مقدمه
با افزایش صنعتی‌سازی جهانی و بهره‌برداری بیش از حد از منابع انرژی غیرقابل تجدید، تعداد زیادی از گازهای گلخانه‌ای آزاد شده‌اند که منجر به افزایش دمای جهانی و بروز مجموعه‌ای از مشکلات تخریب محیط‌زیست شده است (Wang et al. 2021). از پیش‌صنعتی شدن، حدود سال 1850، تا سال 2022، غلظت متوسط جهانی دی‌اکسید کربن (CO2) در جو به‌طور قابل‌توجهی از 285 به 419 ppm افزایش یافته است (Chen 2021؛ CO2 Daily 2022). در نتیجه، دفتر هواشناسی بریتانیا برآورد می‌کند که متوسط دمای سطحی جهانی در دوره 1850–2022 حدود 0.97 تا 1.21 °C افزایش یافته است که مقدار میانی آن 1.09 °C است؛ همچنین پیش‌بینی می‌کند که سال 2022 روند گرم‌ترین سال‌های جهان را ادامه خواهد داد (Sangomla 2022). علاوه بر این، انتظار می‌رود انتشار گازهای گلخانه‌ای جهانی تا سال 2050 به‌طور متوسط 50 % افزایش یابد که عمدتاً به دلیل انتشار CO2 از استفاده از انرژی‌های غیرقابل تجدید است (Rabaey and Ragauskas 2014). بدون اتخاذ اقدامات یا فناوری‌های مؤثر برای کاهش یا کنترل انتشار CO2، غلظت متوسط جهانی CO2 در جو، همچنین دماهای سطحی و اقیانوسی جهان، به‌طور مستمر افزایش خواهد یافت. افزایش دمای جهانی ناشی از این گازهای گلخانه‌ای پیش از این به‌طور قابل‌توجهی به محیط زیست انسانی آسیب رسانده است، از جمله انقراض برخی گونه‌ها، کاهش تنوع زیستی، خشکسالی‌ها، سیل‌ها، آتش‌سوزی‌های جنگلی، اسیدی شدن اقیانوس‌ها، ذوب یخچال‌های قطبی شمال و جنوب (NSPG) و افزایش سطح دریا (Maximillian et al. 2019؛ Mora et al. 2018؛ Yang et al. 2022).

در پاسخ به افزایش غلظت گازهای گلخانه‌ای و دماهای جهانی، در 12 دسامبر 2015، 197 طرف عضو چارچوب سازمان ملل متحد برای تغییرات اقلیمی (UNFCCC) به‌طور یک‌صدا در کنفرانس تغییرات اقلیمی پاریس (PCCC) توافق کردند تا پیمان پاریس را تصویب کنند که برنامه‌های اقدام جهانی برای مقابله با تغییرات اقلیمی پس از سال 2020 را تعیین می‌کند (Berndes et al. 2016). تحت پیمان پاریس، هر کشور موافقت کرد که افزایش دمای جهانی را به کمتر از 2 °C محدود کند و برای محدود کردن آن به کمتر از 1.5 °C تلاش نماید (Agreement 2015). تا فوریه 2021، 124 کشور در سراسر جهان قصد خود را برای رسیدن به بی‌کربن و دستیابی به انتشار خالص صفر کربن تا سال 2050 یا 2060 اعلام کرده‌اند (Chen 2021). برای دستیابی به اهداف تعیین‌شده توسط پیمان پاریس و حمایت از توسعه پایدار، نه تنها کاهش انتشار CO2 بلکه حذف CO2 از جو نیز ضروری است تا از طریق اقدامات اجتماعی، اقتصادی، زیست‌محیطی و فناوری‌های مختلف به انتشار خالص صفر یا منفی کربن دست یافت.

بی‌کربن، وضعیتی از انتشار خالص صفر کربن، می‌تواند با تعادل‌سازی کل مقدار دی‌اکسید کربن یا گازهای گلخانه‌ای تولیدشده مستقیم یا غیرمستقیم توسط یک کشور، شرکت، محصول، فعالیت یا فرد در یک دوره زمانی معین از طریق جبران یا حذف کربن حاصل شود. علاوه بر این، برای دستیابی به بی‌کربن، هیئت بین‌دولتی تغییرات اقلیمی (IPCC) در گزارش ویژه خود درباره گرم شدن جهانی به 1.5 °C، نیاز به کاهش و حذف سوخت‌های فسیلی، استفاده بیشتر از انرژی‌های تجدیدپذیر، بهبود بهره‌وری انرژی و تأکید بر اجرای این اقدامات در شهرها برای رسیدن به بی‌کربن را برجسته کرده است (Masson-Delmotte et al. 2018). همچنین، برای دستیابی به انتشار خالص صفر کربن و توسعه پایدار، حذف یا جذب کربن در اکوسیستم‌های زمینی و دریایی باید ترویج یابد (Cheng 2020). مناطق مختلف، کشورها و شهرها استراتژی‌هایی برای بهبود حذف یا جذب کربن و دستیابی به بی‌کربن توسعه داده‌اند (Hepburn et al. 2021؛ Pedersen et al. 2020؛ Huang and Zhai 2021)، اما دستیابی به انتشار خالص صفر کربن چالش‌برانگیز است (Wang et al. 2021).

در این مقاله مروری، یک بحث نظام‌مند درباره پیامدهای 26مین اجلاس کنفرانس تغییرات اقلیمی سازمان ملل برای دستیابی به بی‌کربن ارائه می‌شود، به‌ویژه پیامدهای دستیابی به این هدف تا سال 2050 یا 2060 برای اکثر کشورهای عضو. علاوه بر این، مرور به بررسی ابتکارات جهانی می‌پردازد، عمدتاً به سیاست‌ها یا اقداماتی که توسط کشورهای مختلف برای دستیابی به انتشار خالص صفر کربن اتخاذ شده‌اند، اشاره می‌کند. مرور همچنین به‌طور دقیق به روابط متقابل و هم‌افزایی‌های بین استراتژی‌های سازگاری و کاهش می‌پردازد، انتشار مستقیم و غیرمستقیم کربن را نقشه‌برداری می‌کند و دو رویکرد اصلی برای دستیابی به بی‌کربن را پیشنهاد می‌دهد: کاهش انتشار و حذف کربن از جو. علاوه بر این، برنامه‌های بدون کربن برای آینده در حمل‌ونقل، کشاورزی، ضایعات غذایی، صنعت و سایر حوزه‌ها ارائه می‌شود و تجزیه و تحلیل چرخه حیات سیستم‌های بی‌کربن مختلف برای فناوری‌ها یا اقداماتی که این برنامه‌ها را محقق می‌سازند، بررسی می‌شود. در نهایت، مرور اطلاعات، سیاست‌ها و فناوری‌های مرتبط و به‌روز برای دستیابی به بی‌کربن را فراهم می‌کند و به دولت‌ها و مردم در مناطق و کشورهای مختلف کمک می‌کند تا پیامدهای مثبت زیست‌محیطی، اجتماعی و اقتصادی بی‌کربن را درک کنند.

کنفرانس تغییرات اقلیمی سازمان ملل (COP)
پیش‌زمینه کنفرانس
در زمانی بحرانی برای بهبود سبز در مقیاس جهانی، 26مین کنفرانس تغییرات اقلیمی سازمان ملل در گلاسگو از 31 اکتبر تا 12 نوامبر 2021 برگزار شد (Masuda et al. 2022). به‌خوبی شناخته شده است که کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای عامل کلیدی در سلامت انسان است. اهداف کاهش انتشار تقویت‌شده برای سال 2030 (به‌صورت مشارکت‌های تعیین‌شده ملی) و استراتژی‌های توسعه طولانی‌مدت با انتشار کم گازهای گلخانه‌ای که دولت‌های جهان باید به 26مین کنفرانس تغییرات اقلیمی سازمان ملل ارائه دهند، تنها توسط کشورهایی که 55 % و 32 % از انتشار گازهای گلخانه‌ای جهانی را تشکیل می‌دهند، به ترتیب ارائه شده‌اند (Wyns and Beagley 2021). در 26مین کنفرانس تغییرات اقلیمی سازمان ملل، تغییرات اقلیمی از یک مسأله حاشیه‌ای به یک اولویت جهانی تبدیل شد. با توجه به توجه رهبران جهان، نمایندگان دولتی، کسب‌وکارها و شهروندان به این کنفرانس در گلاسگو، انتظارات برای تعهدات جدید کشورها در کاهش انتشار کربن بالا است. در همین حال، ضروری است که به یک کنفرانس دیگر تغییرات اقلیمی سازمان ملل نگاه کنیم. برای اولین بار در تاریخ، رویداد مهمی در سال 2015 رخ داد. در 21مین کنفرانس تغییرات اقلیمی سازمان ملل، هر کشور موافقت کرد که با همکاری یکدیگر برای حفظ گرم شدن جهانی در محدوده‌ای بسیار کمتر از 2 °C، با هدف 1.5 °C، به مقابله با اثرات منفی تغییرات اقلیمی بپردازد (Vogler 2020). همزمان، هر کشور طرف موافقت کرد که برای دستیابی به این اهداف بودجه تأمین کند (van den Berg et al. 2022). این نقطه تولد پیمان پاریس بود.

نتایج کنفرانس
26مین کنفرانس تغییرات اقلیمی سازمان ملل در چهار حوزه کلیدی پیشرفت کرد: زغال‌سنگ، خودروها، پول و درختان. پیشرفت در دو هدف اول نیازمند توافق میان کشورها برای حذف سریع زغال‌سنگ، آلاینده‌ترین سوخت فسیلی، است. دومین هدف جایگزینی حمل‌ونقل مبتنی بر سوخت با حمل‌ونقل الکتریکی در اسرع وقت و توسعه وسایل نقلیه الکتریکی است. در مورد دو هدف آخر، 100 میلیارد دلار حمایت مالی سالانه که توسط کشورهای توسعه‌یافته به کشورهای در حال توسعه در سال 2010 وعده داده شد، باید تحویل داده شود. همزمان، راه‌حل‌های تغییرات اقلیمی که بخشی از زیست‌شناسی تغییرات جهانی هستند، باید اجرا و تحویل داده شوند (Smith et al. 2022). شکل 1 چهار نتیجه اصلی 26مین کنفرانس تغییرات اقلیمی سازمان ملل را نشان می‌دهد.

تضمین صفر خالص جهانی تا اواسط قرن و حفظ 1.5 °C در دسترس

نتیجه‌گیری‌های اصلی کنفرانس تغییرات اقلیمی سازمان ملل. شکل 1 اهداف چهارگانه 26مین کنفرانس تغییرات اقلیمی سازمان ملل را نشان می‌دهد: تضمین صفر خالص جهانی تا اواسط قرن و حفظ 1.5 °C در دسترس، سازگاری برای حفاظت از جوامع و زیستگاه‌های طبیعی، جذب مالی، و همکاری برای تحویل. این چهار هدف بر زغال‌سنگ، وسایل نقلیه الکتریکی، پول و درختان تمرکز دارند.

برای جلوگیری از مشکل پیش‌رو تغییرات محیطی جهانی، گرم شدن جهانی باید به کمتر از 1.5 °C محدود شود. در حال حاضر، جهان هنوز گرم شدن جهانی را به 1.5 °C محدود نکرده است (Arasaradnam and Hillman 2022؛ COP26 2021؛ Dwivedi et al. 2022). بدون بهبودهای هدفمند، دماهای جهانی ادامه خواهند داشت و منجر به سیل‌های فاجعه‌بار، آتش‌سوزی‌های جنگلی، آب و هوای شدید و نابودی گونه‌ها می‌شود. کارشناسان پیشرفت‌هایی در مقابله با گرم شدن جهانی داشته‌اند و منحنی دما را به 2 °C خم کرده‌اند. با این حال، داده‌های علمی نشان می‌دهند که کارهای زیادی برای نگه داشتن منحنی دما در 1.5 °C باقی مانده است (Kelly 2021). کشورهای توسعه‌یافته و آنهایی که انتشار کربن بالایی دارند باید پیشتاز باشند و اهداف باید به سرعت به عمل تبدیل شوند. کشورهای جهان (به‌ویژه کشورهای توسعه‌یافته) باید به‌سرعت تولید برق از سوخت‌های فسیلی را حذف کنند و به کشورهای در حال توسعه برای فناوری‌های انرژی پاک حمایت کنند (COP26 2021؛ Laybourn-Langton and Smith 2022). همزمان، پاک‌سازی هوا و کاهش انتشار کربن با تغییر به خودروهای صفر انتشاری، ون‌ها و کامیون‌ها نیز عوامل بسیار مهمی هستند (COP26 2021).

سازگاری برای حفاظت از جوامع و زیستگاه‌های طبیعی
مردم جهان در حال حاضر در سناریوهای مخرب اقلیمی به‌دلیل گرم شدن جهانی زندگی می‌کنند. امنیت انسانی در خطر است و بشر باید اقدام کند و پیش‌دستانه در مواجهه با چالش‌های شدید ناشی از تغییرات اقلیمی عمل کند. دولت‌ها باید برای کمک به آسیب‌پذیرترین‌ها متحد شوند. اتخاذ اقدامات پیشگیرانه کافی برای جلوگیری یا کاهش خسارت‌های ناشی از تغییرات اقلیمی ضروری است. همزمان، ساختن برنامه‌های مالی برای سیستم‌های هشدار زودهنگام و زیرساخت‌های مقاوم حیاتی است. حفاظت و بازسازی زیستگاه‌ها برای کاهش پیامدهای مخرب تغییرات اقلیمی و مواجهه با چالش‌های مدیریت طوفان و سیل طبیعی ضروری است (WHO 2021).

جذب مالی
برای دستیابی به اهداف اقلیمی اعلام‌شده، هر کارگزار در صنعت مالی نیاز به تغییر دارد. برای کاهش اثرات منفی تغییرات اقلیمی بر زندگی مسکونی، دولت‌ها باید مقدار معینی بودجه برای این کار فراهم کنند. دولت‌ها باید زیرساخت‌های سبزتر و مقاوم‌تر در برابر اقلیم را توسعه دهند و نوآوری‌های فناوری را حمایت کنند (Jacobs 2021). کشورهای توسعه‌یافته باید به کشورهای در حال توسعه کمک کنند و بخش عمده‌ای از بودجه‌های عمومی را به سرمایه‌گذاری‌های مقاوم در برابر اقلیم تبدیل کنند (dos Santos 2022). مهم است که کسب‌وکارها خطرات تغییرات اقلیمی برای عملیات خود را درک کنند و برنامه‌ریزی متناسب انجام دهند. بانک‌های ملی و ناظران باید اطمینان حاصل کنند که سیستم‌های مالی محلی در برابر اثرات منفی تغییرات اقلیمی مقاوم هستند و به شرکت‌ها در انتقال به صفر انتشاری کمک کنند.

همکاری برای تحویل
توافقی که در مذاکرات 26مین کنفرانس تغییرات اقلیمی سازمان ملل به‌دست آمد، مسئولیت مشترک اعضا برای اقتصاد صفر خالص از طریق تلاش‌های ملی است. مذاکرات 26مین کنفرانس تغییرات اقلیمی سازمان ملل بر قوانین مورد نیاز برای اجرای نهایی پیمان پاریس، معروف به کتاب قوانین پاریس، متمرکز است. این امر نیازمند همکاری در سطح جهانی بین دولت‌ها، بخش‌های عملکردی ملی و مؤسسات مالی است (Arora and Mishra 2021). هر کشور انتظار می‌رود سیاست‌هایی متناسب با شرایط خود توسعه دهد و نه تنها به شهروندان جهانی تعهد بدهد، بلکه برای مواجهه و حل مشکل جهانی تغییرات اقلیمی با یکدیگر کار کند (Buchanan et al. 2022). دولت‌ها باید توافقی به‌دست آورند که جهان را به حفظ دمای 1.5 °C در سال‌های آینده سوق دهد.

این بخش چهار هدف مهم نتایج 26مین کنفرانس تغییرات اقلیمی سازمان ملل را توضیح داد. نتایج این چهار هدف در هدایت تلاش‌های جهانی برای کاهش انتشار کربن و افزایش مشارکت کشورها در دستیابی به انتشار خالص صفر کربن بسیار مهم هستند.

ابتکارات جهانی برای دستیابی به بی‌کربن
تخریب محیط زیست و گرم شدن جهانی مهم‌ترین مشکلات اکولوژیکی و محیطی هستند که بشر امروز با آن مواجه است. بدون ابتکارات مؤثر، سیاست‌ها و سایر اقدامات اتخاذ‌شده توسط کشورهای مختلف جهان، محیط زیست تخریبی به‌طور مستمر بر نسل‌های آینده تأثیر خواهد گذاشت (Li et al. 2021). به‌دلیل استفاده مستمر از سوخت‌های فسیلی، انتشار دی‌اکسید کربن جهانی به اوج بی‌سابقه‌ای در سال 2020 رسیده است (IEA 2021) که به‌طور قابل‌توجهی به گرم شدن جهانی کمک کرده است. در نتیجه، افزایش آگاهی درباره کاهش استفاده از سوخت‌های فسیلی نیز به تصویب توافق‌نامه‌های جهانی اقلیمی کمک کرده است. یکی از این توافق‌نامه‌ها پیمان پاریس (Nations 2015) است که توسط سازمان ملل صادر شده و هدف آن حفظ گرم شدن جهانی زیر 1.5 °C است و بیان می‌کند که هر کشور باید سیاست‌ها یا اقداماتی برای کاهش مؤثر انتشار کربن اتخاذ کند. اگرچه هدف نهایی این ابتکار دستیابی به بی‌کربن در تمام کشورها است، اما مناطق، شهرها و مؤسسات مختلف ابتکارات، رویکردها یا اقداماتی متفاوت برای کاهش انتشار کربن دارند.

