با رشد روزافزون بلاکچین و ارزهای دیجیتال، چالش‌های زیست‌محیطی مرتبط با این فناوری نیز بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. شبکه‌های بزرگی مثل بیت‌کوین و نسخه قدیمی اتریوم به دلیل استفاده از الگوریتم اثبات کار (PoW)، مصرف برق بسیار بالایی دارند. همین موضوع باعث افزایش تولید گازهای گلخانه‌ای، استفاده بی‌رویه از منابع طبیعی و تولید زباله‌های الکترونیکی شده است. در این مقاله، ابتدا چالش‌های زیست‌محیطی بلاکچین‌های سنتی را بررسی می‌کنیم و سپس به پروژه‌های پیشرو در حوزه بلاکچین سبز، ویژگی‌های این شبکه‌ها، کاربردهای آنها و چالش‌های پیش رو می‌پردازیم.
چالش‌های زیست‌محیطی و مصرف انرژی در بلاکچین‌ها
در سال‌های اخیر، با افزایش استفاده از بیت‌کوین و سایر ارزهای دیجیتال، مصرف برق استخراج ارزهای دیجیتال به شدت افزایش یافته و نگرانی‌های زیادی درباره تأثیرات آن بر محیط زیست به وجود آمده است. برخی مطالعات نشان می‌دهند که مصرف برق سالانه شبکه بیت‌کوین به‌اندازه مصرف برق کل یک کشور مانند آرژانتین است. این موضوع سؤالات مهمی را مطرح می‌کند: آیا این میزان مصرف انرژی منطقی است؟ آیا راهی برای کاهش آن وجود دارد؟ و آیا می‌توان بین پیشرفت فناوری و حفظ محیط زیست تعادل ایجاد کرد؟
برای پاسخ به این پرسش‌ها، ابتدا باید چالش‌های اصلی مصرف انرژی در بلاکچین‌ها را بررسی کنیم.
نقش الگوریتم اثبات کار (PoW) در مصرف انرژی بالا
بیشتر بلاکچین‌های اولیه، مانند بیت‌کوین و نسخه قدیمی اتریوم، از الگوریتم اثبات کار (Proof of Work – PoW) برای تأمین امنیت شبکه و تأیید تراکنش‌ها استفاده می‌کردند. این الگوریتم به شکلی طراحی شده که ماینرها (استخراج‌کنندگان) برای حل مسائل پیچیده ریاضی رقابت کنند تا بتوانند یک بلاک جدید به زنجیره اضافه کنند.
برای انجام این محاسبات پیچیده، ماینرها از دستگاه‌های قدرتمندی مانند ASIC و کارت‌های گرافیکی پرقدرت استفاده می‌کنند که به‌طور شبانه‌روزی روشن هستند و مقدار زیادی برق مصرف می‌کنند. این روند، اگرچه امنیت بالایی به شبکه می‌دهد، اما باعث مصرف بی‌رویه انرژی و تولید گرمای زیاد می‌شود. به همین دلیل، بسیاری از منتقدان می‌گویند که مدل PoW از نظر زیست‌محیطی پایدار نیست و نیاز به روش‌های جایگزین دارد.
تأثیر استخراج ارزهای دیجیتال بر محیط زیست
مصرف بالای برق تنها یک بخش از مشکل است. اکثر برق مصرف‌شده برای استخراج ارزهای دیجیتال، از منابع سوخت فسیلی تأمین می‌شود. این یعنی تولید کربن دی‌اکسید و آلودگی بیشتر برای محیط زیست. در برخی کشورها، مزارع ماینینگ از نیروگاه‌های زغال‌سنگی استفاده می‌کنند که از آلاینده‌ترین منابع انرژی محسوب می‌شود.
به عنوان مثال، چین تا سال ۲۰۲۱ یکی از بزرگ‌ترین مراکز استخراج بیت‌کوین بود و مزارع استخراج زیادی در مناطق زغال‌سنگی این کشور فعالیت می‌کردند. بعد از ممنوعیت ماینینگ در چین، بسیاری از این مزارع به کشورهایی مانند قزاقستان و آمریکا منتقل شدند، اما همچنان بخش بزرگی از برق مصرفی آنها از منابع آلاینده تأمین می‌شود.
