على الصعيد العالمي، يساهم تلوث الهواء في أكثر من 4 ملايين حالة وفاة سنويًا، لا يتوافق تلوث الهواء مع معايير جودة الهواء الصحية لأكثر من 100 مليون من سكان الولايات المتحدة.
ومن المتوقع أن تؤدي الظروف الناجمة عن المناخ – مثل حرائق الغابات – إلى تفاقم تلوث الهواء ونوعية الهواء. ويأمل جارفين هيث، المهندس البيئي الرئيسي والعضو المتميز في فريق البحث في المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL)، في المساعدة في تغيير كل ذلك.
لقد ملأ تغير ملحوظ الهواء في الصيف الماضي، وهو تغير فعلي في جودة الهواء، أنتجت حرائق الغابات في كندا سماء مليئة بالدخان وهواء محترق بالخشب ومعطر كيميائيًا.
وأظهرت وسائل الإعلام الأمريكية صورا لسماء ذات صبغة برتقالية في مدينة نيويورك ومناطق حضرية أخرى، ابتليت نوعية الهواء غير الصحية بجزء كبير من الولايات المتحدة خلال الأشهر الأكثر حرارة، وفي أوقات مختلفة كانت العديد من المدن الأمريكية تعاني من أسوأ نوعية هواء في العالم.
وقال هيث في مقطع الفيديو القصير Long Story الذي تم إصداره مؤخرًا: “حتى في بلد يتمتع بهواء نظيف مثل الولايات المتحدة عمومًا، فإن الكثير من تلوث الهواء يحدث بسبب الاحتراق، ويأتي الاحتراق في الغالب من نظام الطاقة “، “بينما نفكر في استبدال مصادر الطاقة المتجددة بالطاقة التقليدية- وخاصة الأحفورية – فإننا نقوم بعد ذلك بتنقية السماء لأننا نصدر كميات أقل من ملوثات الهواء.”
إظهار فوائد إزالة الكربون والطاقة المتجددة
تتمحور أبحاث جودة الهواء في المختبر الوطني للطاقة المتجددة حول قياس فوائد الطاقة المتجددة واستراتيجيات إزالة الكربون على نتائج الصحة العامة.
يعد فهم تأثيرات جودة الهواء على الصحة العامة أمرًا أساسيًا لتقييم تدخلات السياسات وتحديد أولويات مسارات الحد من التلوث.
تتضمن أبحاث جودة الهواء التي تجريها NREL نماذج نوعية الهواء الإقليمية والمصدرية، وتحليلات تأثير الصحة العامة، وتقييم المنافع المشتركة، والعدالة البيئية التي تركز على جودة الهواء، وتحليلات انتقال الطاقة العادلة.
أثبت قياس المنافع المشتركة لاستراتيجيات الطاقة المتجددة وإزالة الكربون فائدته في دراسة لوس أنجلوس للطاقة المتجددة بنسبة 100% (LA100) .
وفي الدراسة، نظر الباحثون في مسارات لتحقيق طاقة متجددة بنسبة 100٪ في قطاع الطاقة، وأظهرت عمليات المحاكاة انخفاضًا في تركيزات الجسيمات الدقيقة بما يعادل عقدين تقريبًا من جهود الحد من تلوث الهواء في لوس أنجلوس.
توفر هذه الجهود رؤى قابلة للتنفيذ يمكنها توجيه السياسات العادلة وتحسين جودة الهواء في لوس أنجلوس.
بناءً على LA100، عقد المختبر الوطني للطاقة المتجددة شراكة مع ليتوانيا لإطلاق دراسة الطاقة المتجددة بنسبة 100% في ليتوانيا، والتي ستتضمن أيضًا التركيز على جودة الهواء وتحليل الصحة العامة.