در چین، دولت چین «راهنمایی برای تسریع ایجاد یک سیستم اقتصادی توسعه‌پایدار سبز، کم‌کربن و چرخشی» را تدوین کرد که رسیدن به اوج کربن تا 2030، دستیابی به بی‌کربن تا 2060 و تلاش برای دستیابی تدریجی به انتشار خالص صفر CO2 را مشخص می‌کند (SCPRC 2021؛ Zhao et al. 2022). علاوه بر این، در مطالعه خود، Cheng et al. اشاره کردند که برخی کشورهای نوردیک مکانیسم‌های مالیاتی پیگووی را برای کمک به دستیابی به بی‌کربن از طریق سیاست‌های مالیاتی توسعه داده و اجرا کرده‌اند (Cheng et al. 2021). مطالعه‌ای توسط Sen et al. از دانشگاه ویکتوریا، استرالیا، پیشنهاد کرد که ایجاد، گسترش و انتشار دانش و یادگیری درباره بی‌کربن به دستیابی به هدف بی‌کربن کشور کمک می‌کند و این ابتکار و سیاست به‌وضوح در مؤسسات آموزشی دانشگاهی منعکس می‌شود (Sen et al. 2022). توسعه ابتکارات، سیاست‌ها و اقداماتی مرتبط با کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای در هر کشور برای دستیابی کامل به هدف بی‌کربن تا 2050 یا 2060 ضروری است. بنابراین، جدول 1 اسناد مرتبط کشورهای مختلف جهان که ابتکارات، قوانین یا به بی‌کربن اشاره کرده‌اند را خلاصه می‌کند.

جدول 1 ابتکارات جهانی برای دستیابی به بی‌کربن بر حسب کشورها. در جدول 1، N/A نشان‌دهنده عدم موجودی، URL نشان‌دهنده Uniform Resource Locator و COP26 کنفرانس 26ام تغییرات اقلیمی سازمان ملل است که آمار وضعیت کشورهای مختلف در دستیابی به بی‌کربن و سال خاصی که این هدف در آینده به‌دست خواهد آمد را ارائه می‌دهد.

بر اساس جدول 1، از مجموع 198 کشور که ابتکارات برای دستیابی به بی‌کربن را بررسی کرده‌اند، متوجه می‌شویم که تا فوریه 2022، تمام این کشورها متعهد به دستیابی به بی‌کربن در آینده هستند؛ بنین، بوتان، گابن، گینه-بیسائو، گویان، کامبوج، لیبریا، ماداگاسکار و سورینام قبلاً به بی‌کربن دست یافته‌اند. علاوه بر این، 21 کشور اعلام یا متعهد به بی‌کربن بین 2030 و 2070 شده‌اند؛ این شامل کنگو، استونی، آفریقای جنوبی، زیمبابوه، آندورا، امارات متحده عربی، استرالیا، بحرین، ساحل عاج، کامرون، غنا، هند، اسرائیل، قزاقستان، مالزی، نیجریه، فدراسیون روسیه، عربستان سعودی، اسواتینی، تایلند و ویتنام است. همچنین، 17 کشور قانون‌گذاری بی‌کربن را پیشنهاد کرده‌اند که این کشورها کانادا، آلمان، دانمارک، اسپانیا، فرانسه، بریتانیا، مجارستان، ایرلند، ژاپن، کره‌جنوبی، نروژ، نیوزیلند، پرتغال، سوئد، گواتمالا، هلند و اتحادیه اروپا هستند. علاوه بر این، 58 کشور هدف‌های بی‌کربن را در اسناد سیاستی خود ذکر کرده‌اند که شامل آنتیگوا و باربودا، اتریش، بلیز، باربادوس، شیلی، چین، جمهوری دمکراتیک کنگو، کاستاریکا، جمهوری چک، جیبوتی، دومینیکا، اکوادور، فنلاند، فیجی، یونان، کرواسی، ایسلند، ایتالیا، سنت کیتس و نویس، سنت لوسیا، لیتوانی، لوکزامبورگ، لتونی، موناکو، مالدیو، جزایر مارشال، مالت، اسلوونی، اروگوئه، ایالات متحده آمریکا، آلبانی، آذربایجان، بلاروس، برمودا، برزیل، کوبا، الجزایر، مصر، عراق، اردن، کنیا، قیرقیزستان، سری‌لانکا، مراکش، مولداوی، جمهوری مقدونیه، جمهوری پیشین یوگسلاوی پاناما، فیلیپین، کره شمالی، پاراگوئه، سرزمین فلسطینی، قطر، سان مارینو، ترکیه، اوکراین، ازبکستان، ونزوئلا، جمهوری بولیوار، و سنگاپور می‌باشند. علاوه بر این، 93 کشور از جمله افغانستان، آنگولا، آرژانتین، ارمنستان، بلژیک، بورکینافاسو، بنگلادش و باهاما، به‌همراه دیگران، در حال پیشنهاد یا بحث درباره اسناد مرتبط با دستیابی به هدف‌های بی‌کربن هستند (به جدول 1 مراجعه کنید).

به‌طور کلی، از 198 کشوری که متعهد به دستیابی به اهداف بی‌کربن شده‌اند، 4.5 % قبلاً به بی‌کربن دست یافته‌اند، 10.6 % هدف‌های بی‌کربن را اعلام یا متعهد شده‌اند، 8.6 % قانون‌گذاری برای دستیابی به اهداف بی‌کربن انجام داده‌اند، 29.3 % سیاست‌های مرتبط برای دستیابی به اهداف بی‌کربن تدوین کرده‌اند و 47 % باقی‌مانده در حال بحث درباره اسناد مرتبط برای دستیابی به بی‌کربن هستند. علاوه بر این، 120 کشور از 198 کشور، یا 60.6 %، هدف دارند تا بین 2050–2070 به بی‌کربن برسند. بر اساس تحلیل 198 کشور جهان درباره ابتکارات بی‌کربن، متوجه شدیم که اکثر کشورها در حال بحث درباره توسعه اسناد مرتبط با دستیابی به بی‌کربن هستند و بیشتر کشورها هدف دارند تا پس از 2050 به بی‌کربن برسند.

روابط متقابل و هم‌افزایی‌های بین استراتژی‌های سازگاری و کاهش
در حالی که استراتژی‌های کاهش تغییرات اقلیمی حیاتی هستند، استراتژی‌های سازگاری نیز ضروری‌اند. به‌صورت تاریخی، سیاست‌گذاران سازگاری و کاهش را جداگانه در نظر می‌گرفتند. اما اخیراً تمایل به بررسی هم‌افزایی‌های بین تکنیک‌های سازگاری و کاهش وجود دارد. این هم‌افزایی‌ها مفیدتر از درمان جداگانه سازگاری و کاهش هستند (شکل 2). یک استراتژی کاهش که اجرای انرژی خورشیدی توزیع‌شده در ساختمان‌ها به‌جای انرژی سوخت فسیلی است، منجر به انتشار کم کربن در بخش انرژی می‌شود. استفاده از انرژی خورشیدی توزیع‌شده با سازگاری هم‌افزایی دارد، زیرا انرژی خورشیدی سیستم تأمین برق مقاوم‌تری نسبت به شبکه‌های زمینی که در برابر طوفان‌ها و تغییرات دما به‌دلیل تغییرات اقلیمی آسیب‌پذیرند، فراهم می‌کند (Ripple et al. 2022). در طبیعت، کاشت و نگهداری جنگل‌ها هم‌افزایی بین استراتژی‌های کاهش و سازگاری است. جنگل‌ها با کاهش و ذخیره‌سازی کربن به تغییرات اقلیمی می‌پردازند. علاوه بر این، جنگل‌ها با ارائه حفاظت در برابر خشکسالی‌ها، آتش‌سوزی‌ها، سیل‌ها و موج‌های گرما به تغییرات اقلیمی سازگار می‌شوند (Moomaw et al. 2019). سایر مثال‌های هم‌افزایی در بخش انرژی و طبیعت شامل انرژی بادی و فضاهای سبز شهری هستند.

کاهش تبدیل جنگل به زمین‌های کشاورزی از طریق ترویج کشاورزی ترکیبی، کشاورزی بازسازی‌شده و چندکشت، به کاهش و سازگاری تغییرات اقلیمی در بخش کشاورزی کمک می‌کند (Montanaro et al. 2018). کاهش تبدیل جنگل به زمین‌های کشاورزی با کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و افزایش ذخیره‌سازی کربن به تغییرات اقلیمی کمک می‌کند. علاوه بر این، بهبود روش‌های کشاورزی کارآمد به سازگاری تغییرات اقلیمی کمک می‌کند زیرا کربن خاک و کارایی آب را افزایش می‌دهد و در نتیجه محصولات مقاوم و امنیت غذایی بهبود می‌یابد. انتقال از اقتصاد خطی به اقتصاد چرخشی که در آن کالاهای پایان‌دوره می‌توانند برای تولید کالاهای جدید استفاده شوند، یکی از استراتژی‌های کاهش و سازگاری تغییرات اقلیمی است. ابتکارات دولتی مانند مالیات کربن، مشوق‌های صنعتی صفر کربن و سیاست‌های کاهش و سازگاری می‌توانند به تحول اقتصاد چرخشی کمک کنند.

ساخت دیوارها و سقف‌های سبز یکی از روش‌های کاهش و سازگاری تغییرات اقلیمی در ساختمان‌ها است (Grafakos et al. 2019). دیوارها و سقف‌های سبز می‌توانند با کاهش جزایر حرارتی، کاهش مصرف انرژی و جذب کربن به تغییرات اقلیمی کمک کنند. علاوه بر این، سقف‌های سبز مدیریت آب باران را بهبود می‌بخشند و امکان سازگاری با سیل‌های مرتبط با تغییرات اقلیمی را فراهم می‌کنند. مثال‌های دیگر در بخش کشاورزی، اقتصادی و ساختمانی که به‌طور همزمان به کاهش و سازگاری کمک می‌کنند شامل محصولات کشاورزی بهبود یافته ژنتیکی، تأمین مالی مقررات صفر خالص و استفاده از انرژی زمین‌گرمایی است.

ترویج حمل‌ونقل عمومی، افزایش کارایی وسایل نقلیه، الکتریکی‌سازی حمل‌ونقل و تشویق به خدمات اشتراک‌گذاری خودرو همگی رویکردهایی برای کاهش و سازگاری تغییرات اقلیمی در بخش حمل‌ونقل هستند (Sharifi 2021). تمام این اقدامات انتشار کربن را کاهش می‌دهند و در عین حال صرفه‌جویی در هزینه و انرژی ایجاد می‌کنند که باعث افزایش مقاومت اقتصادی و انرژی می‌شود و به این ترتیب امکان سازگاری با تغییرات اقلیمی فراهم می‌شود. در طراحی شهری، توسعه شهری فشرده با چگالی مناسب، ترکیب کاربری زمین و دسترسی مناسب به خدمات، به کاهش تقاضای سفر سرانه، تقاضای انرژی برای گرمایش و سرمایش کمک می‌کند و سیستم‌های انرژی کارآمدتری فراهم می‌کند، بنابراین انتشار کربن را کاهش می‌دهد و تغییرات اقلیمی را کاهش می‌دهد. علاوه بر این، توسعه شهری فشرده تقاضای زمین را کاهش می‌دهد، از مکان‌های پرخطر جلوگیری می‌کند و نسبت به رویدادهای شدید گرما کمتر حساس است، که امکان سازگاری با تغییرات اقلیمی را فراهم می‌کند. قیمت‌گذاری ازدحام و طراحی‌های شهری حساس به آب دو مثال دیگر از استراتژی‌های حمل‌ونقل و طراحی شهری هستند که در هم‌افزایی و تقویت هر دو کاهش و سازگاری نقش دارند.

هم‌افزایی‌ها و تعارض‌های بین کاهش و سازگاری باید به‌دقت اجرا شوند تا یکدیگر را تحت تأثیر منفی قرار ندهند. هم‌افزایی‌های مثبت اقداماتی هستند که کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای را افزایش نمی‌دهند و سازگاری را کاهش نمی‌دهند (Zhao et al. 2018). برای مثال، جنگل‌کاری هم‌افزایی مفیدی ایجاد می‌کند زیرا به‌عنوان حوضه کربن عمل می‌کند و از بلایا محافظت می‌کند. برخی تکنیک‌های کاهش و سازگاری شامل تعارضاتی با پیامدهای نامطلوب هستند. به‌عنوان مثال، ساخت یک نیروگاه هیدروالکتریک انتشار گازهای گلخانه‌ای را به‌دلیل منبع انرژی تجدیدپذیر کاهش می‌دهد. اما یک نیروگاه هیدروالکتریک رقابت برای آب با جوامع محلی را افزایش می‌دهد و سازگاری را به خطر می‌اندازد. از سوی دیگر، ساخت یک سد برای جلوگیری از نفوذ آب دریا، تأمین آب را تضمین می‌کند و بنابراین آسیب‌پذیری را کاهش می‌دهد، اما ساخت سد گازهای گلخانه‌ای را به‌دلیل سیمان و فولاد مورد نیاز در ساخت تولید می‌کند و بنابراین کاهش انتشار را مختل می‌کند. پیش از اجرای تکنیک‌های کاهش و سازگاری، سیاست‌گذاران باید تجزیه و تحلیل عمیقی انجام دهند تا اطمینان حاصل شود که منافع مشترک به‌دست می‌آید نه اثرات منفی.

ادغام کاهش و سازگاری در شهرهای اروپایی کپنهاگ و هلسینکی مورد بررسی قرار گرفت (Landauer et al. 2018). این مطالعه بر دو زمینه تمرکز کرد: (1) تراکم شهری و مدیریت انرژی ساختمان‌ها برای کاهش، و (2) مدیریت حرارت شهری و رواناب برای سازگاری. هم‌افزایی‌ها در کپنهاگ بین بهره‌وری انرژی و معیارهای حفاظت از سیلاب برای طراحی ساختمان‌ها کشف شد. علاوه بر این، مطالعه تضادی را کشف کرد که در آن ظرفیت بالاتر پمپ‌های آب زیرزمینی برای تنظیم آب سیلاب لازم بود که منجر به افزایش مصرف انرژی شد. در هلسینکی، سیاست‌های ملی قوی در زمینه طراحی ساختمان‌های کارآمد انرژی، دولت‌های شهری را مجبور کرد تا اقدامات کاهش مانند عایق‌کاری ساختمان‌ها را بر اقدامات سازگاری مانند استفاده از مواد مقاوم برای حفاظت از ساختمان‌ها در برابر سیلاب اولویت دهند. نویسندگان توصیه می‌کنند که دانش بهتری از تعاملات مقیاس‌متقابل توسعه یابد تا تعارض‌ها به حداقل رسیده و هم‌افزایی‌های کاهش و سازگاری به حداکثر برسد.

Grafakos et al. ادغام کاهش و سازگاری در شهرهای اروپایی را با ارزیابی 885 برنامه اقدام تغییرات اقلیمی بررسی کردند که تنها 147 مورد از آن‌ها هر دو سیاست کاهش و سازگاری را در نظر گرفته بودند. پژوهش نشان داد که حدود 50 % از برنامه‌های اقدام تغییرات اقلیمی به‌صورت همزمان به سازگاری و کاهش می‌پردازند و هر دو انتشار گازهای گلخانه‌ای و پروفایل‌های آسیب‌پذیری را در ارزیابی‌های اولیه در نظر می‌گیرند (Grafakos et al. 2020). با این حال، تنها یک‌چهارم برنامه‌های اقدام تغییرات اقلیمی به تجزیه و تحلیل عمیق هم‌افزایی‌ها و منافع مشترک کاهش و سازگاری می‌پردازند. بخش‌هایی که بیشترین هم‌افزایی را داشتند، زیرساخت‌های سبز شهری، ساخت‌وساز، بهره‌وری انرژی و ساختمان‌ها بودند. مطالعه دیگری با روش کیفی به بررسی اجرای سیاست‌های کاهش و سازگاری در کامرون پرداخت (Ngum et al. 2019). در حالی که چندین سیاست به تغییرات اقلیمی می‌پردازند، نتایج نشان داد که همه آن‌ها بر کاهش تمرکز دارند نه سازگاری. محدودیت‌های هم‌افزایی شامل کمبود مالی، همکاری، اجرا، شفافیت و مشارکت عمومی است. هم‌افزایی می‌تواند با تشکیل کمیته فنی برای مشاوره به دولت در زمینه مسائل علمی مرتبط با تغییرات اقلیمی، سرمایه‌گذاری بخش خصوصی، آگاهی جامعه و همکاری با سایر کشورهایی که تجربه هم‌افزایی کاهش و سازگاری دارند، حاصل شود.

