הנדסת אקלים

הנדסת אקלים (לפעמים גם גיאו-הנדסה), היא התערבות רחבת היקף במערכת האקלים של כדור הארץ. הנושאים העיקריים בהנדסת אקלים הם הנדסה סולארית וסילוק פחמן דו-חמצני. 

לעיתים גישות הנדסת האקלים נתפסות כאפשרויות משלימות-אפשריות להגבלת שינויי האקלים או השפעותיו, לצד הפחתת פליטת גזי חממה והסתגלות לשינויי האקלים. בקרב המדענים יש הסכמה מהותית כי הנדסה סולארית וסילוק פחמן דו-חמצני אינם יכולים להחליף את הפחתת הפליטות. בהתחשב בכך שלכל סוגי האמצעים לטיפול בשינויי אקלים יש מגבלות כלכליות, פוליטיות או פיזיות, כמה מגישות הנדסת האקלים עשויות לשמש בסופו של דבר כחלק ממכלול תגובות, שיכולות להיות להן מטרה של שיקום אקלים.

הנדסה סולארית, או שינוי קרינת השמש, ישקפו מעט אור שמש (קרינת השמש) בחזרה לחלל כדי להגביל או לשנות במידה מסוימת את שינויי האקלים הנגרמים על ידי בני אדם. הסרת פחמן דו-חמצני מתייחסת להסרת הגז פחמן דו-חמצני מהאטמוספירה ולפינויו לפרקי זמן ארוכים. ההבדל בין השניים מתואר לעיתים כך שהנדסה סולארית היא שמשנה את מאזן הקרינה של הגלים הקצרים בכדור הארץ וסילוק הפחמן הדו-חמצני אשר משנה את מאזן הקרינה בגלים ארוכים שלו.

אף על פי שקיים חוסר ודאות משמעותי לגבי היעילות, תופעות הלוואי ותוצאות בלתי צפויות, רוב המומחים טוענים כי יש לראות את הסיכונים של התערבויות כאלה כסיכונים של שינויים בלתי הפיכיים למערכת האקלים של כדור הארץ. התערבויות בהיקפים גדולים עלולות לגרום לסיכון גדול יותר לשיבוש מערכות טבע וכתוצאה מכך אותן גישות הנדסיות שיכולות להוכיח את עצמן כחסכוניות ביותר בהתמודדות עם סיכון אקלימי קיצוני, עלולות בעצמן לגרום לסיכון משמעותי. היו שהציעו שעצם רעיון השימוש בהנדסת אקלים עשוי להפחית את הלחץ הפוליטי והציבורי להפחתת פליטות, מה שעלול להחריף את סיכוני האקלים הכוללים; אחרים טוענים כי האיום של הנדסת אקלים עלול לעודד קיצוץ פליטות.

אנרגיית השמש בהנדסת אקלים 

הנדסה סולארית תסיט את אור השמש הרחק מכדור הארץ, או על ידי הגדלת השיקוף (אלבדו) של האטמוספירה או פני כדור הארץ. שיטות אלו אינן מהוות תחליף להפחתת שינויי האקלים מכיוון שהן לא מפחיתות את ריכוזי גזי החממה באטמוספירה, ובכך לא יתייחסו לחמצת האוקיינוס הנגרמת כתוצאה מפחמן דו-חמצני. באופן כללי, פרויקטים של הנדסה סולארית כיום נראים מסוגלים להיכנס לתוקף במהירות ולהשתמש בהשפעות האקלים הישירות של אותם פרויקטים. האקדמיה הלאומית למדעים, הנדסה ורפואה של ארצות הברית קובעת בדו"ח משנת 2021: "המחקר הקיים מצביע על כך ש-SG יכולה להפחית את טמפרטורות פני השטח ולשפר כמה סיכונים הנובעים משינויי אקלים (למשל, כדי להימנע מחציית "נקודות מפנה" באקלים; כדי להפחית את ההשפעות המזיקות של קיצוני מזג האוויר)."