نگرانی‌های مربوط به هدررفت انرژی و افزایش هزینه‌ها
ماینینگ نه‌تنها محیط زیست را تحت تأثیر قرار می‌دهد، بلکه هزینه‌های زیادی نیز به دنبال دارد. با افزایش سختی استخراج، ماینرها مجبورند از تجهیزات پیشرفته‌تر و مصرف برق بیشتری استفاده کنند. این موضوع باعث افزایش هزینه‌های عملیاتی و همچنین تأثیرات منفی بر شبکه‌های برق محلی می‌شود.
در برخی مناطق، استخراج ارز دیجیتال باعث قطع برق یا افزایش قیمت برق برای شهروندان شده است. به عنوان مثال، در ایران و قزاقستان، فعالیت‌های گسترده ماینینگ منجر به قطعی برق و بحران انرژی شده‌اند. در چنین شرایطی، بسیاری از دولت‌ها مجبور شدند محدودیت‌هایی برای استخراج ارزهای دیجیتال اعمال کنند.
تأثیرات زیست‌محیطی بلاکچین‌ها
مصرف بالای انرژی در بلاکچین فقط به هزینه‌های اقتصادی محدود نمی‌شود، بلکه اثرات جدی بر محیط زیست دارد. بسیاری از بلاکچین‌ها، به‌ویژه آن‌هایی که از الگوریتم اثبات کار (PoW) استفاده می‌کنند، به دلیل نیاز به محاسبات پیچیده، مصرف برق بسیار بالایی دارند. این مسئله نه‌تنها موجب افزایش انتشار گازهای گلخانه‌ای می‌شود، بلکه منابع طبیعی را تحت فشار قرار داده و مقدار زیادی زباله الکترونیکی تولید می‌کند. در ادامه، این چالش‌ها را بررسی می‌کنیم.
تولید گازهای گلخانه‌ای و گرمایش جهانی
یکی از مهم‌ترین نگرانی‌های مربوط به مصرف انرژی بلاکچین‌ها، افزایش انتشار گازهای گلخانه‌ای است. بسیاری از مزارع استخراج ارز دیجیتال، به‌ویژه در کشورهایی مانند چین، قزاقستان، ایران و آمریکا، برق خود را از نیروگاه‌های زغال‌سنگی یا سوخت‌های فسیلی تأمین می‌کنند. این نوع انرژی، مقدار زیادی دی‌اکسید کربن (CO2) تولید می‌کند که مستقیماً به گرمایش جهانی دامن می‌زند.
استفاده زیاد از منابع طبیعی (آب و برق)
برای خنک نگه داشتن دستگاه‌های ماینینگ، از سیستم‌های خنک‌کننده قدرتمند استفاده می‌شود. این سیستم‌ها نه‌تنها برق زیادی مصرف می‌کنند، بلکه مقدار زیادی آب هم نیاز دارند. در واقع، دستگاه‌های ماینینگ به دلیل پردازش سنگین، گرمای زیادی تولید می‌کنند. اگر این گرما مدیریت نشود، عملکرد دستگاه کاهش یافته و حتی ممکن است باعث خرابی آن شود. در برخی مناطق که از سیستم‌های خنک‌کننده آبی استفاده می‌شود، مصرف بالای آب برای خنک کردن مزارع ماینینگ، فشار زیادی بر منابع آب محلی وارد می‌کند. در کشورهایی که با کمبود آب مواجه هستند، این مسئله می‌تواند بحران‌زا باشد.
تولید زباله‌های الکترونیکی
یکی از مشکلات کمتر شناخته‌شده بلاکچین‌ها، میزان بالای زباله‌های الکترونیکی ناشی از استخراج ارزهای دیجیتال است. دستگاه‌های ماینینگ معمولاً عمر کوتاهی دارند، زیرا سخت‌افزار آنها دائماً تحت فشار پردازش‌های سنگین است. طبق برخی مطالعات، شبکه بیت‌کوین سالانه بیش از ۳۰ هزار تُن زباله الکترونیکی تولید می‌کند. این رقم تقریباً معادل زباله الکترونیکی تولیدشده توسط کشورهایی مانند هلند است.