به‌طور کلی، روابط متقابل و هم‌افزایی‌های بین روش‌های کاهش و سازگاری، همراه با منافع مشترک آن‌ها، مورد بحث قرار گرفت. علاوه بر این، تأثیرات مخرب برخی استراتژی‌ها نشان داده شد. پیامدهای هم‌افزایی در کشورهای مختلف نشان داد که پیشرفت کافی نیست. برای مثال، در اروپا تنها یک‌چهارم برنامه‌های اقدام تغییرات اقلیمی به تجزیه و تحلیل عمیق هم‌افزایی‌های کاهش و سازگاری پرداخته‌اند. در کامرون، ابتکارات تغییرات اقلیمی صرفاً بر کاهش اثرات تغییرات اقلیمی متمرکز بوده‌اند. در نهایت، روش‌های ترویج هم‌افزایی‌های کاهش و سازگاری شامل سرمایه‌گذاری و آگاهی جامعه توصیه شد.

نقشه‌برداری انتشار مستقیم و غیرمستقیم کربن
نقشه‌برداری انتشار کربن با استفاده از روش‌های آماری برای تعیین مقیاس انتشار و توسعه استراتژی‌های کاهش آن به‌منظور دستیابی به بی‌کربن حیاتی است (جدول 2). پژوهشی درباره نقشه‌برداری انتشار CO2 در بخش‌های صنعتی مختلف چین انجام شد (Bai et al. 2018). نتایج نشان داد که اکثر صادرکنندگان CO2 در (1) تولید و تأمین انرژی الکتریکی و حرارتی، (2) فرآوری نفت و کک‌سازی، و (3) استخراج و فرآوری فلزات مشغول هستند. تقریباً 80 % از انتشار CO2 به این سه بخش اختصاص دارد. از سوی دیگر، بخش ساخت‌وساز دریافت‌کننده اصلی کربن نهفته به‌دلیل شهرنشینی سریع چین بود که منجر به گسترش زیرساخت‌های قابل‌توجهی شد. مطالعه توصیه کرد که بهره‌وری انرژی در فرآیندهای تولید ارتقا یابد و استفاده از محصولات پرمصرف انرژی در صنایع پایین‌دستی کاهش یابد تا انتشار کربن کاهش یابد.

جدول 2 روش‌های مورد استفاده برای نقشه‌برداری انتشار مستقیم و غیرمستقیم کربن. بخش‌های نقشه‌برداری، مکان‌ها، مدل‌های استفاده‌شده و منابع داده توسط پژوهش‌های مختلف درباره نقشه‌برداری انتشار کربن به‌طور خلاصه توصیف شده‌اند.

مطالعه دیگری انتشار کربن در شهرهای پکن، تیانجین و هبئی چین را بررسی کرد. نتایج نشان داد که انتشار CO2 سرانه در مناطق متروپولیتن پکن و تیانجین کمتر از متوسط‌های استانی بود که نشان‌دهنده فعالیت‌های انسانی فشرده است (Cai et al. 2018). در مقایسه با پکن و تیانجین، مناطق شهری استان هبئی توسط صنایع با عملکردهای متنوع‌تر تسلط داشتند. شهرنشینی انتشار CO2 سرانه از بخش حمل‌ونقل را کاهش داد که هبئی بیشترین بهره‌برداری را داشت. سیاست‌گذاران تشویق می‌شوند که یک راه‌حل واحد را اتخاذ نکنند بلکه گزینه‌هایی را در نظر بگیرند که تجزیه‌وتحلیل مناطق شهری را در بر گیرد.

Skole et al. از اندازه‌گیری‌های فضایی و کمی برای تعیین نرخ‌های جنگل‌زدایی و تخریب جنگل در جنگل‌های مالاوی و مناطق کشاورزی استفاده کردند. تجزیه و تحلیل نشان داد که نرخ‌های جنگل‌زدایی بین 2000–2009 و 2009–2015 به ترتیب 22,410 هکتار در سال و 38,937 هکتار در سال بوده‌اند. علاوه بر این، نرخ‌های تخریب جنگل بین 2000–2009 و 2009–2015 به ترتیب 42,961 هکتار در سال و 71,878 هکتار در سال بوده‌اند. این نرخ‌ها بالاتر از آنچه Global Forest Watch گزارش کرده بود، زیرا Global Forest Watch فقط جنگل‌های دولتی را در نظر می‌گرفت و جنگل‌های کشاورزی و جامعه‌ای را مستثنی می‌کرد. برآوردهای به‌روز برای توسعه سیاست ملی مدیریت منابع جنگلی حیاتی است (Skole et al. 2021).

مطالعه دیگری از ردپای کربن اکوسیستم در رومانی نشان داد که چگالی 2949 هکتار و پوشش تاج تخمینی 7616 هکتار است. علاوه بر این، جنگل 27,800 متر مکعب زیست‌توده سبز و 13,066 تن کربن داشت (Mihut et al. 2019). مطالعه دیگری درباره تخریب جنگل به‌دلیل قطع‌و‌برد در آمازون ونزوئلا انجام شد (Pacheco-Angulo et al. 2021). نتایج نشان داد که تخریب جنگل به‌طور مستقیم 24,480 هکتار از ذخیره‌گاه جنگلی ایماتاکا را تحت تأثیر قرار داد. با شدت برداشت 2.8 ± 1.2 درخت در هکتار، قطع‌و‌برد انتخابی حدود 61 ± 21.9 مگاکلوژن در هکتار آزاد کرد. نتایج این مطالعات برای اجرای پروژه‌های کاهش انتشار ناشی از جنگل‌زدایی و تخریب جنگل (REDD +) حیاتی است.

چندین پژوهشگر سعی کردند انتشارها را با ایجاد نقشه‌های کربن شهری نقشه‌برداری کنند. Wiedmann et al. نقشه ردپای کربن ملبورن را ایجاد کردند که مجموعاً 25.1 تن CO2‑eq/نفر را نشان داد (Wiedmann et al. 2016). از این انتشارها، انتشارهای صنایع در محصولات محلی و صادراتی به ترتیب 4.3 تن CO2‑eq/نفر و 5.3 تن CO2‑eq/نفر بود. علاوه بر این، انتشارهای تولید برق و تقاضا مجموعاً 10 تن CO2‑eq/نفر بود، در حالی که انتشارهای مرتبط با واردات 10.8 تن CO2‑eq/نفر بود. عوامل اصلی ردپای کربن ملبورن شامل خانوارها، دولت و کسب‌وکارها هستند که به ترتیب 64 %، 15 % و 21 % از کل انتشارها را تشکیل می‌دهند. در اینجا، سیاست‌گذاران تشویق می‌شوند تا تمرکز خود را بر جنبه اجتماعی کاهش انتشار کربن بگذارند تا ساکنان بتوانند یاد بگیرند چگونه در خانه‌های خود انتشار کربن را کاهش دهند.

نقشه‌برداری دیگری در منطقه شهری سومی‌دا در توکیو انجام شد که بر انتشار مستقیم و غیرمستقیم ساختمان‌ها و حمل‌ونقل تمرکز داشت (Yamagata et al. 2018). این مطالعه 46,352 ساختمان و 7,928 لینک جاده‌ای را بررسی کرد و دریافت که انتشارهای جاده‌ای به‌ویژه بین ساعت 6:00 تا 9:00 و بین 15:00 تا 18:00 به‌دلیل رفت‌وآمدهای سنگین بالا بود. انتشارهای ساختمان‌ها به‌ویژه بین ساعت 9:00 تا 18:00 بالا بود. علاوه بر این، انتشارهای کربن در ماه ژوئیه نسبت به سایر ماه‌ها بالاتر بود که نشان می‌دهد انرژی بیشتری برای خنک‌سازی مورد نیاز است و نیاز به توجه بیشتری دارد، به‌ویژه با ادامه افزایش دماهای جهانی.

لینک‌های جاده‌ای انتشارهای مستقیم قابل‌توجهی از سوخت‌های فسیلی نسبت به انتشارهای غیرمستقیم داشتند که نشان می‌دهد انتقال از خودروهای بنزینی به خودروهای الکتریکی به‌طور قابل‌توجهی انتشار کربن را کاهش خواهد داد. با این حال، استفاده از خودروهای الکتریکی انتشارهای غیرمستقیم ناشی از مصرف برق را به‌وجود می‌آورد؛ بنابراین تحقیقات بیشتری در این زمینه لازم است. مطالعه همچنین دریافت که انتشارهای کربن در اطراف منطقه تجاری Kinshi‑Cho بالاتر از اطراف SkyTree بود زیرا Kinshi‑Cho برنامه‌ریزی نشده و متراکم بود در حالی که SkyTree دارای ساختمان‌های بهینه انرژی بود (Yamagata et al. 2018). در اینجا، نویسندگان پیشنهاد بهبود الگوهای رفت‌وآمد برای کاهش انتشارهای کربن در طول ساعات صبح و عصر می‌دهند. علاوه بر این، انتقال به سیستم‌های انرژی کارآمدتر و تجدیدپذیر انتشارهای کربن مرتبط با سیستم‌های خنک‌سازی و گرمایش ساختمان‌ها را کاهش می‌دهد. شکل 3 انواع مختلف انتشارهای کربن، هم مستقیم و هم غیرمستقیم را خلاصه می‌کند.

شکل 3 انتشارهای کربن به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند: مستقیم، غیرمستقیم و انتشارهای زنجیره ارزش غیرمستقیم. انتشارهای مستقیم توسط منابع متحرک و ثابت سوزاندن سوخت مستقیم تولید می‌شوند. انتشارهای غیرمستقیم ناشی از مصرف برق یا حرارت هستند. انتشارهای زنجیره ارزش غیرمستقیم شامل مواردی است که با پردازش محصولات و مدیریت پسماندها مرتبط هستند.

مطالعه دیگری انتشارهای غیرمستقیم را در خانوارهای چین و ایالات متحده آمریکا با استفاده از مدل ورودی‑خروجی بررسی کرد (Ma et al. 2016). نتایج نشان داد که ایالات متحده به‌طور تاریخی انتشارهای غیرمستقیم بیشتری نسبت به چین داشته است. با این حال، روند اخیر نشان می‌دهد که انتشارهای خانوارهای چین افزایش یافته‌اند در حالی که در ایالات متحده کاهش یافته‌اند. این روند از سال 2000 تا 2010 واضح بود؛ ایالات متحده انتشارهای غیرمستقیم خانوار را در حدود 400 میلیون تن ثابت نگه داشته‌اند در حالی که چین از 150 به 500 میلیون تن افزایش یافته است. در سال 2010، بخش‌های مسکن، آموزش، فرهنگ و تفریح، و حمل‌ونقل و ارتباطات ایالات متحده به ترتیب 39.5 %، 15.85 % و 17.65 % از کل انتشارهای غیرمستقیم را تشکیل می‌دادند. در مقایسه، انتشارهای غیرمستقیم چین توسط مسکن، آموزش، فرهنگ و تفریح و حمل‌ونقل و ارتباطات به ترتیب 50 %، 2.28 % و 2.48 % تشکیل می‌شد. در اینجا، می‌توان از سیاست‌هایی مانند راهنمایی دولت به مردم، توسعه فناوری‌های جدید و ترویج ابتکارات صرفه‌جویی در انرژی برای کاهش انتشارها استفاده کرد.

مطالعه دیگری انتشارهای مستقیم و غیرمستقیم کربن تولید شده توسط صنعت گردشگری چین را برآورد کرد (Meng et al. 2016). صنعت گردشگری در سال‌های 2002، 2005، 2007 و 2010 به ترتیب 111.49 Mt، 141.88 Mt، 169.76 Mt و 208.4 Mt انتشار کربن تولید کرد که به ترتیب 2.489 %، 2.425 %، 2.439 % و 2.447 % از کل انتشارهای کربن تمام صنایع چین را تشکیل می‌داد. به‌جز حمل‌ونقل، سایر بخش‌های گردشگری سه تا چهار برابر مقدار انتشار مستقیم کربن را به‌صورت غیرمستقیم تولید کردند. به‌دلیل پیچیدگی انتشارهای کربن گردشگری، تحقیقات بیشتری باید در زمینه نقشه‌برداری انتشارهای مستقیم و غیرمستقیم این صنعت انجام شود.

این بخش روش‌های مختلفی که پژوهشگران برای نقشه‌برداری انتشارهای مستقیم و غیرمستقیم کربن استفاده کرده‌اند را بررسی کرد. مدل‌های ورودی‑خروجی، سیستم‌های فضایی، نقشه‌های GIS، فناوری LiDAR و روش LMDI‑I تنها برخی از روش‌ها و فناوری‌های مورد استفاده هستند. نتایج این مطالعات نقشه‌برداری به سیاست‌گذاران کمک می‌کند تا دقیقاً تشخیص دهند کدام بخش‌های شهری یا صنعتی نیاز به توجه دارند و به این ترتیب سیاست‌های تغییرات اقلیمی مؤثرتری نسبت به رویکردهای کلی ارائه دهند.

دستیابی به بی‌کربن
به‌طور کلی دو رویکرد قابل‌اجرا در ادبیات برای دستیابی به بی‌کربن بررسی شده است. رویکرد اول شامل ابتکارات، سیاست‌ها و فناوری‌هایی برای کاهش انتشار CO2 است. علاوه بر کاهش انتشارها، اقدامات بیشتری برای دستیابی به سیستم خالص صفر کربن مورد نیاز است. رویکرد دوم بر حذف کربن از جو، که به‌عنوان انتشار منفی نیز شناخته می‌شود، از طریق فناوری‌های مهندسی نوظهور و راه‌حل‌های مبتنی بر طبیعت متمرکز است.

کاهش انتشارهای کربن
سیاست‌ها
کاهش انتشارهای کربن زمانی رخ می‌دهد که سیاست‌های کم‌کربن اجرا شوند. Wang et al. از روش‌های کنترل ترکیبی و تفاوت‑در‑اختلاف برای بررسی سیاست‌های تجارت کربن چین از 2008 تا 2018 استفاده کردند. نتایج نشان داد که انتشارهای کربن در چندین استان پس از اجرای سیاست تجارت کربن به‌طور چشمگیری کاهش یافت. علاوه بر این، پژوهش نشان داد که ادامه اجرای سیاست تجارت کربن منجر به بی‌کربن می‌شود (Wang et al. 2022). مطالعه دیگری امکان‌سنجی برنامه‌های تشویقی مالیات کربن برای کاهش انتشارهای کربن در صنعت هوانوردی را با استفاده از الگوریتم‌ها و داده‌های خطوط هوایی بررسی کرد (Qiu et al. 2020). نتایج نشان داد که تحت شرایط مناسب، مانند اختلاف قیمت سوخت کم، برنامه‌های تشویقی می‌توانند شرکت‌های هواپیمایی را به افزایش بهره‌وری سوخت ترغیب کنند و در نتیجه انتشار کربن را کاهش دهند. تجارت کربن و سیاست‌های مالیاتی به کاهش انتشارهای کربن کمک می‌کنند و در نهایت به بی‌کربن منجر می‌شوند.

مطالعه دیگری تأثیر سیاست‌های انتشار وسایل نقلیه بر کاهش انتشارهای کربن را با ردیابی آلودگی وسایل نقلیه در شهرهای اروپایی رم، لندن و فلورانس با استفاده از ردیابی GPS بررسی کرد. نتایج نشان داد که برخی خودروها و جاده‌ها به‌طور قابل‌توجهی بیشتر CO2 نسبت به دیگران منتشر می‌کنند؛ بنابراین مداخلاتی مانند الکتریکی‌سازی یا تغییر الگوهای سفر باید بر این آلاینده‌های بزرگ هدف‌گذاری شوند نه اینکه سیاست‌های عمومی انتشار کربن به‌صورت گسترده اعمال شوند (Böhm et al. 2021). سیاست‌های کم‌کربن برای کاهش انتشارهای کربن حیاتی هستند؛ با این حال، سیاست‌گذاران باید اقتصادهای جوامع خاص خود را بررسی کنند تا اطمینان حاصل شود که توسعه اقتصادی تحت تأثیر منفی قرار نمی‌گیرد. به‌طور کلی، نقش سیاست‌های اجراشده برای کاهش انتشارهای کربن مانند تجارت کربن، مالیات کربن و سیاست‌های هدفمند حیاتی است و نیاز به بررسی دقیق توسط سیاست‌گذاران دارد.

فناوری‌ها و ابتکارات خاص بخش‌ها
انتشارهای مرتبط با انرژی اصلی‌ترین عامل افزایش غلظت گازهای گلخانه‌ای در جو هستند؛ بنابراین، استراتژی‌های معمول کاهش انتشار باید هم به سمت عرضه انرژی و هم به سمت تقاضای انرژی هدف بگیرند. ادبیات عموماً تلاش‌های کاهش انتشار را در چهار بخش اصلی بررسی می‌کند: انرژی در سمت عرضه و صنایع، ساختمان‌ها و حمل‌ونقل در سمت تقاضا. کاهش انتشار می‌تواند در بخش انرژی با معرفی انرژی‌های تجدیدپذیر، جذب و ذخیره‌سازی کربن، انرژی هسته‌ای و تعویض سوخت سمت عرضه به سوخت‌های کم‌کربن انجام شود. علاوه بر این، تلاش‌های کاهش سمت تقاضا شامل بهبود بهره‌وری از طریق اجرای فرآیندهای انرژی‑کارآمد و فناوری‌های خاص بخش‌ها برای کاهش مصرف انرژی، همچنین تعویض سوخت‌های انتهایی از سوخت‌های فسیلی به سوخت‌های تجدیدپذیر و استقرار فناوری‌های انرژی تجدیدپذیر است (Fawzy et al. 2020). بخش دیگری که به انتشارهای کربن کمک می‌کند، کشاورزی و دامپروری است.