שיטות הנדסה סולארית עשויות לכלול:
 הזרקת אירוסול סטרטוספרי, בה יוזרקו חלקיקים קטנים לאטמוספירה העליונה;
 הבהרת עננים ימית, שתתיז מי ים עדינים להלבין עננים ובכך תגביר את שיקוף הענן;
 דילול ענני צירוס, שאף על פי שזה לא שיטה מהנדסה סולארית אך חולק רבות ממאפייני הפיזיקה.

הנדסה גאוגרפית סולארית דורשת יישום בקנה מידה גדול יחסית על מנת להשפיע על האקלים של כדור הארץ. ההצעות הזולות ביותר מוערכות בעשרות מיליארדי דולרים בשנה בהוצאות פריסה ישירות. הנדסה גאוגרפית סולארית עלולה להוות סיכונים משמעותיים חדשים כגון הפרעות אקלים אזוריות.

הסרת פחמן דו-חמצני 

הסרת פחמן דו-חמצני (המכונה לעיתים טכנולוגיות פליטה שלילית או הסרת גזי חממה) כוללת שיטות המסירות ישירות גזים כאלה מהאטמוספירה ואלו המקדמות תהליכים טבעיים המורידים ומפקידים פחמן דו-חמצני. כמה שיטות חופפות ללכידת פחמן ואחסון. הסרת פחמן דו-חמצני עשויה לא להיחשב הנדסת אקלים על ידי כל הפרשנים מכיוון שהיא לא בהכרח בקנה מידה גדול. הטכניקות בקטגוריה זו כוללות:
 אנרגיה ביולוגית עם לכידת ואחסון פחמן כדי להפריד פחמן ולספק בו זמנית אנרגיה.
 לכידת אוויר ישירה להסרת פחמן דו-חמצני מהאוויר הסביבתי.
 ייעור, ייעור מחדש ושחזור יער לספיגת פחמן דו-חמצני.
 יצירת ביוכר (כלומר בתחנות כוח תרמיות המופעלות ביומסה), לערבוב באדמה ליצירת "טרה פרטה".

רבים מתחזיות מודל ה-IPCC לשמור מעליית הטמפרטורה הממוצעת העולמית מתחת ל-1.5 ו-2 מעלות צלזיוס, מבוססות על פריסה בהיקף רחב של הסרת פחמן דו-חמצני. רוב שיטות הסרת הפחמן הדו -חמצני יקרות כיום. טכניקות הסרת פחמן דו-חמצני הן בדרך כלל איטיות לפעולה, יקרות, וכרוכות בסיכונים מוכרים יחסית, כגון הסיכון לדליפת פחמן דו-חמצני מתצורות אחסון תת-קרקעיות. להסרת פחמן דו-חמצני, כמו הפחתת פליטת גזי חממה, יש השפעות ביחס להיקפן. במילים אחרות, טכניקות אלה לא היו "מיושמות" באותו מובן כמו טכנולוגיות הנדסה סולארית.

נושאים

סכנה מוסרית או פיצוי סיכונים 
קיומן של טכניקות כאלה עשוי להפחית את הדחיפה הפוליטית והחברתית להפחתת פליטת הפחמן. זה נקרא בדרך כלל סכנה מוסרית פוטנציאלית, אם כי פיצוי סיכונים עשוי להיות מונח מדויק יותר. דאגה זו גורמת לקבוצות סביבתיות וקמפיינים רבים להימנע מלדבר או לדון בהנדסת אקלים מחשש לצמצם את הציווי להפחתת פליטת גזי החממה. עם זאת, כמה סקרי דעת קהל וקבוצות מיקוד מצאו עדויות לאף טענה של רצון להגדיל את הפחתות הפליטה מול הנדסת אקלים, או שאין להן השפעה. עבודות דוגמנות אחרות מצביעות על כך שהאיום של הנדסת אקלים עשוי למעשה להגדיל את הסבירות להפחתת פליטות.

בשנת 2021 מסר ה-IPCC כי מסלולי פליטה המגבילים את התחממות ממוצעת בעולם ל-1.5 מעלות צלזיוס עד 2 מעלות צלזיוס עד שנת 2100 מניחים שימוש בגישות CDR בשילוב עם הפחתת פליטות.