معالجة الفوارق الصحية المرتبطة بجودة الهواء
لا يقل أهمية قياس تأثيرات الملوثات على الصحة العامة هو فهم التباينات في التأثيرات بين المجتمعات المختلفة، وتحديد مسارات تحقيق المساواة بينها.
وقال هيث: “تتعرض المجموعات الديموغرافية المختلفة لتلوث الهواء بطرق مختلفة”، ” لقد أظهرت الدراسات أن الأشخاص الملونين وذوي الدخل المنخفض يعانون من درجات أعلى من تلوث الهواء والآثار المرتبطة بالصحة مقارنة بنظرائهم البيض. ولكن لا يجب أن يظل الأمر على هذا النحو.”
من خلال أدوات تحليل جودة الهواء المختلفة المتاحة لهم، يقدم باحثو جودة الهواء في Heath وNRELرؤية شاملة لقضايا جودة الهواء لمساعدة صناع القرار على تحسين نتائج الصحة العامة مع التركيز على تعظيم الفوائد من حيث العدالة البيئية عند تصميم خطط إزالة الكربون.
كهربة وسائل النقل الثقيلة
من خلال عمله كقائد مشارك للمعهد المشترك لتحليل الطاقة الإستراتيجية ومحفز أنظمة الغلاف الجوي، عمل فريق هيث على تطوير هذه الأدوات وقدرات تحليل جودة الهواء لنشر تأثير هذا المجال من البحث، أحد الأمثلة على ذلك هو استراتيجيات الأسهم LA100 ، وهي متابعة لدراسة LA100.
ركزت هذه الدراسة على كهربة وسائل النقل الثقيلة كوسيلة لتقليل انبعاثات ملوثات الهواء وتركيزاتها وآثارها الصحية.
تسافر الشاحنات الثقيلة في لوس أنجلوس في الغالب على الطرق الرئيسية مثل الطرق السريعة، والتي ترتبط بالمكان الذي توجد فيه العديد من المجتمعات المحرومة.
ووجدت الدراسة، أن كهربة الشاحنات الثقيلة من شأنها أن تساعد في تقليل الفوارق الصحية المرتبطة بجودة الهواء.
نموذج التدخل العالمي لتلوث الهواء
مثلما لا يتوقف الهواء عند الحدود، يعمل باحثو جودة الهواء في NREL على المساعدة في معالجة مخاوف جودة الهواء والصحة العامة في جميع أنحاء العالم. دعم المختبر الوطني لأبحاث الطاقة توسيع نموذج جودة الهواء المحلي لإنشاء نموذج التدخل العالمي لتلوث الهواء (Global InMAP) ، والذي يمكنه قياس جودة الهواء والتغيرات الصحية في أي مكان في العالم.
كان التطبيق الأول لبرنامج Global InMAP، في تقييم سيناريوهات تكامل الطاقة المتجددة ونقلها في جنوب شرق آسيا في دراسة أجريت بالشراكة مع مركز آسيان للطاقة، وجامعة مينيسوتا، والوكالة الأمريكية للتنمية الدولية.
آثار تلوث الهواء على توليد الطاقة الشمسية
وبشكل منفصل، قام المختبر الوطني للطاقة المتجددة بفحص الروابط بين إنتاج الكهرباء وجودة الهواء في جنوب ووسط آسيا، وتحديد السياسات التي يمكن أن تخفف من تأثير توليد الطاقة على جودة الهواء والصحة العامة، وقام الباحثون أيضًا بتحليل آثار تلوث الهواء على توليد الطاقة الشمسية .
وقال هيث: “عندما تكون نوعية الهواء سيئة، يعرف الناس ذلك – يمكنهم رؤيته، ويمكنهم شمه، ويمكنهم الشعور به، ويكون له آثار على صحتهم”، “إذا تمكنا من الابتعاد عن تقنيات الانبعاث إلى مصادر الطاقة المتجددة، فسنكون قادرين على تقليل الانبعاثات، وبالتالي تقليل الآثار الصحية الناتجة عنها.”