انرژی
سرمایه‌گذاری در انرژی پاک و بهره‌وری انرژی عناصر کلیدی برای کاهش انتشارهای کربن هستند. Juan et al. تأثیر جهانی‌سازی و انرژی تجدیدپذیر بر اهداف بی‌کربن برزیل، هند، چین و آفریقای جنوبی را بررسی کردند (Juan et al. 2021). این مطالعه شاخص‌های اقتصادی و انرژی را از 1980 تا 2018 با استفاده از مدل‌های آماری مانند مدل‌های اثر ثابت و اثر تصادفی تجزیه و تحلیل کرد. نتایج نشان داد که افزایش 1 % جهانی‌سازی انتشارهای کربن را 0.0342 % افزایش می‌دهد، در حالی که افزایش یک واحد مصرف انرژی تجدیدپذیر مانند بادی و هیدروپاور انتشارهای کربن را 0.0143 % کاهش می‌دهد. این نتایج نشان می‌دهد که منابع انرژی تجدیدپذیر راه مؤثری برای کاهش انتشارهای کربن هستند.

بر پایه اندازه‌گیری ردپای کربن، مطالعه دیگری در بنگلادش پیامدهای زیست‌محیطی مصرف انرژی از 1975 تا 2016 را کمی‌سازی کرد. نتایج نشان داد که افزایش 1 % مصرف هیدروالکتریک سرانه ردپای کربن را 0.02–0.03 % کاهش می‌دهد، به‌شرط ثابت ماندن سایر عوامل. منابع انرژی تجدیدپذیر کیفیت محیط زیست را بهبود می‌بخشند؛ با این حال، استفاده از آن‌ها در بنگلادش برای تولید برق تنها 1 % است که برای کاهش انتشارهای کربن کافی نیست (Murshed et al. 2021). مطالعه دیگری در چین نشان داد که ظرفیت بادی و خورشیدی 2495 و 2674 GW می‌تواند به‌طور متوالی 67 % از کل مصرف انرژی چین در سال 2050 را تأمین کند (Liu et al. 2022a). علاوه بر این، تحلیل نشان داد که تأمین سالانه 10.4 PWh انرژی تجدیدپذیر منجر به کاهش 2.08 Mt SO2 و 1.97 Mt NOx می‌شود که کشور را به هدف‌های بی‌کربن نزدیک‌تر می‌کند. به‌طور خلاصه، دستیابی به بی‌کربن یک دستاورد یک‌روزه نیست. استراتژی‌های بلندمدت که انرژی تجدیدپذیر و بهره‌وری انرژی را ترویج می‌دهند برای کاهش انتشارهای کربن و رسیدن به بی‌کربن ضروری‌اند.

انتقال از منابع انرژی فسیلی به منابع تجدیدپذیر برای دستیابی به بی‌کربن آینده حیاتی است. Millot و Maïzi انتقال‌های انرژی قبلی را بررسی کردند و دریافتند که این انتقال‌ها به‌طور خودبه‌خودی به‌دلیل پیشرفت‌های فناوری، مزایای اقتصادی، اجتماعی و سیاسی مانند قیمت‌های پایین‌تر و افزایش راحتی زندگی رخ داده‌اند (Millot and Maïzi 2021). از سوی دیگر، انتقال به بی‌کربن نمی‌تواند خودبه‌خودی رخ دهد زیرا بی‌کربن عمدتاً به‌دلیل نگرانی‌های زیست‌محیطی تحریک می‌شود و مزایای مالی فوری برای افراد یا شرکت‌ها ندارد. بنابراین، فناوری‌های کم‌کربن باید رقابتی باشند تا این انتقال انرژی را تسهیل کنند. علاوه بر این، دولت‌ها باید قیمت‌گذاری کربن، حمایت از تحقیق و توسعه و پیشبرد نوآوری فناوری را پیش ببرند.

مطالعه دیگری درباره سیستم‌های انرژی آینده در اروپا برای دستیابی به بی‌کربن تا اواسط قرن با استفاده از مدل‌های ETM‑UCL، PRIMES و REMIND انجام شد (Rodrigues et al. 2022). نتایج نشان داد که بی‌کربن از نظر فنی با فناوری‌های انرژی آینده تا اواسط قرن امکان‌پذیر است. راه‌حل‌های انتقال انرژی پیشنهادی شامل الکتریکی‌سازی خدمات انرژی مانند وسایل نقلیه و پمپ‌های حرارتی، تغییر سبک زندگی، بهبود بهره‌وری انرژی و ترویج انرژی تجدیدپذیر است. چون انرژی تجدیدپذیر برای رسیدن به بی‌کربن حیاتی است، دولت‌ها، سرمایه‌گذاران، قانون‌گذاران و دانشگاه‌ها باید انرژی تجدیدپذیر را به‌عنوان اولویت اصلی قرار دهند (Fawzy et al. 2020). Schiffer و Trüby استراتژی انرژی آلمانی «Energiewende» را که در سال 2010 اجرا شد و هدف آن دستیابی به بی‌کربن در کشور بود، بررسی کردند. تا سال 2018، برنامه انرژی به‌خوبی اجرا شد اما در کاهش انتشار CO2 کوتاهی کرد. توصیه می‌شود که تحول انرژی ابتدا با تولید برق آغاز شود و سپس به بخش‌های حمل‌ونقل، صنعتی و ساختمانی گسترش یابد تا انتشارها کاهش یابد (Schiffer and Trüby 2018). علاوه بر این، همکاری بین‌المللی باید تقویت شود تا به اهداف بی‌کربن جهانی دست یابیم.

به‌طور کلی، تأثیر انتقال از سوخت‌های فسیلی به انرژی تجدیدپذیر به‌خوبی مستند شده و مهم‌ترین رویکرد برای دستیابی به بی‌کربن در بخش انرژی محسوب می‌شود. با این حال، مهم است که این انتقال به‌طور خودبه‌خودی رخ ندهد. دولت‌ها، سرمایه‌گذاران، قانون‌گذاران و دانشگاه‌ها باید بر ترویج سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر تمرکز کنند.

صنعت
در رابطه با بخش صنعتی، Griffin و Hammond کاهش انتشارهای کربن برای صنعت آهن و فولاد در بریتانیا را بررسی کردند که 26 % از کل انتشارهای گازهای گلخانه‌ای صنعتی کشور را تشکیل می‌دهد. کوره بلندترین کارایی و بیشترین مصرف انرژی را در تمام فرآیندهای تولید فولاد دارد و برای دستیابی به بی‌کربن نیاز به توجه دارد. پژوهش فناوری‌های صرفه‌جویی انرژی مانند بازیابی حرارت در کوره‌های کک، کارخانه‌های سینتر و کوره‌های قوس الکتریکی را پیشنهاد کرد. استفاده از چنین فناوری‌هایی منجر به کاهش 18 % مصرف انرژی و 12 % انتشار گازهای گلخانه‌ای می‌شود. علاوه بر این، مطالعه نتیجه‌گیری کرد که کاهش انتشارهای کربن تا سال 2050 با استفاده از فرآیندهای تولید کارآمد و انتقال به انرژی زیستی امکان‌پذیر است (Griffin and Hammond 2019).

با استفاده از یک مدل شبیه‌سازی محیطی‑اقتصادی، مطالعه دیگری کاهش انتشارهای کربن صنعت آهن و فولاد چین تا سال 2030 را بررسی کرد (Li et al. 2019). شبیه‌سازی سناریوهای مختلفی از جمله کسب‌وکار معمول، ارتقاء صنعتی، مالیات کربن، تجارت کربن و ترکیب تمام سناریوها را در نظر گرفت. انتشارهای کربن در سناریوی ارتقاء صنعتی به‌خوبی کنترل شد، در حالی که مالیات کربن فناوری‌های کم‌انتشار را تشویق کرد. علاوه بر این، ترکیب تمام سناریوها بیشترین کاهش انتشارهای کربن را به‌دست آورد و هدف چین را برآورده کرد. به‌طور خلاصه، کلید کاهش انتشارهای صنایع آهن و فولاد استفاده از فرآیندهای فنی پایدار و منابع انرژی است. علاوه بر این، Arens et al. تولید فولاد جهانی و انتقال آن از تولید با انرژی زغال‌سنگ را بررسی کردند، زیرا تولید فولاد با زغال‌سنگ در حال حاضر 8 % از انتشارهای CO2 انرژی جهانی را تشکیل می‌دهد. بر اساس تحلیل، صنعت فولاد برای دستیابی به بی‌کربن تا سال 2050 موقعیت مناسبی ندارد. به‌جز اعضای اتحادیه اروپا، سایر کشورها تعهد قوی به انتقال انرژی و کربن‌زدایی نشان نداده‌اند (Arens et al. 2021).

مطالعه دیگری بخش تولید شیشه و فرآیند کربن‌زدایی آن را بررسی کرد و دریافت که صنایع بسته‌بندی و شیشه مسطح به‌تنهایی بیش از 60 میلیون تن CO2 در سال منتشر می‌کنند و حدود 75–85 % انرژی برای گرم‌کردن مواد خام در کوره مصرف می‌شود (Furszyfer Del Rio et al. 2022). جذب و ذخیره‌سازی کربن، پیش‌گرم‌سازی دسته‌ای، سوخت‌های زیستی، کوره‌های الکتریکی، حرارت و ذوب فنی، و بازیافت ضایعات شیشه به‌عنوان رویکردهایی برای ایجاد صنعت شیشه کم‌کربن مطرح شد. علاوه بر این، مطالعه موانع کربن‌زدایی صنعت شیشه شامل کمبود سرمایه، نوسان قیمت انرژی و زیرساخت‌های نامطمئن را شناسایی کرد.

صنعت جنگل‌داری مقدار قابل‌توجهی CO2 به جو اضافه می‌کند که نیاز به توجه دارد. صنعت جنگل‌داری در فنلاند و سوئد توسط شناسایی بخش‌های با بیشترین انتشار، شامل حمل‌ونقل، ماشین‌آلات غیر جاده‌ای، کوره‌های آهک‌ساز و خشک‌کن، تولید انرژی در محل و خرید توان، مورد بررسی قرار گرفت (Lipiäinen et al. 2022). چندین تکنیک برای کربن‌زدایی پیشنهاد شد، از جمله تعویض سوخت به سوخت‌های زیستی برای انرژی و الکتریکی‌سازی بخش حمل‌ونقل صنعت جنگل‌داری. با این حال، مقررات و مشوق‌های مؤثر برای دستیابی به سطح واقعی کربن‌زدایی ضروری است تا از پیامدهای منفی جلوگیری شود. به‌عنوان مثال، تقاضای بیش از حد برای سوخت‌های زیستی می‌تواند منجر به تقاضای بیش از حد برای زیست‌توده، افزایش قیمت و کمبود شود.

علاوه بر مزایای واضح تعویض سوخت و استفاده از فناوری‌های انرژی تجدیدپذیر، فرصت‌های بسیاری برای عملیات صنعتی وجود دارد تا از بهبود بهره‌وری برای کاهش انتشارهای کربن بهره‌برداری کنند. در بخش‌های فولاد و سیمان، حرارت زائد از گازهای خروجی می‌تواند برای تولید برق و حرارت در محل از طریق نیروگاه‌های حرارت‌زا استفاده شود. در صنایع فرآیندی که از بخار استفاده می‌کنند، فرصت‌های مختلفی برای بهبود بهره‌وری وجود دارد، از بهبود بهره‌وری در بویلر شروع می‌شود، سپس نصب توربین‌های فشار معکوس در مناطقی که نیاز به کاهش فشار برای تولید برق اضافی دارند. علاوه بر این، بهبود بهره‌وری انرژی می‌تواند با استقرار سیستم‌های پیشرفته کنترل تجهیزات در صنایع متعدد تحقق یابد (Fawzy et al. 2020).

به‌طور کلی، روش‌های مختلفی برای کاهش انتشارهای کربن در بخش صنعتی وجود دارد. این شامل تعویض سوخت از سوخت‌های فسیلی به سوخت‌های تجدیدپذیر و استقرار فناوری‌های مختلف برای ارتقاء بهره‌وری انرژی است. علاوه بر این، استفاده مجدد از منابع انرژی زائد و معرفی سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر به ترکیب انرژی این فرآیندهای صنعتی رویکردهای امیدوارکننده‌ای هستند. این اقدامات می‌توانند در طیف وسیعی از صنایع اجرا شوند.

فناوری‌های جدید کاهش انتشارهای کربن
علاوه بر این، جذب، استفاده و ذخیره‌سازی کربن (CCUS) به‌عنوان فناوری نوظهور که به‌عنوان استراتژی ممکن برای کاهش انتشارها در هر دو بخش انرژی و صنعتی مطرح شده است. این روش شامل جداسازی و جذب گازهای CO2 تولیدشده توسط فرآیندهایی است که از سوخت‌های فسیلی استفاده می‌کنند. CO2 جذب‌شده سپس برای مدت زمان بسیار طولانی در ذخایر زمین‌شناسی ذخیره می‌شود. به‌جای آن، CO2 جذب‌شده می‌تواند برای تولید مواد شیمیایی، جلبک‌ها و مصالح ساختمانی بتنی استفاده شود و همچنین در بهبود استخراج نفت به‌کار رود. هدف اصلی کاهش انتشارها در حالی است که همچنان از سوخت‌های فسیلی استفاده می‌شود. ادبیات سه فناوری جذب را بررسی می‌کند: پیش‌سوزش، پس‌سوزش و احتراق اکسی‑سوخت. هر تکنیک فرآیند متفاوتی برای استخراج و جذب CO2 دارد. با این حال، سیستم‌های جذب پس‌سوزش برای پروژه‌های بازسازی مناسب هستند و دامنه کاربرد وسیعی دارند (Fawzy et al. 2020؛ Osman et al. 2020).

علاوه بر این، پیشرفت در فناوری‌های جذب برای افزایش کارایی و در نتیجه بهبود هزینه‌های این سیستم‌ها ضروری است. Lei et al. کاربرد سیستم‌های غشای کربنی را در فرآیندهای مختلف مانند تصفیه هیدروژن، جذب CO2 در حین احتراق و شیرین‌سازی گاز طبیعی مرور کرد. برای جذب CO2، غشای‌های کربنی مزایایی مانند مصرف انرژی کم و ردپای کمتری نسبت به سایر روش‌های جذب CO2 مانند جذب آمین دارند. غشای‌های سوزنی مولکولی کربن عملکرد جداسازی بالایی از CO2/NO2 با نفوذپذیری 2140 Barrer برای CO2 حتی در رطوبت بالا (~ 90 %) نشان می‌دهند. با این حال، استفاده از غشای‌های سوزنی مولکولی کربن در جداسازی گازهای دودکش معایبی دارد، مانند مساحت عظیم مورد نیاز برای جذب مقدار معینی CO2 و کاهش عملکرد با گذشت زمان به‌دلیل جذب گونه‌های ماتریس کربن. نویسندگان توسعه غشای‌های سوزنی مولکولی کربن فوق‌نازک که به‌طور بسیار هیدروفوبیک هستند را توصیه کردند (Lei et al. 2020).

در نتیجه، جذب، استفاده و ذخیره‌سازی کربن، جایی که کربن جذب‌شده می‌تواند ذخیره یا در تولید مواد شیمیایی، جلبک‌ها و مصالح ساختمانی بتنی استفاده شود، فناوری نوظهری است که می‌تواند نقش محوری در دستیابی به کاهش انتشارهای کربن ایفا کند. با این حال، نباید به‌عنوان راه‌حلی که استفاده از انرژی فسیلی را تشویق می‌کند، در نظر گرفته شود.

ساختمان‌ها و شهرها
به‌دلیل افزایش جمعیت شهری و زمان صرف‌شده مردم در ساختمان‌ها، ساختمان‌ها و شهرها مقادیر قابل‌توجهی از انتشارهای کربن را که به تغییرات اقلیمی کمک می‌کند، تولید می‌کنند. برای شهرها، یک استراتژی برای سازگاری با تغییرات اقلیمی توسعه طرح‌های مقاوم است که می‌توانند در برابر بلایای طبیعی مقاومت کنند در حالی که تأثیر بر محیط طبیعی را به حداقل می‌رسانند (Wang et al. 2018). علاوه بر این، کاهش می‌تواند با استقرار سیستم‌های انرژی غیرمتمرکز برای شهرها به‌دست آید؛ اما این گزینه هزینه اولیه قابل‌توجهی دارد.

ساختمان‌ها می‌توانند آینده‌ای بدون کربن را با استفاده از پوسته‌های ساختمانی بهبود یافته، مواد تجدیدپذیر و چاپ سه‌بعدی به‌دست آورند. علاوه بر این، این می‌تواند با توسعه سیستم‌های گرمایش و سرمایش مبتنی بر انرژی تجدیدپذیر و استفاده از فناوری‌های انرژی‑کارآمد محقق شود (Fawzy et al. 2020). علاوه بر این، استفاده از حسگرها برای نظارت و تنظیم تجهیزات هوشمند ساختمان مانند روشنایی، و توسعه سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی الکتریکی و حرارتی، رویکردهای امیدوارکننده‌ای هستند. علاوه بر این، تجهیزات الکترومکانیکی در ساختمان‌ها باید برچسب‌دار زیست‌محیطی شوند و استانداردهای حداقلی برای سیستم‌های گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع اجرا شود.