פּוֹלִיטִיקָה 
חלק מהארגונים הסביבתיים נרתעו מלהביע עמדה חד משמעית בהנדסה סולארית, אך לרוב הם תומכים יותר בכמה פרויקטים להסרת פחמן דו-חמצני מבוססי טבע, כגון ייעור ושיקום אדמות כבול. 

נטען כי ללא קשר להיבטים הכלכליים, המדעיים והטכניים, הקושי להשיג פעולה פוליטית מתואמת בנושא ההתחממות הגלובלית דורש גישות אחרות. הטוענים כי כדאיות פוליטית אומרים כי הקושי להשיג קיצוצים משמעותיים בפליטות והכישלון האפקטיבי של פרוטוקול קיוטו מוכיחים את הקשיים המעשיים להשיג הפחתת פליטת פחמן דו-חמצני בהסכמה של הקהילה הבינלאומית. עם זאת, אחרים מצביעים על תמיכה בהצעות הנדסת אקלים בקרב מכשירי חשיבה עם היסטוריה של התנגדות להפחתת פליטות כראיה לכך שבמקום שהנדסת אקלים היא פתרון לקשיים של הפחתת פליטות, הסיכוי להנדסת אקלים משמש כחלק טענה לעצור הפחתת פליטות מלכתחילה.

אתיקה ואחריות 
הנדסת אקלים תייצג מאמץ גדול ומכוון לשינוי האקלים. זה היה שונה מפעילויות כגון שריפת דלקים מאובנים, שכן אלה משנים את האקלים מבלי משים. שינויים אקלים מכוונים נתפסים לעיתים קרובות באופן שונה מבחינה מוסרית. הוא מעורר שאלות האם לבני אדם יש את הזכות לשנות את האקלים בכוונה, ובאילו תנאים. לדוגמה, ייתכן שיש הבחנה אתית בין הנדסת אקלים כדי למזער את ההתחממות הגלובלית לבין כך לייעל את האקלים. יתר על כן, טיעונים אתיים מתמודדים לעיתים קרובות עם שיקולים גדולים יותר של תפיסת העולם, כולל התחייבויות אינדיבידואליות וחברתיות-דתיות. זה עשוי לרמוז שדיונים בהנדסת אקלים צריכים לשקף כיצד המחויבות הדתית עשויות להשפיע על השיח. עבור אנשים רבים, אמונות דתיות הן מרכזיות בהגדרת תפקיד בני האדם בעולם הרחב. כמה קהילות דתיות עשויות לטעון שלבני אדם אין אחריות בניהול האקלים, במקום לראות במערכות עולמיות כאלה נחלתו הבלעדית של בורא. לעומת זאת, קהילות דתיות אחרות עשויות לראות בתפקיד האנושי תפקיד של "אחזקות" או ניהול מיטיב של העולם. שאלת האתיקה מתייחסת גם לסוגיות של קבלת החלטות מדיניות. לדוגמה, בחירת טמפרטורת יעד מוסכמת בעולם היא בעיה משמעותית בכל משטר ממשל הנדסי אקלים, שכן מדינות או קבוצות אינטרסים שונות עשויות לחפש טמפרטורות גלובליות שונות.

אחד ההיבטים הפחות ממוקדים של הנדסת אקלים הוא התפקיד שהיא יכולה למלא באי-שוויון עולמי (צדק סביבתי). הפליטות מתרכזות במידה רבה בכמה חברות יחסית. בכך שהם לא מתייחסים לנושא או משנים שיטות כדי לפלוט פחות, הם מקבלים תועלת ישירה מהנזק שהם גורמים לאקלים. באופן דומה, למדינות עשירות יותר יש פליטות גדולות בהרבה ממקביליהן העניים יותר. עם זאת, מדינות עניות יותר לא יוכלו לשלם את העמלות היקרות עבור ההתאמה וההקלה הנדרשות כדי להתמודד עם אתגרי שינויי האקלים. במילים פשוטות, למדינות עשירות יש יותר מה לתת ולמדינות עניות יש יותר מה להפסיד. להנדסת אקלים יש פוטנציאל לטפל באי-שוויון על ידי הטלת הנטל על מי שמרוויח מהפליטות ולא לחלוק את הנטל עם מי שיש לו מעט אחריות ואשר נידון לסבול הכי הרבה.

