ่นมากกว่า CO2 แต่ก็อยู่ได้เพียง 10 ถึง 20 ปีเท่านั้น CO2 สามารถคงอยู่ได้นานหลายร้อยปี Benjamin Hmiel กล่าวว่า “การเปลี่ยนแปลงที่เราทำกับการปล่อย [มีเทน] ของเราจะส่งผลกระทบต่อบรรยากาศเร็วขึ้นมาก เขาเป็นนักเคมีในบรรยากาศที่มหาวิทยาลัยโรเชสเตอร์ในนิวยอร์ก เขาทำงานเกี่ยวกับการศึกษาใหม่
ในช่วงทศวรรษ 1900 การขุดถ่านหิน ก๊าซธรรมชาติ และแหล่งเชื้อเพลิงฟอสซิลอื่นๆ ได้เพิ่มระดับก๊าซมีเทนในชั้นบรรยากาศ การปล่อยมลพิษเหล่านั้นลดลงในช่วงต้นศตวรรษนี้ อย่างไรก็ตาม ตั้งแต่ปี 2550 มีเธนเริ่มเพิ่มขึ้นอีกครั้ง ตอนนี้อยู่ในระดับที่ไม่เคยเห็นมาตั้งแต่ทศวรรษ 1980
สาเหตุที่ทำให้เกิดการสะสมล่าสุดไม่ชัดเจน การวิจัยก่อนหน้านี้ชี้ให้เห็นถึงกิจกรรมของจุลินทรีย์ในพื้นที่ชุ่มน้ำ ที่อาจเชื่อมโยงกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและปริมาณน้ำฝน แหล่งข้อมูลอื่นอาจรวมถึงการเรอวัวและท่อส่งที่รั่วมากขึ้น มีเธนน้อยก็อาจสลายตัวในชั้นบรรยากาศ
หากการปล่อยก๊าซมีเทนเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ การบรรลุเป้าหมายระดับโลกในการลดก๊าซเรือนกระจกจะเป็นเรื่องยาก Euan Nisbet กล่าว เขาเป็นนักธรณีเคมีที่ไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษาครั้งนี้ เขาทำงานในอังกฤษที่ Royal Holloway มหาวิทยาลัยลอนดอน การระบุปริมาณก๊าซมีเทนที่ปล่อยออกมาจากอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซสามารถช่วยลดเป้าหมายที่ลดลงได้ เขากล่าว
เทราแกรมมีค่าเท่ากับ 1.1 พันล้านตันสั้น แหล่งที่มาจากพื้นดินหรือที่เรียกว่าแหล่งกำเนิดทางธรณีวิทยาปล่อยก๊าซมีเทน 172 ถึง 195 เทรากรัมในแต่ละปี แหล่งที่มาเหล่านั้นรวมถึงการปลดปล่อยเนื่องจากการผลิตน้ำมันและก๊าซ พวกเขายังรวมถึงแหล่งที่มาเช่นการรั่วไหลของก๊าซธรรมชาติ นักวิจัยคาดการณ์ว่าแหล่งธรรมชาติที่ปล่อยออกมาจากมีเทน 40 ถึง 60 เทรากรัมในแต่ละปี พวกเขาคิดว่าส่วนที่เหลือมาจากเชื้อเพลิงฟอสซิล
แต่การศึกษาใหม่เกี่ยวกับแกนน้ำแข็งชี้ให้เห็นว่าการซึมตามธรรมชาติจะปล่อยก๊าซมีเทนน้อยกว่าที่ผู้คนคิด นั่นหมายความว่าผู้คนในปัจจุบันมีความรับผิดชอบต่อก๊าซมีเทนเกือบทั้งหมดในชั้นบรรยากาศของเรา Hmiel กล่าว เขาและเพื่อนร่วมงานรายงานการค้นพบของพวกเขาในวันที่ 19 กุมภาพันธ์ใน Nature
การวัดก๊าซมีเทน
เพื่อให้เข้าใจถึงบทบาทของกิจกรรมของมนุษย์ในการปลดปล่อยก๊าซมีเทนอย่างแท้จริง นักวิจัยจำเป็นต้องมองย้อนกลับไปในอดีต ในการศึกษาใหม่ ทีมของ Hmiel ได้หันมาใช้ก๊าซมีเทนที่เก็บรักษาไว้ในแกนน้ำแข็ง พบในกรีนแลนด์ แกนเหล่านั้นมีอายุระหว่าง 1750 ถึง 2013