بازگرداندن چوب به سازه‌ها حیاتی است زیرا یک متر مکعب چوب نصف تن کربن ذخیره می‌کند؛ بنابراین، ساختمان‌های چوبی و شهرها می‌توانند به‌عنوان حوضه‌های کربن عمل کنند. علاوه بر این، ترکیب و پوشش مواد ساخت‌وساز با نانوذرات ویژگی‌های آن‌ها را بهبود می‌بخشد و پایداری آن‌ها را افزایش می‌دهد. به‌طور خلاصه، کار قابل‌توجهی باید در ساخت‌وساز جدید و بازسازی سازه‌های موجود برای هم‌راستایی با برنامه‌ها و اهداف بی‌کربن انجام شود. با این حال، برنامه‌ریزی دقیق برای جلوگیری از برنامه‌های ضعیف و خوش‌بینانه که منجر به اهداف دست‌نیافتنی می‌شوند، ضروری است؛ مانند ابتکارات شهرهای هوشمند که در برخی کشورها شکست خورده‌اند.

به‌طور کلی، ساختمان‌ها و شهرها نقش حیاتی در کاهش انتشارهای کربن و دستیابی به بی‌کربن ایفا می‌کنند. چندین استراتژی پیشنهاد شده است، از جمله طرح‌های مقاوم، سیستم‌های انرژی غیرمتمرکز، پوسته‌های ساختمانی بهبود یافته، انرژی‌های تجدیدپذیر، برچسب‌گذاری زیست‌محیطی و استفاده از چوب در ساخت‌وساز.

حمل‌ونقل
انتقال بخش حمل‌ونقل به انرژی تجدیدپذیر چالش‌برانگیز است، به‌ویژه برای وسایل نقلیه بزرگ، طولانی‌برد و هواپیماها (Dominković et al. 2018). چندین جایگزین برای سوخت‌های فسیلی پیشنهاد شده است، از جمله سوخت‌های زیستی، هیدروژن، سوخت‌های الکتریکی و برق. برق بیشترین مزایا را ارائه می‌دهد، از جمله کارایی بالاتر، کاهش انتشار CO2 و بهبود کیفیت هوا در بخش حمل‌ونقل. به‌عنوان مثال، برق می‌تواند 72.3 % از کل انرژی مورد نیاز برای حمل‌ونقل در اتحادیه اروپا را با فناوری‌های موجود تأمین کند.

مطالعه دیگری طول عمر باتری‌های وسایل نقلیه الکتریکی را در زمینه اقتصاد دایره‌ای و کم‌کربن بررسی کرد (Bonsu 2020). این مطالعه چندین مسأله مرتبط با باتری‌های خودروهای الکتریکی را شناسایی کرد، از جمله نگرانی‌های اخلاقی، استخراج بیش از حد مواد خام برای باتری‌ها، کمبود سیاست‌های مربوط به انتشارهای تولیدی و کمبود تحقیقات و بازار برای باتری‌های پایان‌دوره. تجزیه و تحلیل نشان داد که اقتصاد دایره‌ای می‌تواند تا سال 2050 انتشار خالص صفر کربن را به‌دست آورد. با این حال، اقتصاد دایره‌ای نباید فقط به بازیافت مواد خام و بازآفرینی باتری‌ها محدود شود؛ اقتصاد دایره‌ای باید مسائل دیگری مانند اشتغال عادلانه، انتشارهای زنجیره ارزش، حفاظت از محیط زیست و مصرف مسئولانه منابع طبیعی را نیز در نظر بگیرد.

Wu et al. موانع و راه‌حل‌های استقرار وسایل نقلیه سلول سوختی هیدروژنی در چین را بررسی کرد و موانعی مانند زیرساخت‌های پشتیبانی ناکافی، کمبود تولیدکنندگان و نگرانی‌های ایمنی سوخت هیدروژنی را شناسایی کرد. برای تسریع انتقال به حمل‌ونقل بی‌کربن، مطالعه توسعه زنجیره تأمین هیدروژن، اطمینان از ایمنی تأمین هیدروژن و گسترش حمایت مالی و تحقیقاتی را توصیه کرد (Wu et al. 2021). مطالعه دیگری استفاده و پتانسیل بیوگاز در حمل‌ونقل در اتحادیه اروپا را با ارتقای بیوگاز به بیومتان بررسی کرد (Prussi et al. 2019). تا سال 2030، استفاده از بیومتان در وسایل نقلیه گاز طبیعی فشرده و گاز طبیعی مایع به 30 میلیارد مترمکعب در سال افزایش خواهد یافت. علاوه بر این، بیومتان در حمل‌ونقل دریایی و آب‌های داخلی استفاده خواهد شد. به‌طور خلاصه، کربن‌زدایی بخش حمل‌ونقل از طریق استفاده از برق، سوخت‌های زیستی، هیدروژن و سوخت‌های الکتریکی امکان‌پذیر است و برق عملی‌ترین جایگزین است. با این حال، تحقیقات کافی در زمینه دفع مناسب باتری‌های پایان‌دوره باید انجام شود تا انرژی پایدار برای تمام دوره عمر این بخش تضمین شود.

روش‌های دیگری از اقدامات بهره‌وری در بخش حمل‌ونقل قابل‌اجرا هستند. معرفی مدیریت تقاضای سفر برای کاهش فراوانی و مسافت سفر می‌تواند بهبود بهره‌وری در بخش حمل‌ونقل را نیز به‌دنبال داشته باشد (Fawzy et al. 2020). علاوه بر این، رشد اقتصادهای اشتراکی، مانند اشتراک‌گذاری سواری، فضاهای پارکینگ و جمع‌آوری اطلاعات، کارایی بخش را افزایش می‌دهد و در نتیجه انتشارهای کربن را کاهش می‌دهد.

در نتیجه، الکتریکی‌سازی بخش حمل‌ونقل به‌عنوان بهترین راه برای کاهش انتشارهای کربن این بخش شناخته شد. سایر استراتژی‌ها برای کاهش انتشارهای کربن در حمل‌ونقل شامل سوخت‌های الکتریکی، سوخت‌های هیدروژنی، سوخت‌های زیستی و همچنین اقدامات بهره‌وری دیگر مانند مدیریت تقاضای سفر و ترویج اقتصادهای اشتراکی هستند.

کشاورزی، غذا و ضایعات
استفاده از زمین کشاورزی، عادات مصرف غذایی و دفع ضایعات به‌طور قابل‌توجهی به کاهش گازهای گلخانه‌ای کمک می‌کند. Strapasson et al. از مدل EULUF برای بررسی تأثیر مصرف غذا و شیوه‌های کشاورزی بر انتشار گازهای گلخانه‌ای در اتحادیه اروپا استفاده کردند. این مطالعه نتیجه‌گیری کرد که تغییر به رژیم غذایی بیشتر گیاهی، مصرف کمتر گوشت و کاهش ضایعات غذایی تغییرات اقلیمی را کاهش می‌دهد. علاوه بر این، افزایش بازده دام و کربن خاک در مراتع تأثیر کربنی بخش دامپروری را به‌حداقل می‌رساند (Strapasson et al. 2020).

مطالعه دیگری در آمریکای جنوبی امکان‌پذیری کشاورزی کم‌کربن برای کمک به کاهش تغییرات اقلیمی و ارتقاء امنیت غذایی را بررسی کرد. آمریکای جنوبی 31.3 % از کل انتشارهای سالانه گازهای گلخانه‌ای ناشی از استفاده از زمین و تغییر کاربری زمین را تشکیل می‌دهد (Sa et al. 2017). بین 2016 و 2050، پتانسیل این منطقه به‌عنوان حوضه کربن از طریق کشاورزی کم‌کربن 8.24 PgC بود. مشارکت کشاورزی در کاهش تغییرات اقلیمی به‌صورت 31 % از طریق بازسازی مراتع، 25.6 % از طریق ادغام محصولات، دامپروری و جنگل‌داری، 24.3 % از طریق کشاورزی بدون شخم، 12.8 % از طریق جنگل‌کاری، 4.2 % از طریق تثبیت نیتروژن بیولوژیکی و 2 % از طریق بازیافت ضایعات آلی صنعتی برآورد شد. علاوه بر این، کشاورزی کم‌کربن می‌تواند خروجی غذا و گوشت را به‌ترتیب 17.6 Mt·سال⁻¹ و 1.6 Mt·سال⁻¹ بهبود بخشد. توصیه به سیاست‌گذاران این است که راهکارهایی برای تشویق عمومی به اتخاذ شیوه‌های استفاده از زمین پایدار و رژیم‌های غذایی سالم تدوین کنند.

رشد جمعیت جهانی منجر به افزایش کشاورزی و ضایعات غذایی می‌شود. سوزاندن و دفن هر دو معایبی از نظر انتشار گازهای گلخانه‌ای و آلودگی محیط زیست دارند. Rao و Rathod روش‌های مختلفی برای بازآفرینی ضایعات غذایی و کشاورزی به‌منظور دستیابی به بی‌کربن بررسی کردند. ضایعات غذایی و کشاورزی می‌توانند برای تولید داروهای جدید، فیتوشیمیایی‌ها، ایمونیزاسیون آنزیم، حذف فلزات سنگین از فاضلاب و تبدیل روغن پخت‌وپز به بیودیزل استفاده شوند. مطالعه نتیجه‌گیری کرد که در حالی که این کاربردها در آزمایشگاه بررسی شده‌اند، باید در مقیاس بزرگ اجرا شوند تا مزایای آن‌ها به‌دست آید (Rao and Rathod 2019). به‌طور خلاصه، اتخاذ کشاورزی کم‌کربن، تغییر رفتارهای غذایی و ارزش‌گذاری ضایعات غذایی و کشاورزی برای دستیابی به آینده‌ای بدون کربن ضروری است.

به‌طور کلی، استراتژی‌های اصلی برای کاهش انتشارهای کربن در حوزه کشاورزی، غذا و ضایعات شامل تغییر به رژیم‌های گیاهی، کاهش ضایعات غذایی، بازسازی مراتع، کشاورزی بدون شخم و بازآفرینی ضایعات غذایی و کشاورزی است.

ابتکارات کلی جامعه
علاوه بر شرکت‌ها و دولت‌ها، افراد و خانوارها در کاهش انتشارهای کربن نقش حیاتی دارند. Pulselli et al. ردپای گازهای گلخانه‌ای خانوارها در شهرهای اروپایی را کمی‌سازی کردند و استراتژی‌های کاهش را بررسی کردند. ردپای کربن یک خانوار معمولی 6.93 t CO2‑eq/سال تعیین شد که معادل جذب کربن سالانه 0.51 هکتار جنگل است (Pulselli et al. 2019).

مطالعه دیگری ردپای کربن خانوارهای برلین، آلمان را مقایسه کرد؛ کاهش انتشارهای داوطلبانه در سال 2018 در مقابل کاهش انتشارهای غیر داوطلبانه در طول بیماری کووید‑19. ردپای کربن در خانوارها با نصب ردیاب‌های کربن برای نظارت بر ردپای کربن مرتبط با مصرف برق، حرکت و مصرف غذا اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که خانوارها به‌طور متوسط 11 % انتشارهای کربن را صرفه‌جویی کردند که برخی افراد تا 40 % صرفه‌جویی کردند (Reusswig et al. 2021). خانوارها چالش‌های مختلفی برای کاهش انتشارها برجسته کردند، از جمله نگرانی‌های ایمنی جاده‌ای که مانع از تبدیل به دوچرخه می‌شود. بروز بیماری کووید‑19 منجر به کاهش 10 % انتشارهای کربن در آلمان شد، اما دانشمندان پیش‌بینی می‌کردند که پس از بهبود اقتصاد، انتشارها افزایش یابد. خانوارها می‌توانند چندین استراتژی کاهش هزینه‌پایین را برای کمک به کاهش انتشارهای کربن اجرا کنند، از جمله سایه‌دار کردن نماها، استفاده بهینه از روشنایی، پیاده‌روی یا دوچرخه‌سواری به محل کار، اشتراک‌گذاری خودرو و استفاده از حمل‌ونقل عمومی.

علاوه بر خانوارها، دانشگاه‌ها می‌توانند به کاهش انتشارهای کربن کمک کنند. انتشارهای کربن در دانشگاه مهندسی و فناوری NED در کراچی، پاکستان با استفاده از یک محاسبه‌گر کربن کمی‌سازی شد و استراتژی‌های کاهش شناسایی شد (Mustafa et al. 2022). داده‌ها نشان داد که این دانشگاه در سال 2017 21,500 Mt CO2‑eq تولید کرد که معادل 1.79 Mt CO2‑eq برای هر دانشجو است. روش‌های کاهش کلیدی پیشنهادی شامل اتخاذ منابع انرژی تجدیدپذیر، استفاده از لوازم کارآمد انرژی، تبدیل به وسایل نقلیه الکتریکی و کاشت درختان بود. بنابراین، چون خانوارها و افراد اجزای حیاتی برای دستیابی به بی‌کربن هستند، آموزش تغییرات اقلیمی باید برای آموزش افراد درباره استراتژی‌های کاهش انتشارهای کربن در خانه، مدرسه و محل کار ارائه شود.

همان‌طور که اشاره شد، جامعه می‌تواند نقش مهمی در کاهش انتشارهای کربن ایفا کند. استراتژی‌های پیشنهادی شامل سایه‌دار کردن نماها، استفاده بهینه از روشنایی، پیاده‌روی یا دوچرخه‌سواری به محل کار، لوازم کارآمد انرژی، تبدیل به وسایل نقلیه الکتریکی، کاشت درختان و آموزش تغییرات اقلیمی است.

حذف کربن از جو
بی‌کربن نمی‌تواند تنها از طریق کاهش انتشارهای کربن به‌دست آید؛ بنابراین، فناوری‌های انتشار منفی برای دستیابی به جهان بدون کربن مورد نیاز است. تکنیک‌های اصلی انتشار منفی که به‌طور گسترده در ادبیات مورد بحث قرار گرفته‌اند شامل جذب انرژی زیستی و ذخیره‌سازی کربن، جذب مستقیم هوا و ذخیره‌سازی کربن، بایوچار، ذخیره‌سازی کربن خاک (Fawzy et al. 2020) است. این‌ها همراه با جنگل‌کاری و بازجنگل‌کاری، بهبود هواشناسی زمینی، ساخت سدهای مرطوبی و بازسازی، افزایش قلیایی اقیانوس و تقویت اقیانوس، و همچنین روش‌های ذخیره‌سازی جایگزین مانند کربن‌سازی معدنی و استفاده از زیست‌توده در ساخت‌وساز (Fawzy et al. 2020). هر یک از این تکنیک‌ها هزینه‌ها، چالش‌ها، محدودیت‌ها و مزایای خود را دارند.

در اسکاتلند، مطالعه‌ای برای تعیین هزینه‌های انرژی و اقتصادی مرتبط با اتخاذ فناوری‌های انتشار منفی زمینی انجام شد (Alcalde et al. 2018). جذب انرژی زیستی و ذخیره‌سازی کربن، جذب مستقیم هوا، بهبود هواشناسی، ظرفیت حوضه جنگل، ذخیره‌سازی کربن خاک و تبدیل زیست‌توده به بایوچار فناوری‌های مورد بررسی بودند. از نظر اقتصادی، روش بهبود هواشناسی بیشترین هزینه را داشت؛ هزینه‌های پایین و بالا به ترتیب 25 $US/t CO2 و 1600 $US/t CO2 بود. از سوی دیگر، جذب انرژی زیستی و ذخیره‌سازی کربن و جنگل‌کاری هزینه کمتری داشتند، در حالی که بایوچار و ذخیره‌سازی کربن خاک می‌توانستند مقرون‌به‌صرفه باشند. مطالعه توصیه کرد ترکیبی از جذب انرژی زیستی و ذخیره‌سازی کربن، ذخیره‌سازی کربن خاک و فناوری‌های بهبود هواشناسی اجرا شود که پتانسیل کاهش انتشارها بین 8.3–36.8 Mt CO2 را دارد. حداکثر ظرفیت ترکیبی می‌تواند تا 89.8 % از انتشارهای سالانه اسکاتلند را حذف کند. علاوه بر این، انرژی زیستی می‌تواند از طریق فرآیندهای حرارتی‑شیمیایی که کارآمدتر از نظر زمان و نرخ تبدیل هستند یا فرآیندهای بیوشیمیایی که ترکیبات آلی فرار بیشتری تولید می‌کنند و به انرژی و دما کمتری نیاز دارند، تولید شود (Liu et al. 2022b). در مقایسه با یک فناوری انتشار منفی، ترکیب فناوری‌های مختلف انتشار منفی که به‌صورت همزمان عمل می‌کنند، بهترین نتایج را با کمترین مصرف منابع به‌دست می‌آورد.

Fuhrman et al. تأثیر فناوری‌های انتشار منفی بر منابع غذا، انرژی و آب را بررسی کردند. بر اساس این مطالعه، فناوری جذب مستقیم هوا می‌تواند تا سال 2035 با قیمت‌ها و کارایی فعلی، انتشار منفی 3 Gt CO2 yr⁻¹ را به‌دست آورد. علاوه بر این، جذب مستقیم هوا از تقاضای زمین و مشکلات بحران محصولات غذایی مرتبط با جذب انرژی زیستی و جنگل‌کاری جلوگیری می‌کند. مطالعه نتیجه‌گیری کرد که سیاست‌گذاران که به فناوری‌های انتشار منفی می‌پردازند باید پیامدهای زیست‌محیطی غیرمربوط به اقلیم را در نظر بگیرند (Fuhrman et al. 2020).