ממשל 
הנדסת אקלים פותחת סוגיות פוליטיות וכלכליות שונות. סוגיות הממשל המאפיינות הסרת פחמן דו-חמצני בהשוואה להנדסה סולארית נבדלות במידה רבה. כתוצאה ממאפיינים שונים אלה, בעיית הממשל המרכזית להסרת פחמן דו-חמצני (כמו בהפחתת פליטות) היא לוודא שהשחקנים עושים מספיק ממנה (מה שנקרא "בעיית הרוכב החופשי"), ואילו סוגיית הממשל המרכזית בנושא הנדסה סולארית. מוודא ששחקנים לא עושים זאת מוקדם מדי או יותר מדי (נקראת לפעמים בעיית "נהג חינם").

הממשל הפנימי והבינלאומי משתנה בהתאם לשיטת הנדסת האקלים המוצעת. כיום חסרה מסגרת מוסכמת אוניברסלית להסדרת הפעילות או מחקר הנדסי אקלים. חוקרים בבית הספר אוקספורד מרטין באוניברסיטת אוקספורד הציעו קבוצה של עקרונות התנדבותיים, שיכולים להנחות מחקר ושימוש בהנדסת אקלים. הגרסה הקצרה של 'עקרונות אוקספורד' היא:
 עקרון 1: הנדסת גאוגרפיה שתוסדר כתועלת ציבורית.
 עקרון 2: השתתפות הציבור בקבלת החלטות גיאו-הנדסיות.
 עקרון 3: חשיפת מחקר גאוגרפי-הנדסי ופרסום תוצאות פתוח.
 עקרון 4: הערכה עצמאית של ההשפעות.
 עקרון 5: ממשל לפני הפריסה.

עקרונות אלה אושרו על ידי בית הנבחרים של המועצה לבחירת המדע והטכנולוגיה של בריטניה בנושא "תקנת הנדסת גאוגרפיה", והופנו אליהם על ידי מחברים הדנים בנושא הממשל.

הועידה הוועידה הבינלאומית לאסילומאר בנושא טכנולוגיות התערבות אקלים לזיהוי ופיתוח קווים מנחים להפחתת סיכונים לניסויים בהתערבות אקלים.

הצדדים לאמנה על מגוון ביולוגי קיבלו שלוש החלטות על מה שהם מכנים "הנדסה גיאו הנדסית הקשורה לאקלים". שבשנת 2010 קרא למדינות להימנע מ"פעולות הנדסה גיאו-הנדסיות הקשורות לאקלים שעשויות להשפיע על המגוון הביולוגי "עד שיוסדרו אלה, הן מוצדקות מבחינה מדעית, ושקלו סיכונים. כמה ממבקרי הנדסת האקלים מכנים זאת "מורטוריום בפועל", אך מזכירות האמנה לגיוון ביולוגי קוראת לזה "מסגרת נורמטיבית לא מחייבת". וחוקרי משפט רבים דוחים אפיון זה. ההחלטה מ-2016 קראה כי "יש צורך במחקר טרנס-דיסציפלינרי יותר ושיתוף ידע בין מוסדות מתאימים על מנת להבין טוב יותר את ההשפעות".

דעת הציבור 
מחקר גדול משנת 2018 חקר תפיסות ציבוריות של שש שיטות הנדסי אקלים, עם סקר מקוון בארצות הברית, בריטניה, אוסטרליה וניו זילנד. הממצאים הושוו גם מול סקר דומה לשנת 2012 באוסטרליה ובניו זילנד. המודעות הציבורית להנדסת אקלים הייתה נמוכה כאשר פחות מחמישית מהנשאלים דיווחו על ידע קודם. התפיסות של שש שיטות הנדסת האקלים היו שליליות במידה רבה וקשורות לעיתים קרובות לתכונות כמו 'מסוכן', 'מלאכותי' ו'אפקט לא ידוע'. שיטות הסרת פחמן דו-חמצני העדיפו על פני הנדסה גאוגרפית סולארית. תפיסות הציבור היו יציבות להפליא עם הבדלים קלים בלבד בין המדינות השונות בסקרים של 2018 ו-2012.