پروژه‌های جدید در حوزه بلاکچین سبز
با افزایش نگرانی‌ها درباره تأثیرات زیست‌محیطی بلاکچین‌های سنتی، پروژه‌های جدیدی شکل گرفته‌اند که هدفشان کاهش مصرف انرژی و استفاده بهینه از منابع طبیعی است. این پروژه‌ها که به بلاکچین‌های سبز (Green Blockchain)معروف هستند، با روش‌های نوآورانه تلاش می‌کنند ردپای کربنی بلاکچین را به حداقل برسانند. برخی از مهم‌ترین پروژه‌های بلاکچین سبز عبارتند از:
- Algorand: این شبکه از الگوریتم اثبات سهام خالص (Pure Proof of Stake – PPoS) استفاده می‌کند. مصرف انرژی آن بسیار پایین است و حتی ادعا کرده که کربن منفی دارد، یعنی بیش از آنچه مصرف می‌کند، به محیط زیست انرژی پاک برمی‌گرداند.
- Chia: این بلاکچین از یک روش جدید به نام اثبات فضا و زمان (Proof of Space and Time) استفاده می‌کند که در آن به جای قدرت پردازشی بالا، از فضای خالی هارد دیسک‌ها برای تأیید تراکنش‌ها استفاده می‌شود. این روش مصرف برق بسیار کمتری دارد.
- Hedera Hashgraph: این شبکه از فناوری گراف جهت‌دار غیرمدور (DAG) استفاده می‌کند که سرعت بالاتر، مصرف انرژی کمتر و مقیاس‌پذیری بهتری دارد.
- Cardano: این پروژه از اثبات سهام (PoS) استفاده می‌کند و یکی از پایدارترین بلاکچین‌ها از نظر مصرف انرژی است. در واقع، کاردانو به تحقیقات علمی و توسعه پایدار اهمیت زیادی می‌دهد.
این پروژه‌ها نشان می‌دهند که می‌توان امنیت و سرعت بلاکچین را حفظ کرد و همزمان مصرف انرژی و تأثیرات زیست‌محیطی را کاهش داد.
ویژگی‌های بلاکچین‌های سبز
بلاکچین‌های سبز چند ویژگی مهم دارند که آنها را از شبکه‌های سنتی مثل بیت‌کوین و اتریوم (نسخه PoW) متمایز می‌کند:
- استفاده از الگوریتم‌های کم‌مصرف: بیشتر بلاکچین‌های سبز از اثبات سهام (PoS) یا روش‌های مشابه استفاده می‌کنند که نیازی به ماینینگ پرقدرت ندارند. همچنین، این روش‌ها برق بسیار کمتری مصرف می‌کنند.
- ردپای کربنی پایین: بسیاری از بلاکچین‌های سبز به دنبال خنثی‌سازی اثرات کربنی خود هستند. آنها با سرمایه‌گذاری در پروژه‌های زیست‌محیطی یا استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر، تولید گازهای گلخانه‌ای را کاهش می‌دهند.
- مقیاس‌پذیری بالا: فناوری‌های سبز معمولاً سرعت پردازش بالاتری دارند و تراکنش‌های بیشتری را در هر ثانیه انجام می‌دهند. این ویژگی باعث می‌شود که ازدحام شبکه کمتر شده و مصرف انرژی کاهش پیدا کند.
- هزینه‌های پایین: به دلیل کاهش قدرت پردازشی مورد نیاز، کارمزد تراکنش‌ها (Gas Fee) در بلاکچین‌های سبز بسیار کمتر است.
- توسعه پایدار: پروژه‌های بلاکچین سبز معمولاً برنامه‌های محیط زیستی دارند و تلاش می‌کنند با استفاده از فناوری‌های نوین، اثرات مخرب محیط زیستی را کاهش دهند.
پروژه‌های بلاکچین سبز و کاربردهای آنها
بلاکچین‌های سبز فقط برای تراکنش‌های مالی طراحی نشده‌اند، بلکه در زمینه‌های مختلف کاربرد دارند:
- ردیابی زنجیره تأمین: پروژه‌هایی مثل VeChain با استفاده از بلاکچین سبز، شفافیت در زنجیره تأمین را افزایش می‌دهند. این کار باعث کاهش اتلاف منابع و استفاده بهینه از انرژی می‌شود.