فناوری‌های انتشار منفی، از سوی دیگر، معایبی دارند. با استفاده از تابع پاسخ تکانه‌ای، مطالعه‌ای خطر نشت کربن به جو را به‌دلیل استفاده از فناوری‌های انتشار منفی بررسی کرد. نتایج نشان داد که در مقیاس‌های زمانی مختلف نشت و با فرض اینکه 80 % کربن به‌طور دائم ذخیره شود، نشت به محیط تقریباً ناچیز بود؛ یعنی 3 جزء در میلیون CO2 (Lyngfelt et al. 2019). در نتیجه، نشت احتمالاً تأثیر منفی قابل‌توجهی بر دستیابی به انتشار منفی نخواهد داشت مگر اینکه نشت به‌طور بیش از حد زیاد رخ دهد.

مطالعه دیگری نتیجه‌گیری کرد که فناوری‌های انتشار منفی هنوز برای استفاده گسترده آماده نیستند به‌دلیل عدم قطعیت در مورد فناوری‌ها، قیمت‌گذاری و پیامدهای زیست‌محیطی (Chavez 2018). بنابراین، پژوهش نتیجه‌گیری کرد که باید استانداردهای پرتفوی تجدیدپذیر، که شرکت‌های برق را ملزم می‌کند درصد خاصی از تأمین انرژی خود را با منابع تجدیدپذیر واجد شرایط تأمین کنند، برای تسریع توسعه فناوری‌های انتشار منفی ایجاد شود. اعمال سیاست مشابه در حذف کربن سرمایه‌گذاری در فناوری‌های انتشار منفی را تحریک می‌کند. به‌طور خلاصه، فناوری‌های انتشار منفی امیدواری عظیمی برای دستیابی به بی‌کربن آینده دارند؛ بنابراین، سرمایه‌گذاری، پژوهش و مقررات بیشتری برای تشویق به استقرار آن‌ها لازم است.

در نتیجه، فناوری‌های انتشار منفی می‌توانند به دستیابی به بی‌کربن کمک کنند. با این حال، هر یک از این فناوری‌ها سطوح مختلفی از سرمایه‌گذاری، شرایط عملیاتی و تقاضای انرژی را می‌طلبند که اجراکنندگان باید هنگام مقیاس‌بندی آن‌ها در نظر بگیرند. علاوه بر این، پژوهشگران باید تجزیه و تحلیل چرخه حیات جامع این فناوری‌ها را انجام دهند تا اطمینان حاصل شود که به‌صورت کارآمد و با کم‌ترین هزینه ممکن اجرا می‌شوند.

تحلیل چرخه حیات سیستم‌های بی‌کربن مختلف
تحلیل چرخه حیات روشی برای تعیین تأثیرات زیست‌محیطی یک سیستم محصول در طول دوره مفید آن است (Finnveden et al. 2009؛ Rebitzer et al. 2004). فرآیند تحلیل چرخه حیات با تدوین اهداف آغاز می‌شود و دامنه برای موجودی چرخه حیات ادامه می‌یابد، سپس با تجزیه و تحلیل تأثیرات چرخه حیات به‌پایان می‌رسد و در نهایت نتایج تفسیر و ترجمه می‌شوند (Corporation and Curran 2006). تحلیل چرخه حیات همچنین به‌طور مکرر در سیستم‌های بی‌کربن مختلف برای توصیف گازهای گلخانه‌ای و تأثیرات مرتبط با تغییرات اقلیمی به‌صورت عینی استفاده می‌شود (Osman et al. 2021). برای مثال، Wiloso et al. تأثیر موجودی بایوچار بر تحلیل چرخه حیات بایوانرژی را بررسی کردند (Wiloso et al. 2016)، Petrovic et al. تجزیه و تحلیل چرخه حیات مواد ساختمانی برای خانه‌های تک‌خانواری در سوئد را بررسی کردند (Petrovic et al. 2019) و Thonemann و Pizzol فناوری‌های جذب و استفاده از کربن در صنعت شیمیایی را تجزیه و تحلیل کردند (Thonemann and Pizzol 2019). همان‌طور که برخی کشورها اهداف بی‌کربن را تعیین کرده‌اند، تحلیل چرخه حیات برای ارزیابی سیستم‌های زیستی، ساختمانی، مواد، شیمیایی و سایر سیستم‌های بی‌کربن استفاده شده است. جدول 3 انواع مختلف سیستم‌های بی‌کربن در کشورهای مختلف و بخش‌های مختلف که از تحلیل چرخه حیات استفاده کرده‌اند را خلاصه می‌کند.

جدول 3 تحلیل چرخه حیات سیستم‌های بی‌کربن مختلف. جدول 3 کشورهای مختلفی را که روش‌های ارزیابی چرخه حیات را در سیستم‌های بی‌کربن در حوزه‌های مختلف به‌کار گرفته‌اند، بررسی می‌کند.

بی‌کربن وضعیتی است که افراد، محصولات و فعالیت‌های کشورها، شهرها، شرکت‌ها و سایر سازمان‌ها سعی می‌کنند صفر دی‌اکسید کربن منتشر کنند. انتشار خالص صفر نشان می‌دهد که فعالیت‌های آن‌ها گازهای گلخانه‌ای منتشر نمی‌کند یا از روش‌های فنی دیگر برای کربن‌زدایی انتشارها یا حذف کربن جوی استفاده می‌کند. در حالی که برنامه‌های کربن‌زدایی یک روش برای دستیابی به بی‌کربن هستند، تمام تکنیک‌های کربن‌زدایی باید از طریق ارزیابی چرخه حیات عبور کنند تا از سبز‌پوشی جلوگیری شود. علاوه بر این، پروژه‌های حذف کربن باید از منظر چرخه حیات بررسی شوند.

بر اساس جدول 3 که جزئیات پذیرش مطالعات ارزیابی چرخه حیات در سیستم‌های بی‌کربن مختلف در کشورهای مختلف و بخش‌های مختلف را نشان می‌دهد، متوجه شدیم که در حالی که اکثر کشورها پیمان پاریس را در سال 2015 برای دستیابی به بی‌کربن امضا کردند، پژوهشگران در بریتانیا، نروژ و ایتالیا پیش از آن به‌ترتیب در سال‌های 2012، 2013 و 2014 ارزیابی چرخه حیات را در بخش حمل‌ونقل، زیست‌شناسی و زهکشی به‌کار گرفته‌اند تا به بی‌کربن دست یابند. علاوه بر این، بین سال‌های 2017 و 2019، پژوهشگران از چین، ایتالیا، آلمان و سوئد مطالعاتی را بررسی کردند که روش‌های ارزیابی چرخه حیات را با سیستم‌های بی‌کربن در حوزه‌های جنگل‌داری، معماری، شیمی و علم مواد ترکیب می‌کردند. اکثر این مطالعات یک مدل، فناوری یا ماده را برای دستیابی به بی‌کربن در تمام چرخه حیات خود ارزیابی کردند. علاوه بر این، بی‌کربن یک روند قرن بیست و یکم است که می‌تواند چشم‌انداز چرخه حیات را در محیط‌های سازمانی و تصمیم‌گیری ادغام کند، اگرچه ارزیابی‌های چرخه حیات خالص هنوز به این هدف نرسیده‌اند (Finkbeiner and Bach 2021).

در نتیجه، ما متوجه شدیم که اکثر پروژه‌ها از ارزیابی چرخه حیات برای تجزیه و تحلیل فناوری‌ها یا مدل‌های بی‌کربن استفاده می‌کنند و از چشم‌انداز چرخه حیات برای ادغام در محیط‌های سازمانی و تصمیم‌گیری بهره می‌برند. تحلیل چرخه حیات کل سیستم‌ها باید از تولد تا مرگ بهبود یابد تا اطمینان حاصل شود که کل سیستم بی‌کربن است.

پایداری حاصل از بی‌کربن
بی‌کربن یک انقلاب صنعتی جدید است که بشریت با آن روبروست؛ انقلابی که به سوی آینده‌ای بدون کربن و پایدار پیش می‌رود و تأثیر عمده‌ای بر محیط زیست، جامعه و اقتصاد خواهد داشت (Fawzy et al. 2021).

تأثیر بر محیط زیست
هدف نهایی پیمان پاریس حفظ گرم شدن جهانی زیر 2 °C و سعی در محدود کردن آن به زیر 1.5 °C است (Rogelj et al. 2016). یکی از شدیدترین مشکلات زیست‌محیطی که جهان امروز با آن مواجه است، تغییرات اقلیمی است. بهره‌برداری بیش از حد از منابع غیرقابل تجدید توسط توسعه صنعتی جهانی و سایر اشکال آسیب زیست‌محیطی مانند وابستگی شدید به سوخت‌های فسیلی، جنگل‌زدایی و سوزاندن زباله‌ها منجر به افزایش گازهای گلخانه‌ای در جو شده است که در نهایت باعث تخریب زیست‌محیطی مانند افزایش دمای جهانی و ذوب یخچال‌های قطبی شمال و جنوب می‌شود (Tan and Wang 2021). اصلی‌ترین و مستقیم‌ترین مزیت دستیابی به بی‌کربن، کاهش اثرات منفی زیست‌محیطی و کند کردن سرعت افزایش دمای جهانی است. در نتیجه، دستیابی به بی‌کربن هدف حیاتی برای کشورهای مختلف امروز است و یکی از راه‌حل‌های ممکن برای مشکل تغییرات اقلیمی است (Udemba 2021).

از آنجا که هر کشور با چالش‌های زیست‌محیطی منحصر به فردی مواجه است، گام‌های آن‌ها متفاوت است، اما در نهایت همه به‌دنبال کاهش اثرات منفی زیست‌محیطی و دستیابی به بی‌کربن هستند. بنابراین، در مسیر بی‌کربن می‌توانیم توسعه اقدامات مختلفی را تشویق کنیم، از جمله آن‌چه در این مرور بررسی شد. همزمان، دستیابی به بی‌کربن به کاهش گرم شدن جهانی و حل معضل انرژی جهان کمک می‌کند و همچنین تأثیرات زیست‌محیطی مثبتی مانند بهبود کیفیت هوا، مناظر پایدارتر و بازسازی اکولوژیکی دارد (Chen 2021). بی‌کربن برای بشریت برای همزیستی هماهنگ با طبیعت و پیشرفت به سوی آینده‌ای پایدار ضروری است.

تأثیر بر جامعه
اگر جهان مجموعه‌ای از اقدامات برای کنترل گرم شدن جهانی را اجرا نکند، انسان‌ها با تخریب زیست‌محیطی مواجه خواهند شد، از جمله افزایش دمای جهانی، وقوع مکرر حوادث آب و هوایی شدید و آسیب جدی به اکوسیستم‌های زمینی و دریایی (Zou et al. 2021). اگر دمای جهانی 2 °C افزایش یابد، حدود 13 % از اکوسیستم‌های زمینی تخریب می‌شوند و بسیاری از حیوانات و گیاهان منقرض می‌شوند؛ سطح دریا حدود 36 تا 87 cm بالا می‌رود و تقریباً 95 % از صخره‌های مرجانی در خطر انقراض هستند (IPCC 2018). دستیابی به بی‌کربن فراوانی بلایای فاجعه‌بار را کاهش می‌دهد و تأثیر مستقیم آن بر جامعه حفظ نظم اجتماعی موجود است، در حالی که تأثیر غیرمستقیم آن ارتقاء تکامل جامعه انسانی است.

حوادث آب و هوایی شدید اغلب منجر به فروپاشی ساختمان‌ها، تلفات انسانی و شکست محصول می‌شوند که به تخریب زیستگاه، از دست دادن عزیزان و کمبود غذا منجر می‌شود و به‌طور جدی نظم اجتماعی موجود را تحت تأثیر قرار می‌دهد. علاوه بر این، تعداد زیادی از درختان که قطع می‌شوند، پوشش جنگلی را به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهد و بسیاری از موجودات وحشی زیستگاه خود را از دست می‌دهند که منجر به تسریع انقراض گونه‌ها و آسیب شدید به زنجیره زیستی می‌شود. فروپاشی زنجیره زیستی اکوسیستم را از بین می‌برد و در نهایت باعث می‌شود انسان‌ها نتوانند بقا یابند و ناپایداری جامعه رخ دهد. علاوه بر این، افزایش سطح دریا منجر به غرق شدن برخی کشورهای جزیره‌ای و شهرهای ساحلی می‌شود که منجر به مهاجرت گسترده انسانی و احتمال جنگ‌ها می‌شود و تهدیدی برای ثبات اجتماعی جهانی است. همان‌طور که کشورها گام‌های مختلفی به سوی بی‌کربن برمی‌دارند، بشریت با فناوری‌ها و اقدامات جدیدی مواجه می‌شود که به پیشرفت جامعه به‌طور کلی کمک می‌کند.

تأثیر بر اقتصاد
چندین ابتکار اتخاذ‌شده برای دستیابی به بی‌کربن تأثیر اقتصادی قابل‌توجهی خواهند داشت (Ji et al. 2021). تأثیر اقتصادی بی‌کربن عمدتاً به‌دلیل تغییر در مدل‌های توسعه اقتصادی، همچنین تولید و مصرف انرژی است. بی‌کربن رشد اقتصادی را به سمت توسعه سبز، کم‌کربن و پایدار بازجهت می‌دهد؛ همچنین تأثیر قابل‌توجهی بر روندهای فناوری نوظهور مانند فناوری‌های کربن‌زدایی، فناوری‌های بهره‌وری انرژی، فناوری‌های بازیافت، فناوری‌های ذخیره‌سازی انرژی سیستم‌های قدرت جدید و همچنین فناوری‌های انتشار منفی خواهد داشت. علاوه بر این، مدل‌های جدید تقریباً مطمئناً برخی فعالیت‌های اقتصادی یا کسب‌وکارها را جابجا می‌کنند؛ برای مثال، صنعت زغال‌سنگ موجود و زیرساخت‌های مرتبط، تولید، و بخش‌های خدماتی احتمالاً به‌تدریج شغل‌ها را از دست می‌دهند. از سوی دیگر، بی‌کربن ایجاد شغل در بخش‌های انرژی پاک، انرژی بدون کربن و انرژی تجدیدپذیر می‌کند که منجر به شوک‌های اقتصادی می‌شود.

ادامه پیشرفت اهداف بی‌کربن پیش‌بینی می‌شود که به‌طور قابل‌توجهی بر توسعه و بازسازی ترکیب انرژی، به‌ویژه در بخش‌های نفت، زغال‌سنگ و گاز طبیعی با انتشار کربن بالا تأثیر بگذارد. مصرف نفت تصفیه‌شده به‌تدریج در بخش نفت حذف خواهد شد؛ کشورهایی که تقاضای بالایی برای مصرف نفت خام دارند، مصرف خود را ثابت می‌بینند و سپس کاهش می‌دهند. ظرفیت تولید عقب‌مانده در بخش زغال‌سنگ به‌تدریج حذف خواهد شد؛ صنعت شیمی زغال‌سنگ، نیروگاه‌های زغال‌سنگ و سایر صنایع تبدیل زغال‌سنگ فضای توسعه محدودی خواهند داشت؛ و منابع انرژی جایگزین به‌تدریج تضعیف می‌شوند و در نهایت جایگزین استفاده از زغال‌سنگ می‌شوند. استفاده تدریجی از منابع انرژی جایگزین به‌تدریج تقاضای گاز طبیعی در بخش انرژی را کاهش می‌دهد. در همین حین، در حوزه انرژی غیرفسیلی، فناوری‌های انرژی جدید به‌طور گسترده‌ای توسعه می‌یابند و توسعه سیستم‌های قدرت جدید ادامه خواهد یافت و به‌تدریج اقتصاد مصرف انرژی جدیدی شکل می‌گیرد.

در نتیجه، تأثیرات مثبت بی‌کربن بر محیط زیست، جامعه و اقتصاد واضح است. بی‌کربن به‌طور قابل‌توجهی به معکوس کردن تخریب زیست‌محیطی که در سال‌های اخیر رخ داده کمک می‌کند و به توسعه یک محیط زیست پایدار برای نسل‌های آینده کمک می‌کند. از نظر جامعه، دستیابی به بی‌کربن به توسعه یک جامعه پایدار، رشد اجتماعی و ایجاد فناوری‌ها و اقدامات جدید کمک می‌کند. سرانجام، دستیابی به بی‌کربن تغییر در مدل‌های توسعه اقتصادی، تولید و مصرف انرژی و در نهایت ظهور یک سیستم اقتصادی جدید مبتنی بر مصرف انرژی را تشویق می‌کند.

نتیجه‌گیری
این ارزیابی جامع ادبیات به بررسی اهمیت بحرانی دستیابی به انتشار خالص صفر کربن برای حمایت از توسعه پایدار پرداخت. این کار با مرور نظام‌مند 26مین کنفرانس تغییرات اقلیمی سازمان ملل (COP) که فرصتی یک‌بار در نسل برای کاهش اثرات منفی تغییرات اقلیمی و دستیابی به بی‌کربن پس از همه‌گیری کووید‑19 بود، آغاز شد. همزمان، چهار هدف نتیجه‌گیری ارائه‌شده در 26مین COP به‌طور عمیق‌تر بررسی شد. نتایج این چهار هدف پیامدهای مثبت گسترده‌ای برای دستیابی به بی‌کربن در سطح جهانی دارند. در همین حین، این مطالعه مرور کاملی از ابتکارات جهانی برای دستیابی به بی‌کربن ارائه داد که اکثر آن‌ها سیاست‌ها یا اقداماتی هستند که توسط کشورهای خاص اجرا می‌شوند. تنها 4.5 % از 198 کشور بررسی‌شده به بی‌کربن رسیده‌اند، در حالی که اکثر کشورهای باقی‌مانده هنوز در حال برنامه‌ریزی برای این هدف هستند و اکثر آن‌ها هدفشان دستیابی به بی‌کربن پس از 2050 است.