במחקר של קבוצת מיקוד לשנת 2017 שנערך על ידי המכון השיתופי למחקר במדעי הסביבה (CIRES) בארצות הברית, יפן, ניו זילנד ושוודיה, נשאלו המשתתפים לגבי אפשרויות הרחקת פחמן, הצעות השתקפות כגון מראות חלל או הבהרה של עננים, וניתן היה לסכם את תגובות רובם כדלקמן:
 מה יקרה אם הטכנולוגיות ייפגעו בתוצאות בלתי מכוונות?
 האם פתרונות אלה מטפלים בסימפטומים של שינויי אקלים ולא בסיבה?
 האם עלינו פשוט לשנות את אורח החיים ואת דפוסי הצריכה שלנו כדי להילחם בשינויי האקלים, ולהפוך את הנדסת האקלים למוצא אחרון?
 האם אין צורך להתייחס לפתרונות פוליטיים להפחתת הפליטות שלנו?

המנחים הציפו אז את הרעיון של "מקרה חירום אקלים " עתידי כגון שינוי סביבתי מהיר. המשתתפים חשו כי הפחתה והתאמה לשינויי אקלים הן אופציות מועדפות ביותר במצב כזה, והנדסת אקלים נתפסה כמוצא אחרון. כמה קיצוניים הציעו כי ישנן פעולות ממשלתיות חשאיות ליישום הנדסה גאוגרפית בהיקף נרחב, המשפיעות על מזג האוויר לייצור חורף, או קירור, או שריפות גדולות, או השפעות מזיקות אחרות. אין כל הוכחה לבסס טענות לא שגרתיות אלה.

הערכות של הנדסת אקלים 
רוב מה שידוע על הטכניקות המוצעות מבוסס על ניסויי מעבדה, תצפיות על תופעות טבע וטכניקות דוגמנות ממוחשבות. חלק מהשיטות המוצעות להנדסת אקלים משתמשות בשיטות בעלות אנלוגים לתופעות טבע כגון אירוסולים גופרית סטרטוספריים וגרעיני עיבוי עננים. ככזה, מחקרים אודות יעילותן של שיטות אלה יכולים להסתמך על מידע שכבר זמין ממחקרים אחרים, כגון זה בעקבות התפרצות הר פינטובו בשנת 1991. עם זאת, הערכה השוואתית של היתרונות היחסיים של כל טכנולוגיה היא מסובכת, במיוחד בהתחשב באי ודאות הדוגמנות והשלב המוקדם של הפיתוח ההנדסי של שיטות הנדסי אקלים מוצעות רבות.

כמה ארגונים חקרו הנדסת אקלים במטרה להעריך את הפוטנציאל שלה, כולל הקונגרס האמריקאי, האקדמיה הלאומית למדעים, הנדסה ורפואה של ארצות הברית, החברה המלכותית, הפרלמנט הבריטי, מכון מהנדסי המכונות, והפאנל הבין -ממשלתי בנושא שינויי אקלים. דו"ח IMechE בחן תת-קבוצה קטנה של שיטות מוצעות (לכידת אוויר, האלבדו עירוני CO אצות מבוססתCO</br> CO טכניקות לכידה), ומסקנותיה העיקריות היו כי יש לחקור ולנסות את הנדסת האקלים בקנה מידה קטן לצד פירוק רחב יותר של הכלכלה.

סקירת החברה המלכותית בחנה מגוון רחב של שיטות הנדסי אקלים מוצעות והעריכה אותן מבחינת יעילות, סבירות, עמידות ובטיחות (הקצאת אומדנים איכותיים בכל הערכה). דו"ח ההמלצות המרכזיות היה כי "הצדדים ל-UNFCCC צריכים לעשות מאמצים מוגברים יותר למתן ולהתאים את עצמם לשינויי האקלים, ובפרט להסכים להפחתת הפליטות העולמית", וכי "[שום דבר] שאינו ידוע כעת על אפשרויות הנדסת גאוגרפיה נותן כל סיבה להפחית. המאמצים הללו". עם זאת, הדו"ח גם המליץ כי יש לבצע "מחקר ופיתוח של אפשרויות הנדסת אקלים כדי לבדוק האם ניתן להציע שיטות בסיכון נמוך אם יהיה צורך להפחית את קצב ההתחממות במאה זו".