วันก่อนหน้านั้นถูกต้องก่อนการปฏิวัติอุตสาหกรรมจะเริ่มขึ้น ไม่นานหลังจากนั้นผู้คนก็เริ่มเผาเชื้อเพลิงฟอสซิลในปริมาณมาก ก่อนหน้านั้น การปล่อยก๊าซมีเทนจากแหล่งทางธรณีวิทยามีค่าเฉลี่ยประมาณ 1.6 เทรากรัมต่อปี ระดับสูงสุดไม่เกิน 5.4 เทรากรัมต่อปี
ซึ่งน้อยกว่าการประมาณการครั้งก่อนมาก นักวิจัยสรุปได้ว่าก๊าซมีเทนที่ไม่ใช่ชีวภาพเกือบทั้งหมดที่ปล่อยออกมาในปัจจุบัน (เรอของวัวเป็นแหล่งทางชีวภาพ) มาจากกิจกรรมของมนุษย์ นั่นคือการเพิ่มขึ้น 25 ถึง 40 เปอร์เซ็นต์จากประมาณการครั้งก่อน
“นั่นเป็นการค้นพบที่มีความหวังจริงๆ” Nisbet กล่าว มันค่อนข้างง่ายที่จะหยุดการรั่วไหลของก๊าซและลดการปล่อยมลพิษจากเหมืองถ่านหิน เขากล่าว ดังนั้นการลดการปล่อยก๊าซมีเทนจึงเป็น “โอกาสที่ยิ่งใหญ่กว่า” ในการลดก๊าซเรือนกระจก
แต่การวิเคราะห์แกนน้ำแข็งดังกล่าวอาจไม่ใช่วิธีที่แม่นยำที่สุดในการประเมินการปล่อยก๊าซธรรมชาติ Stefan Schwietzke กล่าว เขาเป็นนักวิทยาศาสตร์ด้านสิ่งแวดล้อม เขาทำงานที่กองทุนป้องกันสิ่งแวดล้อมในกรุงเบอร์ลิน ประเทศเยอรมนี แกนน้ำแข็งให้ภาพรวมของการปล่อยก๊าซมีเทนทั่วโลก แต่เขาเสริมว่าการตีความแกนน้ำแข็งเหล่านั้นอาจเป็นเรื่องยากและต้องใช้ “การวิเคราะห์ที่ซับซ้อนมาก”
การวัดก๊าซมีเทนโดยตรงจากน้ำซึมหรือภูเขาไฟโคลนชี้ให้เห็นถึงการปล่อยก๊าซธรรมชาติที่มีขนาดใหญ่กว่ามาก เขากล่าวเสริม อย่างไรก็ตาม วิธีนี้ยากที่จะขยายขนาดเพื่อให้ประมาณการได้ทั่วโลก
Schwietzke และนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ ได้เสนอให้มีการสำรวจการปล่อยก๊าซมีเทนจากอากาศ นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้วิธีนี้เพื่อระบุการรั่วไหลของก๊าซมีเทนจากท่อส่งก๊าซ หลุมฝังกลบ หรือฟาร์มโคนม โครงการที่คล้ายคลึงกันกำลังติดตามจุดร้อนในดินเยือกแข็งของอาร์กติก
เทคนิคนี้สามารถระบุจุดร้อนในท้องถิ่นได้ การบวกเพิ่มสามารถช่วยสร้างการประมาณการในภาพรวมได้
อย่างไรก็ตาม Schwietzke กล่าวเสริมว่าการถกเถียงเรื่องเทคนิคนี้ไม่ได้เปลี่ยนประเด็นหลัก ผู้คนมีส่วนรับผิดชอบต่อการเพิ่มขึ้นของก๊าซมีเทนในชั้นบรรยากาศอย่างมากในช่วงศตวรรษที่ผ่านมา “มันใหญ่มาก” เขาตั้งข้อสังเกต “และการลดการปล่อยมลพิษเหล่านั้นจะลดภาวะโลกร้อน”
สามารถอัพเดตข่าวสารเรื่องราวต่างๆได้ที่ https://shah-ltd.com