علاوه بر این، این پژوهش به‌طور نظام‌مند به بررسی ارتباطات و هم‌افزایی‌های بین استراتژی‌های سازگاری و کاهش و مزایای مرتبط با آن‌ها پرداخت. برخی استراتژی‌های شناسایی‌شده در تحلیل ممکن است تأثیر مخربی بر هدف انتشار خالص صفر کربن داشته باشند. بررسی نشان داد که هم‌افزایی‌ها در کشورهای مختلف عقب‌مانده است. تنها یک‌چهارم از برنامه‌های تغییرات اقلیمی و ثبات سیاسی در اروپا به‌طور عمیق به بررسی هم‌افزایی‌های کاهش و سازگاری می‌پردازند. شایان ذکر است که روش‌های مختلف نقشه‌برداری انتشارهای مستقیم و غیرمستقیم کربن (مدل‌های ورودی‑خروجی، سیستم‌های فضایی، نقشه‌های GIS، فناوری LiDAR و روش LMDI‑I) و تجزیه و تحلیل نظرسنجی نظام‌مند می‌توانند برای تصمیم‌گیرندگان بسیار مفید باشند تا دقیقاً تشخیص دهند کدام مناطق شهری باید مورد توجه قرار گیرند تا سیاست‌های تغییرات اقلیمی مؤثرتری نسبت به رویکردهای کلی ارائه دهند.

علاوه بر این، این ارزیابی چندین استراتژی پایدار برای دستیابی به بی‌کربن در بخش‌های مختلف ارائه داد. گام اول انتقال از انرژی فسیلی به انرژی تجدیدپذیر و توسعه فناوری‌های کم‌کربن است. استراتژی انتقال انرژی باید به الکتریکی‌سازی خدمات انرژی، افزایش بهره‌وری انرژی و ترویج منابع انرژی تجدیدپذیر متمرکز شود. همزمان، تغییر عادات غذایی (گیاه‌خواری بیشتر، کمتر گوشت، کمتر ضایعات غذایی) می‌تواند به کاهش اثرات منفی تغییرات اقلیمی در زمینه استفاده از زمین کشاورزی، الگوهای مصرف غذا و دفع ضایعات کمک کند. بازسازی مراتع، سیستم‌های یکپارچه محصولات‑دامپروری‑جنگل، کشاورزی بدون شخم، جنگل‌کاری، تثبیت نیتروژن بیولوژیکی و بازیافت ضایعات آلی از جمله تکنیک‌های کاهش تغییرات اقلیمی هستند. اتخاذ کشاورزی کم‌کربن، تغییر رفتار مصرف‌کننده و ارتقاء ارزش ضایعات غذایی و کشاورزی گام‌های اساسی برای رسیدن به انتشار خالص صفر کربن هستند.

در زمینه ساختمان‌ها و شهرها، ساختمان‌ها باید به‌گونه‌ای طراحی شوند که در برابر خطرات طبیعی مقاوم باشند در حالی که اختلال در محیط طبیعی را به‌حداقل برسانند. شهرهای دارای سیستم‌های انرژی غیرمتمرکز و فناوری‌هایی مانند وسایل نقلیه الکتریکی، اینترنت اشیا و داده‌های بزرگ می‌توانند به‌طور قابل‌توجهی به کاهش تغییرات اقلیمی کمک کنند. کار زیادی باید برای ساخت و ساز و سازگاری ساختمان‌های موجود به‌منظور برآورده کردن اهداف و آرمان‌های بی‌کربن انجام شود. در بخش صنعتی، تشویق شرکت‌ها به تعویض سوخت به سوخت‌های زیستی به‌عنوان منبع انرژی از طریق قانون‌گذاری مناسب و مشوق‌ها استراتژی معقولی است. بی‌کربن برای صنعت در آینده می‌تواند از طریق قانون‌گذاری اقلیمی و انرژی، گسترش انرژی تجدیدپذیر غیرآب‌بر، غیرزیست‌توده و اقتصاد چرخشی، و همچنین استقرار فناوری‌های جدید مانند جذب، استفاده و ذخیره‌سازی کربن (CCUS) حاصل شود. انتقال بخش حمل‌ونقل به انرژی پاک کار دشواری است و ایجاد زنجیره تأمین هیدروژن برای وسایل نقلیه جدید، اطمینان از مدیریت ایمن تأمین هیدروژن و افزایش حمایت مالی و پژوهشی روش‌های قطعی برای ترویج تغییرات محیطی است. استفاده از فناوری‌های انتشار منفی، همان‌طور که در بیوتکنولوژی نشان داده شده است، پتانسیل ایجاد یک سیاره بدون کربن در آینده را دارد و سرمایه‌گذاری، پژوهش و قانون‌گذاری بیشتر برای ترویج راه‌حل‌های انتشار منفی لازم است.

علاوه بر این، ارزیابی‌های چرخه حیات برای تمام اقدامات کربن‌زدایی و سایر جنبه‌های سیستم‌های بی‌کربن ضروری هستند. در آینده، تجزیه و تحلیل چرخه حیات باید تقویت شود تا تعیین شود چگونه می‌توان به بی‌کربن سراسری در تمام سیستم‌ها دست یافت. دستیابی به انتشار خالص صفر کربن می‌تواند به محیط زیست، جامعه و اقتصاد سود برساند و در نتیجه توسعه پایدار جهانی را ارتقا دهد.


