נתונים חדשים: ריכוזו של גז החממה הנפוץ ממשיך לעלות באטמוספרה. החשש: התחממות כדור הארץ יוצרת לולאת משוב שמגבירה את פליטת המתאן

ריכוז המתאן באטמוספרה מוסיף לטפס, לערכים שלא נראו כמותם מאז תחילת המדידות. לפי נתונים שפרסם מינהל האוקיינוסים והאטמוספרה הלאומי של ארצות הברית (NOAA), ריכוז המתאן חצה בשנה שעברה (2021) את רף ה-1,900 חלקיקים למיליארד, כמעט פי שלושה מריכוזו בתחילת המהפכה התעשייתית. לדעת מדעני אקלים, המשך העלייה בריכוז המתאן יעמיד בסכנה את היעד שהציבו מדינות העולם במסגרת הסכם האקלים שנחתם בפריז, להביא לידי כך שההתחממות העולמית תיעצר עד שנת 2050 על שתי מעלות מעל ערכיה טרם המהפכה התעשייתית.

גז המתאן, שהוא אחד מגזי החממה שנפלטים בין השאר בעקבות פעילות האדם, ממלא תפקיד מפתח בהגשמת היעד רב המשמעות הזה – או בסיכול ההגעה אליו. ריכוזו באטמוספרה אומנם נמוך משמעותית מזה של גז החממה המפורסם יותר, פחמן דו-חמצני, אולם תרומתו היחסית לספיגת אנרגיית החום באטמוספרה גבוהה פי 28 מזו של הפחמן הדו-חמצני. על פי ההערכות, המתאן אחראי ליותר מרבע מכלל אנרגיית החום שנבלעה בפני כדור הארץ מאז שנת 1800.

המקור הגדול ביותר למתאן בכדור הארץ הוא בִּיצוֹת טבעיות, שבאדמתן הדלה בחמצן משגשגים מיקרואורגניזמים אנאירוביים שמייצרים מתאן בתהליך הנשימה שלהם. המקור השני בהיקפו לפליטות מתאן הוא פעילות חקלאית של בני האדם, שיוצרת מגוון רב של סביבות דלות חמצן המתאימות למיקרואורגניזמים אלה. כך קורה למשל בשדות אורז במזרח הרחוק, בקיבותיהן של חיות משק כגון פרות וכבשים, ובתהליכי הטיפול בצואה של חיות המשק.

גם אתרים לטיפול בפסולת, כגון מטמנות אשפה ומכונים לטיהור שפכים, אחראיים לפליטה רבה של מתאן. על פי סוכנות האנרגיה הבינלאומית, היקף הפליטה של מתאן מסביבות אנאירוביות מעשה ידי אדם השתווה בקירוב בשנים האחרונות לכמות המתאן הנפלטת מביצות טבעיות, והוא עומד על 213 מיליון טונות מתאן מפעילות האדם בשנה לעומת 194 מיליון טונות משטחי בִּיצה.

ארכאונים יוצרי מתאן | איור: Kateryna Kon, Shutterstock
המקור הגדול למתאן הוא מיקרואורגניזמים אנאירוביים. ארכאונים יוצרי מתאן | איור: Kateryna Kon, Shutterstock

קיים גם מקור אנושי משמעותי נוסף שמביא לפליטת מתאן לאטמוספרה – ניצולם של דלקי מחצבים המופקים ממאגרי הפחם, הנפט והגז הטבעי השמורים בבטן האדמה. במעמקים האלה, התרכובות הפחמניות של תרכובות הדלק נחשפות לטמפרטורות גבוהות, שעם הזמן נשברות ומשנות את המבנה הכימי שלהן. אחד מתוצרי הפירוק שמתקבלים הוא גז מתאן, שמשתחרר לאטמוספרה כשבני האדם קודחים לעומק במטרה להפיק דלק לשימושם. לפי הערכות, בשנת 2020 לבדה הביאה ההפקה של דלקי מחצבים לפליטה של כ-123 מיליון טונות מתאן.