במחקר סקירה שנערך בשנת 2009, העריכו לנטון ווהן מגוון של טכניקות הנדסי אקלים מוצעות. על מנת לאפשר השוואה בין טכניקות שונות, הם השתמשו בהערכה משותפת לכל טכניקה המבוססת על השפעתה על כפייה קרינה נטו. ככזה, הסקירה בחנה את הסבירות המדעית של השיטות המוצעות ולא את השיקולים המעשיים כגון כדאיות הנדסית או עלות כלכלית. לנטון ווהן מצאו כי "לכידת ואחסון [אוויר] מציגים את הפוטנציאל הגדול ביותר, בשילוב ייעור, ייעור חורש והפקת ביו-חרוכה", וציין כי "הצעות אחרות שזכו לתשומת לב תקשורתית ניכרת, בפרט," צינורות האוקיינוס "מופיעות. להיות לא יעיל". הם הגיעו למסקנה כי "הנדסת גיאו-הנדסה [אקלים] נחשבת בצורה הטובה ביותר כהשלמה פוטנציאלית להפחתת פליטות CO, ולא כחלופה לה".

באוקטובר 2011, פאנל מרכז המדיניות הדו -מפלגתי פרסם דו"ח הקורא לחקור ולבדוק באופן מיידי במקרה ש"מערכת האקלים מגיעה ל'נקודת מפנה 'ונדרשת פעולות תיקון מהירות".

האקדמיה הלאומית למדעים, הנדסה ורפואה בארצות הברית ערכה פרויקט בן 21 חודשים לחקר ההשפעות, היתרונות והעלויות האפשריות של הנדסת אקלים. ההבדלים בין שני סוגים אלה של הנדסת אקלים "הובילו את הוועדה להעריך בנפרד את שני סוגי הגישות בדוחות נלווים, הבחנה שהיא מקווה להעביר לדיונים מדעיים ומדיניים עתידיים". המחקר שהתקבל, שכותרתו "Climate Intervention", פורסם בפברואר 2015 ומורכב משני כרכים: "השתקפות אור השמש לקרר כדור הארץ" ו"הסרת פחמן דו-חמצני וריצוף אמין". על פי התמצית שלהם אודות המחקר:התערבות אקלים אינה תחליף להפחתת פליטת הפחמן הדו-חמצני ולמאמצים להסתגלות שמטרתם לצמצם את ההשלכות השליליות של שינויי האקלים. עם זאת, כאשר כוכב הלכת שלנו נכנס לתקופה של אקלים משתנה שמעולם לא נחווה בהיסטוריה האנושית המתועדת, ההתעניינות גוברת בפוטנציאל להתערבות מכוונת במערכת האקלים כדי להתמודד עם שינויי האקלים. . . אסטרטגיות הסרת פחמן דו-חמצני מתייחסות למניע מרכזי של שינויי אקלים, אך יש צורך במחקר כדי להעריך במלואו אם אחת מהטכנולוגיות הללו עשויה להיות מתאימה לפריסה בקנה מידה גדול. אסטרטגיות שינוי אלבדו יכולות לקרר במהירות את פני כדור הארץ אך מהוות סיכונים סביבתיים ואחרים שאינם מובנים היטב ולכן אין לפרוס אותם בקנה מידה שמשנה את האקלים; יש צורך במחקר נוסף כדי לקבוע אם גישות לשינוי אלבדו עשויות להיות קיימות בעתיד.

ראו גם
 הארצה
 קיבוע פחמן

לקריאה נוספת

קישורים חיצוניים 

 הנדסת אקלים – ההבטחה, הסכנות והמוצא האחרון, אקולוגיה וסביבה, נובמבר 2022
 
  published December 14, 2019 Vice News

הערות שוליים

שינוי אקלים
מדיניות שינוי אקלים