فهرست مجلات
دست‌نوشته‌های نویسندگان HHS
PMC3819421

دست‌نوشته نویسنده؛ در دسترس در PMC در 1 دسامبر 2014.
منتشر شده در نسخه نهایی به صورت:
PMCID: PMC3819421
NIHMSID: NIHMS508760
چکیده
گسترش اختراعات مربوط به ژن‌های انسانی، سوالات اخلاقی مهمی را در مورد تضاد بین حقوق بیماران و حقوق مالکیت فکری مطرح کرده است. با تصمیم دادگاه عالی در ژوئن 2013 که شرایط واجد شرایط بودن اختراعات ژنتیکی را تغییر داد، بررسی مجدد پیامدهای اخلاقی اختراعات ژنی به عنوان یک مفهوم ضروری است. چنین اختراعاتی، مالکیت مواد ژنتیکی را نشان می‌دهند که ممکن است دسترسی به مراقبت‌های بهداشتی را محدود کرده و پیشرفت پزشکی را مهار کند. بنابراین، اعمال نظام فعلی اختراعات به مواد ژنتیکی، حقوق بیماران را نقض می‌کند بدون اینکه به هدف اصلی نظام یعنی ترویج نوآوری دست یابد، که نشان‌دهنده نیاز به زیرساخت‌های تشویقی اصلاح‌شده است.
کلمات کلیدی: اختراعات ژنی، Myriad، اخلاق
Myriad Genetics و اختراعات ژنی
پیشرفت سریع فناوری توالی‌یابی ژن از دهه 1970، پیشرفت‌های مهمی را در دانش پزشکی، تشخیص و درمان تسهیل کرده است، اما سوالات اخلاقی را در مورد نقش چنین فناوری در عمل پزشکی نیز ایجاد کرده است (Gold & Carbone 2010). اختراعات ژنی در مرکز یکی از این معضلات قرار دارند. از زمان اعطای اولین اختراع برای یک ژن انسانی در سال 1980 (Gold & Carbone 2010)، 3000 تا 5000 ژن در ایالات متحده ثبت اختراع شده‌اند (Cook-Deegan 2008)، که حل تضاد ایجاد شده توسط این اختراعات بین حقوق بیماران و حقوق مالکیت فکری را به طور فزاینده‌ای مهم می‌کند. به ویژه، در طول دهه گذشته، اختراعات مربوط به BRCA1 و BRCA2 که توسط Myriad Genetics, Inc. و شرکت تابعه آن، Myriad Genetic Laboratories, Inc. ("Myriad") در اختیار داشتند، بحث و جدال قابل توجهی را برانگیخته است. در حالی که Myriad اولین یا تنها نهادی نبود که برای یک اختراع ژنی درخواست داد، شیوه‌های صدور مجوز و دعاوی حقوقی پیرامون اختراعات آن، به سرعت آن را در کانون توجه بین‌المللی قرار داد.
Myriad جستجوی خود را برای تعیین موقعیت کروموزومی ژن BRCA1 را در اوایل دهه 1990 آغاز کرد (Gold & Carbone 2010). بلافاصله پس از انتشار اولین مقاله شرکت در مورد BRCA1 در سال 1994، برای اختراعاتی که ژن و 47 نوع توالی را پوشش می‌داد، درخواست داد (Gold & Carbone 2010). دو سال بعد، Myriad درخواست‌های مشابهی را برای BRCA2 ثبت کرد و حق جلوگیری از استفاده دیگران از اطلاعات توالی که جمع‌آوری کرده بود را برای غربالگری، تشخیص یا توسعه درمان‌ها مطالبه کرد (Gold & Carbone 2010). دعاوی حقوقی بعدی منجر به اصلاحاتی در اختراعات شده است، که تعدادی از آن‌ها دامنه اختراعات Myriad را به پوشش جهش‌های ژنی خاصی که در اختراعات ذکر شده‌اند و تشخیص این انواع، به جای انواع BRCA به طور کلی، کاهش دادند (Gold & Carbone 2010). در حالی که دادگاه‌های ایالات متحده به طور کلی در طول سال‌ها قابلیت قانونی اختراعات ژن‌های انسانی را تأیید کرده‌اند (Lever 2001)، آخرین نظر دادگاه عالی ایالات متحده تمایزی بین اختراعات ژنی که DNA مکمل مصنوعی را پوشش می‌دهند و آن‌هایی که مربوط به جداسازی ژن‌های خاص هستند، قائل شد. دادگاه تصمیم گرفت که تنها مورد اول واجد شرایط اختراع است، زیرا مورد دوم یک کشف، نه یک اختراع است (Association for Molecular Pathology [AMP] v. Myriad 2013). با این حال، به جای بحث در مورد جزئیات پشت شیمی جداسازی و دستکاری DNA، ممکن است مفیدتر باشد که پیامدهای اخلاقی اختراعات ژنی را به عنوان یک مفهوم کلی در نظر بگیریم. از این دیدگاه، پرونده Myriad بر نیاز به یک نظام تشویقی اخلاقی‌تر از نظام فعلی اختراعات تأکید می‌کند، زیرا اگرچه مشوق‌ها برای تحقیق و توسعه برای پیشرفت پزشکی مهم هستند، اختراعات ژنی حقوق بیماران را برای دسترسی به اطلاعات و درمان‌های بالقوه نجات‌بخش نقض می‌کنند.
حقوق مالکیت
با فرض اینکه اختراعات نوعی مالکیت فکری هستند و مالکیت مالکیت فکری مشابه مالکیت مالکیت فیزیکی است، اختراعات ژنی سوالات متعددی را در مورد تخصیص مالکیت ایجاد می‌کند. اولاً، از آنجایی که توالی‌های DNA به طور طبیعی رخ می‌دهند، استدلال می‌شود که ژن‌ها باید در حوزه عمومی باشند تا در مالکیت افراد یا شرکت‌ها قرار گیرند (Lever 2001). به عنوان مثال، ستارگان قابل اختراع نیستند زیرا آن‌ها کشف هستند، نه اختراعاتی که بتوان یک فرد واحد آن‌ها را ادعا کند (Macer 2002). استدلال مشابه این است که ژن‌ها نیز نباید واجد شرایط اختراع باشند.
با این حال، از نظر اساسی‌تر، ژن‌ها می‌توانند به عنوان بخشی طبیعی از انسان در نظر گرفته شوند و بنابراین از نظر اخلاقی نادرست است که آن‌ها را به عنوان دارایی در نظر گرفت (Ratcliffe 2011). در واقع، اعلامیه جهانی در مورد ژنوم انسانی و حقوق بشر، که توسط مجمع عمومی سازمان ملل متحد در سال 1998 تصویب شد، بیان می‌کند که «ژنوم انسانی در حالت طبیعی خود نباید منجر به سود مالی شود» (UNESCO 1997، ص. 43). در حالی که می‌توان استدلال کرد که DNA جدا شده با DNA in vivo «در حالت طبیعی» (UNESCO 1997، ص. 43) یکسان است یا خیر، این بحث نادیده می‌گیرد هدف اصلی اعلامیه - برای محافظت از حقوق بشر و استفاده از ژنوم انسانی (Macer 2002). از آنجایی که بخشی از توجیه برای اختراع ژن‌ها این است که توالی‌های ژنی حاوی اطلاعات مفیدی هستند، این اختراعات به طور استدلالی ژن‌ها را به عنوان یک «تجسم فیزیکی اطلاعات بیولوژیکی» (AMP v. USPTO 2010، ص. 185) و نه صرفاً یک موجودیت شیمیایی در نظر می‌گیرند. به این ترتیب، آن‌ها بخشی از ترکیب انسان هستند و تخصیص مالکیت به یک فرد یا نهاد خاص، حقوق بشر را نقض می‌کند.
در نهایت، با بازگشت به فرض اختراعات ژنی به عنوان نوعی مالکیت فکری، مهم است که توجه داشته باشیم که حقوق مالکیت فکری لزوماً حقوق طبیعی نیستند. طبق جان لاک، حق مالکیت یک حق اساسی انسانی است. با این حال، حقوق مالکیت به طور متفاوتی در کشورهای مختلف تعریف می‌شوند، ممکن است با سایر حقوق طبیعی مانند حق زندگی در تضاد باشند و حتی دیگران را از حق مالکیت محروم کنند (Schroeder & Singer 2011). این استدلال‌ها نشان می‌دهند که حقوق مالکیت حقوق طبیعی نیستند و حقوق طبیعی مانند حق زندگی باید بر مالکیت فکری، از جمله اختراعات ژنی، اولویت داشته باشند.
دسترسی به مراقبت
در اخلاق پزشکی، اصل عدالت استدلال می‌کند که هر فرد باید به بهترین مراقبت‌های موجود دسترسی برابر داشته باشد، به ویژه زمانی که عدم مراقبت، حق طبیعی فرد به زندگی را به خطر می‌اندازد. اینکه آیا آزمایش‌های ژنتیکی باید در همه مواردی که از نظر بالینی نشان داده شده است انجام شود و آیا شرکت‌ها باید بتوانند آزمایش‌ها را مستقیماً به مصرف‌کنندگان بازاریابی کنند، مسائل اخلاقی مرتبط اما جداگانه‌ای هستند. در اینجا، سوال در مورد دسترسی به آزمایش‌های تشخیصی در صورت وجود سود بالینی کافی و تمایل فرد به انجام آزمایش است. اختراعات موجودیت‌های قانونی هستند که برای پاداش دادن به مخترعان برای زمان و منابعی که سرمایه‌گذاری می‌کنند، با اعطای حقوق انحصاری به اختراع برای یک دوره زمانی مشخص، اغلب بیست سال (Gold & Carbone 2010)، طراحی شده‌اند. یک مشکل عمده با اختراعات ژنی، پتانسیل آن‌ها برای محدود کردن دسترسی بیمار به تشخیص مناسب است.
افرادی که جهش BRCA1/2 دارند، خطر تجمعی مادام العمر 40 تا 80 درصد برای سرطان سینه و 16 تا 40 درصد برای سرطان تخمدان در مقایسه با 12.7 و 1.4 درصد در جمعیت عمومی را تجربه می‌کنند (Gold & Carbone 2010). غربالگری مفید است زیرا درمان‌های پیشگیرانه و نظارت افزایش یافته برای کسانی که آزمایش آن‌ها مثبت است در دسترس است. با اختراع Myriad بر روی ژن‌های BRCA1/2 همراه با شیوه‌های صدور مجوز انحصاری آن، آزمایش‌ها برای ژن‌های BRCA1/2 بین 395 تا 2400 دلار در زمان انتشار آن‌ها در سال 1996 قیمت‌گذاری شدند (Gold & Carbone 2010). بدون رقابت، شرکت هیچ انگیزه‌ای برای کاهش قیمت‌ها نداشت. هزینه‌های تشخیصی بالا، دسترسی برخی از بیماران به آزمایش را محدود می‌کند، اما همچنین می‌تواند تعداد یا کیفیت خدمات ارائه شده توسط بیمارستان را کاهش دهد، زیرا آزمایشگاه‌های بیمارستانی بخش زیادی از هزینه تشخیص‌های برون‌سپاری‌شده را جذب می‌کنند، زمانی که بیمه به طور کامل هزینه‌ها را پوشش نمی‌دهد (Merz & Cho 2005).
شاید اختراعات ذاتاً مانع دسترسی بیمار به مراقبت نباشند و شیوه‌های صدور مجوز سخاوتمندانه بتوانند این مشکل را کاهش دهند. در آزمایش‌های ژنتیکی فیبروز کیستیک، به عنوان مثال، اختراعات ژنی به طور گسترده‌تر از ژن‌های BRCA مجاز شده‌اند و مطالعات نشان داده‌اند که وجود یک اختراع ژنی به نظر نمی‌رسد دسترسی بیمار به آزمایش‌های جهش فیبروز کیستیک را مختل کند (Chandrasekharan, Heaney, James, Conover, & Cook-Deegan 2010). هیچ تفاوتی در دسترسی در سرطان روده بزرگ نیز مشاهده نشده است، که به طور مشابه کمتر به طور انحصاری مجاز شده است و قیمت آزمایش‌های ژنتیکی برای سرطان روده بزرگ با آزمایش‌های BRCA1/2 قابل مقایسه است (Cook-Deegan et al. 2010). از سوی دیگر، هنگامی که ژن مرتبط با هموکروماتوز ارثی اختراع شد، 26 درصد کاهش در تعداد آزمایشگاه‌هایی که آن را آزمایش می‌کنند وجود داشت، که نشان می‌دهد اختراعات ژنی بی‌اثر نیستند (Cho 2010). در واقع، شرکت‌هایی مانند Genetics and IVF Institute و Genetic Diagnostic Laboratory دانشگاه پنسیلوانیا در زمان بازاریابی اولین آزمایش‌های Myriad، آزمایش‌های BRCA1/2 را انجام می‌دادند و Myriad نامه‌های توقف و منع را به هر دو شرکت ارسال کرد و حقوق اختراع خود را تأیید کرد (Gold & Carbone 2010; AMP v. Myriad 2013). از آنجایی که تضاد منافع بالقوه‌ای بین منافع مالی یک شرکت و دسترسی بیماران به مراقبت وجود دارد، به نظر می‌رسد که پایه‌گذاری دسترسی به تشخیص و درمان بر اساس شیوه‌های یک شرکت خاص در مورد شدت اختراع و صدور مجوز، از نظر اخلاقی نادرست باشد.
تحقیق و توسعه
علاوه بر محدود کردن دسترسی فوری به مراقبت‌های بهداشتی، اختراعات ژنی ممکن است تحقیق و توسعه تشخیص و درمان نسل بعدی را مختل کرده و مراقبت‌های آینده بیمار را به خطر بیندازد. قبل از تصمیم دادگاه عالی در ژوئن 2013 مبنی بر اینکه DNA جدا شده واجد شرایط اختراع نیست (AMP v. Myriad 2013)، از نظر فنی غیرقانونی بود که محققان یک ژن دارای اختراع را مطالعه کرده و تشخیص یا درمان‌های جدیدی را توسعه دهند، زیرا بیشتر تحقیقات ژنتیکی نیاز به جداسازی DNA دارد (Gold & Carbone 2010). توالی‌یابی کل ژنوم نسل بعدی برای اهداف تشخیصی، به عنوان مثال، می‌توانست چندین اختراع را نقض کند. با این حال، تصمیم دادگاه ژوئن 2013 بیان می‌کند که cDNA، نسخه‌ای از ژن که فقط شامل مناطق کدگذاری پروتئین است، واجد شرایط اختراع است، علیرغم اینکه cDNA از توالی‌های mRNA طبیعی به دست می‌آید (AMP v. Myriad 2013). از آنجایی که cDNA به طور گسترده در تحقیقات بیولوژیکی استفاده می‌شود، این شرط هنوز یک شرط قابل توجه است. بنابراین، اگرچه سوال در مورد اینکه آیا فناوری‌های خاص حقوق اختراع را نقض می‌کنند یا خیر، عمدتاً یک مسئله حقوقی تعریف اختراع است (Price 2012)، مسائل اخلاقی به دلیل عدم اطمینان در مورد اینکه آیا حقوق اختراع علیه محققان پیگیری می‌شود یا خیر، ایجاد می‌شود که ممکن است برخی را از پیگیری تحقیقات در این زمینه منصرف کند و ورود تشخیص و درمان‌های جدید به کلینیک را کند کند (Gold & Carbone 2010).
در طول تاریخ، تحقیقات دانشگاهی یک منطقه خاکستری بوده است و بیشتر دانشمندان با «ساده نادیده گرفتن» اختراعات مربوط به ابزارهای تحقیق، از آن‌ها عبور می‌کنند (Gold & Carbone 2010، ص. S44). Myriad، به عنوان مثال، ادعا می‌کند که کاملاً از تحقیق حمایت می‌کند و قصد ندارد پیگیری دعاوی حقوقی را داشته باشد. آن‌ها همچنین آزمایش‌هایی را به محققان NIH و محققان با بودجه NIH با تخفیف یا به قیمت تمام شده ارائه می‌دهند و وجود بیش از 6000 مقاله در PubMed در مورد ژن‌های BRCA نشان می‌دهد که تحقیق به طور کامل توسط اختراع Myriad متوقف نشده است (Gold & Carbone 2010). با این حال، واقعیت این است که اختراعات هنوز محدودیت‌هایی ایجاد می‌کنند. اکثریت آزمایشگاه‌های ژنتیک حداقل یک اختراع ژنی علیه آن‌ها ادعا شده است، حتی اگر دارندگان اختراع مانند Myriad اغلب مایل به اعطای نوعی مجوز یا قیمت تخفیف‌خورده برای استفاده تحقیقاتی هستند (Merz & Cho 2005). علاوه بر این، تحقیق محدود به پروژه‌های با بودجه دولتی نیست و محدودیت‌های تحقیق مبتنی بر صنعت می‌تواند به طور قابل توجهی پیشرفت در یک زمینه را کند کند.
طرف دیگر استدلال این است که نظام اختراعات در واقع تحقیق و توسعه را ترویج می‌کند. در ازای حمایت قانونی ارائه شده توسط یک اختراع، دارندگان اختراع ملزم به افشای جزئیات اختراع خود هستند و اختراعات ممکن است با مجبور کردن مخترعان به یافتن راه‌های جدید برای حل یک مشکل، نوآوری را ترویج کنند (Merz & Cho 2005). علاوه بر این، انحصار ممکن است به شرکت‌های تشخیصی مانند Myriad اجازه دهد تا پایگاه‌های داده جامع را جمع‌آوری کنند یا بودجه‌ای را برای کشف دارو و کارآزمایی‌های بالینی آینده ایجاد کنند. در واقع، دومی بخشی از مدل تجاری Myriad بود و تا سال 2010، تجارت تشخیصی آن هنوز به تنهایی سودآور نشده بود (Gold & Carbone 2010).
در حالی که به اشتراک‌گذاری اطلاعات مورد نیاز توسط اختراعات برای پیشرفت پزشکی مهم است، مشکل این است که اختراعات لزوماً تلاش را پاداش نمی‌دهند و اغلب عامل محرک تحقیق در یک زمینه خاص نیستند. در واقع، تحقیقات نشان می‌دهد که نوع‌دوستی یا علایق علمی اغلب محققان را بیشتر از اختراعات برمی‌انگیزد (Lever 2001; Chandrasekharan 2010). در مورد جستجوی ژن‌های BRCA، به عنوان مثال، محققان در le Centre de recherché du CHUL در کبک و موسسه سرطان در توکیو در جستجوی توالی BRCA1 درگیر بودند، اما Myriad حقوق اختراع انحصاری را ادعا کرد. اختراع BRCA2 نیز داستان مشابهی داشت که بیش از 40 محقق در چندین موسسه در سراسر جهان در تحقیقاتی که منجر به توالی‌یابی و توسعه تشخیص شد، مشارکت داشتند (Gold & Carbone 2010). بنابراین، توالی‌یابی ژن‌های BRCA1/2 نتیجه سال‌ها کار تیمی از محققان در چندین موسسه بود، اگرچه بیشتر اختراعات به Myriad اعطا شد.
علاوه بر این، دارندنده اختراع ملزم به به اشتراک گذاشتن داده‌هایی که جمع‌آوری می‌کند نیست. این یک نگرانی خاص در مورد Myriad است - هنگامی که Myriad برای اولین بار تحقیقاتی را در مورد ژن‌های BRCA آغاز کرد، هم بودجه عمومی و هم خصوصی برای شناسایی ژن‌ها دریافت کرد (Gold & Carbone 2010). از آنجایی که منابع عمومی برای این تحقیق استفاده شده است، استدلال می‌شود که داده‌های تولید شده و شاید حتی محصولات تشخیصی ایجاد شده باید برای استفاده عمومی در دسترس باشند. در واقع، بسیاری از اختراعات ژنی محصول تحقیقات با بودجه دولتی و غیرانتفاعی هستند تا سود اختراع از سایر محصولات (Chandrasekharan 2010). در نهایت، در حالی که جمع‌آوری داده‌ها و انحصار ممکن است برای تحقیق مفید باشد زیرا افزونگی را کاهش می‌دهد، همچنین خطر کاهش تعداد رویکردهایی را که محققان با آن به یک سوال نزدیک می‌شوند، کاهش می‌دهد و به طور کلی پیشرفت تحقیق در یک زمینه را کند می‌کند.
در مورد Myriad، محدودیت‌های بالقوه در تحقیق و توسعه یک نگرانی اخلاقی است زیرا بر کیفیت و در دسترس بودن مراقبت از بیمار تأثیر می‌گذارد. بیمارانی که به آزمایش دسترسی ندارند یا نتایج آزمایش آن‌ها منفی کاذب است، ممکن است فرصتی برای درمان پیشگیرانه و نظارت نداشته باشند. تشخیص‌های نسل بعدی، از جمله توالی‌یابی کل ژنوم، می‌تواند شانس این وضعیت را کاهش دهد (Price 2012). حتی برای بیمارانی که مراقبت تشخیصی دریافت می‌کنند، تحقیقات در مورد درمان‌های جدید می‌تواند نتایج را تغییر دهد. ماستکتومی یا تخمدان‌برداری پیشگیرانه برای زنانی که جهش دارند در دسترس است و مزایای متوسطی را نشان داده است، اما این روش‌ها خطرات بالایی دارند و فاقد مزایای قطعی هستند، زیرا نمی‌توان خطر سرطان را به طور کامل از بین برد (Bermejo-Perez, Marquez-Calderon, & Llanos-Mendez 2007). برای کسانی که سرطان‌های جهش‌یافته BRCA1/2 دارند، درمان‌های هدفمند مانند مهارکننده‌های PARP اکنون در دسترس هستند اما هنوز به تحقیقات قابل توجهی نیاز دارند (Rios & Puhalla 2011). بنابراین، اختراعات BRCA بر کیفیت مراقبت در دسترس برای بیماران فعلی و آینده تأثیر می‌گذارد.
کارایی اختراعات ژنی
هنگام در نظر گرفتن اخلاق اختراعات ژنی، مهم است که به یاد داشته باشیم که یک هدف اساسی از نظام اختراعات تشویق نوآوری است و هدف نوآوری زیست‌محیطی، بهبود سلامت انسان است. بنابراین، در حالی که مهم است که حقوق مخترعان را محافظت کرد، حفظ دسترسی بیماران به تشخیص و درمان نیز بسیار مهم است. اگرچه اختراعات به طور خودکار دسترسی بیماران به مراقبت را مسدود نمی‌کنند، اختراعاتی که مالکیت ژن‌ها را به افراد یا شرکت‌ها واگذار می‌کنند، موانع بالقوه‌ای برای دسترسی ایجاد می‌کنند. مهم است که پیامدهای این موانع را در نظر بگیریم - برای Myriad، موانع عمدتاً برای مراقبت‌های تشخیصی و تشخیص و درمان‌های آینده است، اما برای سایر اختراعات ژنی، موانع می‌توانند دسترسی مستقیم به درمان‌های نجات‌بخش باشند.
علیرغم مشکلات نظام اختراعات، لغو کامل آن راه حل کاملی نیست زیرا نقشی در ترویج نوآوری دارد. راه حل‌های امکان‌پذیرتر شامل اختراعات به طور دقیق‌تر تعریف شده (Soini, Ayme, & Matthijs 2008; Macer 2002)، فرآیندهای بررسی اختراع شامل اخلاق‌دانان (Macer 2002) یا شاید یک نظام تشویقی جدید برای تحقیق و توسعه به طور کلی است. یک نظام تشویقی جدید یک راه حل جذاب است که می‌تواند به طور همزمان مشکل مالکیت ژن‌ها را حل کند و در عین حال دسترسی به مراقبت و ترویج تحقیق و توسعه را تضمین کند. چالش اصلی در تدوین آن و تغییرات زیرساختی لازم برای امکان‌پذیر کردن آن است. حتی با وجود این چالش‌ها، واضح است که نظام فعلی اختراعات معضلات اخلاقی عمده‌ای را هنگام اعمال بر روی ژن‌های انسانی ایجاد می‌کند. سوال این است که آیا یک نظام اختراع اخلاقی‌تر امکان‌پذیر است و آیا این نظام فقط بر ژن‌های انسانی یا ژن‌هایی که پروتئین‌های مولکولی کوچک را رمزگذاری می‌کنند، ترکیبات طبیعی، تمام تشخیص‌ها و درمان‌ها یا شاید تمام محصولات قابل اختراع اعمال می‌شود.
تشکر و قدردانی
Yun-Han Huang از طریق یک کمک آموزشی از برنامه آموزش دانشمند پزشکی موسسه ملی سلامت تحت شماره جایزه T32GM07739 به برنامه MD-PhD Tri-Institutional Weill Cornell/Rockefeller/Sloan-Kettering حمایت شد. محتوای این مقاله به طور کامل مسئول نویسنده است و لزوماً منعکس کننده نظرات رسمی موسسات ملی بهداشت نیست.
زندگینامه
•
Yun-Han Huang، B.S.، دانشجوی سال دوم MD-PhD در برنامه Tri-Institutional Weill Cornell/Rockefeller/Sloan-Kettering است. در تحقیقات کارشناسی خود، او مسیرهای سیگنالینگ آسیب DNA و پلی (ADP-ریبوز) را در آزمایشگاه‌های دکتر پل چنگ (MIT) و دکتر جنت هال (Institut Curie) مطالعه کرد و همچنان به تحقیقات سرطان علاقه‌مند است.
منابع

Association for Molecular Pathology et al v. Myriad Genetics, Inc., et al, No. 12-398 (U.S. June 13, 2013) Retrieved from http://www.supremecourt.gov/
Association for Molecular Pathology et al. v. United States Patent and Trademark Office et al. 702 F.Supp.2d 181 (S.D. New York 2010)
Bermejo-Perez ML, Marquez-Calderon S, Llanos-Mendez A. Effectiveness of preventive interventions in BRCA1/2 gene mutation carriers: a systematic review. Int. J. Cancer. 2007;121(2):225–231. [PubMed] [Google Scholar]
Chandrasekharan S, Heaney C, James T, Conover C, Cook-Deegan R. Impact of gene patents and licensing practices on access to genetic testing for cystic fibrosis. Genetics in Medicine. 2010;12(4):S194–S211. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
Cho M. Patently unpatentable: implications of the Myriad court decision on genetic diagnostics. Trends in Biotechnology. 2010;28(11):548–551. doi: 10.1016/j.tibtech.2010.08.005. [PMC free article] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
Cook-Deegan R. Gene Patents. In: Crowley M, editor. From Birth to Death and Bench to Clinic: The Hastings Center Bioethics Briefing Book for Journalists, Policymakers, and Campaigns. Garrison, NY: The Hastings Center; 2008. pp. 69–72. Retrieved from http://www.thehastingscenter.org/ [Google Scholar]
Cook-Deegan R, DeRienzo C, Carbone J, Chandrasekharan S, Heaney C, Conover C. Impact of gene patents and licensing practices on access to genetic testing for inherited susceptibility to cancer: Comparing breast and ovarian cancers with colon cancers. Genetics in Medicine. 2010;12(4):S15–S38. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
Gold ER, Carbone J. Myriad Genetics: In the eye of the policy storm. Genetics in Medicine. 2010;12(4):S39–S70. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
Lever A. Ethics and the patenting of human genes. The Journal of Philosophy, Science & Law. 2001;1 Retrieved from http://jpsl.org/ [Google Scholar]
Macer DRJ. Patent or perish? An ethical approach to patenting human genes and proteins. The Pharmacogenomics Journal. 2002;2:361–366. [PubMed] [Google Scholar]
Merz JF, Cho MK. What are gene patents and why are people worried about them? Community Genetics. 2005;8(4):203–208. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
Price WN. Unblocked future: why gene patents won’t hinder whole genome sequencing and personalized medicine. Cardozo Law Review. 2012;33(4):1601–1631. Retrieved from http://www.cardozolawreview.com/ [Google Scholar]
Ratcliffe S. The ethics of genetic patenting and the subsequent implications on the future of health care. Touro Law Review. 2011;27(2):435–460. Retrieved from http://digitalcommons.tourolaw.edu/lawreview/ [Google Scholar]
Rios J, Puhalla S. PARP inhibitors in breast cancer: BRCA and beyond. Oncology. 2011;25(11):1013. Retrieved from http://www.cancernetwork.com/ [PubMed] [Google Scholar]
Schroeder D, Singer P. Access to life-saving medicines and intellectual property rights: an ethical assessment. Cambridge Quarterly of Healthcare Ethics. 2011;20(2):279–289. doi: 10.1017/S0963180110000939. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
Soini S, Ayme S, Matthijs G. Patenting and licensing in genetic testing: ethical, legal and social issues. European Journal of Human Genetics. 2008;16:S10–S50. [PubMed] [Google Scholar]
UNESCO. Universal Declaration on the Human Genome and Human Rights (Session 29/Resolution 16) Paris, France: UNESCO; 1997. Retrieved from http://www.unesco.org/ [Google Scholar]