החשש: לולאת משוב

מאז החל המעקב הישיר אחרי תכולת המתאן באטמוספרה, בשנת 1983, נצפתה עלייה שנתית קבועה בריכוזו. בשנים 2007-2000 היא כמעט נבלמה, אז מאז היא שבה לטפס בקצב הולך וגובר. העלייה המחודשת הזאת מדאיגה את חוקרי האקלים. החשש נובע מכך שהיא עלולה להעיד על קיומו של מנגנון לולאת משוב חיובית שבמסגרתו העלייה בפליטת המתאן, ושינויי האקלים הנובעים ממנה, מאיצים תהליכים טבעיים שגורמים לפליטת עוד ועוד מתאן.

החשש הזה הניע בעשור האחרון מחקר מקיף, שהתבסס בין השאר על מדידות שנעשו באמצעות לוויינים וכלי טיס ועל שימוש במודלים חישוביים. מטרת החוקרים הייתה לזהות את המקור לעלייה שנצפית מאז שנת 2007 ולהבין מהם התהליכים שמהם נפלט רוב המתאן בשנים האחרונות. ההסברים המשוערים לתופעה כללו גידול בהפקתם של דלקי מחצבים, הצטברות של אתרי פסולת על פני הגלובוס, התרחבות תעשיית הבשר ואיתה גידול חיות המשק, או האצה בפעילותם של מיקרואורגניזמים באזורי ביצות.

אחד הכלים המרכזיים לגילוי המקור של גז המתאן הוא בחינת ההרכב האיזוטופי של אטומי הפחמן המרכיבים אותו. איזוטופים הם אטומים השייכים לאותו יסוד, כלומר מספר הפרוטונים שלהם זהה, אך הם נבדלים במספר הנייטרונים בגרעין שלהם. רוב אטומי הפחמן בכדור הארץ מורכבים משישה פרוטונים ושישה נייטרונים, ועל כן האיזוטופ הזה נקרא פחמן 12. איזוטופ נדיר יותר של היסוד הזה הוא פחמן 13, שמכיל שבעה נייטרונים.

גז מתאן נפלט באתרי הטמנת פסולת בעקבות פירוק החומר האורגני על ידי מיקרואורגניזמים. מִטְמָנָה לשעבר שהגז הנוצר בה מנוצל לייצור חשמל | צילום: Michael Vi, Shutterstock
גז מתאן נפלט באתרי הטמנת פסולת בעקבות פירוק החומר האורגני על ידי מיקרואורגניזמים. מִטְמָנָה לשעבר שהגז הנוצר בה מנוצל לייצור חשמל | צילום: Michael Vi, Shutterstock

תהליכים ביולוגיים, כמו נשימה של מיקרואורגניזמים פולטי מתאן, מתרחשים מהר יותר כשהם צורכים את האיזוטופ הקל יותר, פחמן 12. על כן, מתאן המיוצר בידיהם, למשל בביצות וברפתות, יכיל שיעור גבוה יותר של פחמן 12 בהשוואה למתאן שנוצר בתהליכים לא ביולוגיים במעבה האדמה.

כשהחוקרים בחנו את הרכבו של גז מתאן שהופק מבועות אוויר שנלכדו בקרחונים בני מאות שנים, הם מצאו כי לאורך מאתיים השנים האחרונות הרכבו של המתאן האטמוספרי נהיה יותר ויותר עשיר בפחמן 13. הממצא הזה כמובן צפוי ומתיישב היטב עם התגברות השימוש בדלקי מחצבים. אולם משנת 2007 ואילך – המועד שבו ריכוז המתאן באטמוספרה חזר לטפס, הרכבו כולל שיעור גבוה יותר של פחמן 12 הקל.

יש חוקרים שמסיקים מכך שהעלייה בריכוז המתאן בעשור אחרון נובעת מהתגברות הפעילות של המיקרואורגניזמים האנארוביים ברחבי העולם, ולא משאיבה רבה יותר של נפט וגז. אולם עדיין נותר לפענח מהי סביבת המחייה שבה מתרחשת החגיגה החיידקית הזאת, והאם היא טבעית או שהיא קשורה לפעילות חקלאית או לפעילות אנושית אחרת. ייתכן מאוד שהתחממות כדור הארץ מאיצה את התהליכים הביולוגיים המביאים ליצירת מתאן, שגורם בתורו להתחממות נוספת. לולאת משוב כזאת יהיה קשה מאוד לעצור.