- انرژی‌های تجدیدپذیر: شبکه‌هایی مثل Power Ledger امکان خرید و فروش انرژی خورشیدی و بادی را به‌صورت غیرمتمرکز فراهم می‌کنند. این کار باعث استفاده بهینه از انرژی پاک و کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی می‌شود.
- مدیریت کربن: پروژه‌هایی مثل KlimaDAO از بلاکچین برای خرید و فروش اعتبار کربن استفاده می‌کنند. این کار باعث می‌شود شرکت‌ها و افراد بتوانند تأثیرات کربنی خود را جبران کنند.
- کشاورزی هوشمند: پروژه‌هایی مثل AgriDigital از بلاکچین سبز برای بهینه‌سازی مصرف آب و انرژی در کشاورزی استفاده می‌کنند. این کار باعث کاهش اثرات محیط زیستی و افزایش بهره‌وری می‌شود.
چالش‌ها و موانع پیش روی بلاکچین سبز
با وجود تمام مزایای بلاکچین‌های سبز، هنوز چالش‌ها و موانعی وجود دارد:
- پیچیدگی فنی: پیاده‌سازی الگوریتم‌های جدید و کم‌مصرف نیاز به توسعه و تحقیق گسترده دارد. بسیاری از این فناوری‌ها هنوز در مراحل ابتدایی هستند.
- محدودیت مقیاس‌پذیری: برخی از بلاکچین‌های سبز هنوز به اندازه بلاکچین‌های سنتی مثل اتریوم یا بیت‌کوین مقیاس‌پذیر نیستند و نیاز به بهبود دارند.
- پذیرش پایین: با اینکه مصرف انرژی پایین یک مزیت بزرگ است، کاربران و توسعه‌دهندگان هنوز به بلاکچین‌های قدیمی وفادارند. مهاجرت به شبکه‌های جدید نیاز به آموزش و فرهنگ‌سازی دارد.
- امنیت: برخی از بلاکچین‌های سبز به دلیل استفاده از الگوریتم‌های جدید هنوز به‌اندازه اثبات کار (PoW) آزمایش نشده‌اند و نیاز به ارزیابی بیشتر دارند.
آینده بلاکچین سبز
با رشد آگاهی درباره تغییرات اقلیمی و بحران انرژی، فناوری بلاکچین نیز به سمت پایداری حرکت کرده است. در سال‌های اخیر، توسعه‌دهندگان و سرمایه‌گذاران به دنبال روش‌هایی بوده‌اند که مصرف انرژی را کاهش دهند و اثرات زیست‌محیطی بلاکچین‌ها را به حداقل برسانند. در این مسیر، چندین رویکرد مهم برای ایجاد یک “بلاکچین سبز” در حال گسترش است.
مهاجرت به الگوریتم‌های کم‌مصرف (Proof of Stake – PoS)
یکی از مهم‌ترین پیشرفت‌ها در زمینه بلاکچین پایدار، کنار گذاشتن روش‌های پردازشی پرمصرف مانند اثبات کار (PoW) و جایگزینی آن با روش‌های کم‌مصرف مانند اثبات سهام (PoS) است. در روش اثبات کار، ماینرها برای تأیید تراکنش‌ها باید مسائل پیچیده ریاضی را حل کنند که نیازمند مصرف انرژی بسیار بالایی است. اما در اثبات سهام، انتخاب اعتبارسنج‌ها بر اساس میزان دارایی سهام‌گذاری‌شده انجام می‌شود و دیگر نیازی به رقابت پردازشی نیست.
این تغییر، کاهش چشمگیری در مصرف انرژی ایجاد می‌کند. برای مثال، پس از مهاجرت شبکه اتریوم به اثبات سهام در سال ۲۰۲۲، مصرف انرژی این بلاکچین بیش از ۹۹ درصد کاهش یافت. این تغییر نشان داد که بلاکچین‌های بزرگ هم می‌توانند به سمت راهکارهای پایدارتر حرکت کنند. انتظار می‌رود که در آینده، سایر بلاکچین‌های پرمصرف مانند بیت‌کوین نیز به سمت روش‌های کم‌مصرف‌تر حرکت کنند یا از تکنولوژی‌های ترکیبی بهره ببرند.
استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر در استخراج ارزهای دیجیتال
مزارع ماینینگ، برای تأمین برق مورد نیاز خود همچنان وابسته به سوخت‌های فسیلی هستند. این وابستگی باعث تولید حجم بالایی از گازهای گلخانه‌ای می‌شود. اما در سال‌های اخیر، برخی شرکت‌ها و کشورها تلاش کرده‌اند از انرژی‌های تجدیدپذیر برای استخراج ارزهای دیجیتال استفاده کنند.
برخی مزارع استخراج در مناطق آفتابی از انرژی خورشیدی استفاده می‌کنند. برای مثال، در تگزاس و امارات، برخی از مزارع ماینینگ با برق تولیدشده از پنل‌های خورشیدی فعالیت می‌کنند. در روسیه، شرکت‌هایی مانند BitRiver از نیروگاه‌های برق آبی برای استخراج ارز دیجیتال بهره می‌برند. همچنین، در السالوادور، دولت با استفاده از انرژی زمین‌گرمایی ناشی از آتشفشان‌ها، برق لازم برای استخراج بیت‌کوین را تأمین می‌کند.
با افزایش قوانین زیست‌محیطی و رشد فناوری‌های انرژی پاک، انتظار می‌رود که مزارع ماینینگ بیشتری به سمت استفاده از برق سبز حرکت کنند. این روند می‌تواند به کاهش تأثیرات زیست‌محیطی بلاکچین‌ها کمک کند.
افزایش پروژه‌های بلاکچین دوستدار محیط زیست
در سال‌های اخیر، بسیاری از پروژه‌های جدید بلاکچین با هدف کاهش مصرف انرژی و حفظ محیط زیست طراحی شده‌اند. برخی از این پروژه‌ها از الگوریتم‌های جایگزین برای تأیید تراکنش‌ها استفاده می‌کنند تا مصرف انرژی را کاهش دهند. در آینده، انتظار می‌رود که بلاکچین‌های جدید به‌طور پیش‌فرض سبز باشند و توسعه‌دهندگان هنگام طراحی شبکه‌های بلاکچین، به بهینه‌سازی مصرف انرژی توجه بیشتری داشته باشند.
سخن آخر
بلاکچین سبز نه تنها یک ضرورت زیست‌محیطی است، بلکه فرصتی برای پیشرفت فناوری بلاکچین به شمار می‌آید. پروژه‌هایی که در این حوزه فعالیت می‌کنند، نشان داده‌اند که حفظ امنیت و سرعت بلاکچین با کاهش مصرف انرژی کاملاً امکان پذیر است. همچنین، استفاده از الگوریتم‌های کم‌مصرف، سرمایه‌گذاری در انرژی‌های تجدیدپذیر و تمرکز بر توسعه پایدار، این شبکه‌ها را به گزینه‌هایی ایده‌آل برای آینده بلاکچین تبدیل کرده است.
با توجه به افزایش آگاهی جهانی نسبت به مسائل زیست‌محیطی، پذیرش بلاکچین‌های سبز نیز در حال رشد است. البته هنوز چالش‌هایی مثل محدودیت مقیاس‌پذیری و پیچیدگی فنی وجود دارد، اما تلاش‌های مستمر برای بهبود این فناوری، آینده روشنی را برای بلاکچین‌های سبز ترسیم کرده است.
سوالات متداول
بلاکچین سبز چیست؟
بلاکچین سبز به شبکه‌هایی گفته می‌شود که با هدف کاهش مصرف انرژی و به حداقل رساندن اثرات زیست‌محیطی طراحی شده‌اند. این بلاکچین‌ها از روش‌های نوآورانه مثل الگوریتم‌های کم‌مصرف (مثل اثبات سهام PoS) استفاده می‌کنند تا ردپای کربنی خود را کاهش دهند.
چرا بلاکچین‌های سنتی مثل بیت‌کوین به محیط زیست آسیب می‌زنند؟
شبکه‌هایی مثل بیت‌کوین از الگوریتم اثبات کار (PoW) استفاده می‌کنند که برای تأیید تراکنش‌ها نیاز به حل مسائل پیچیده ریاضی دارد. این فرآیند نیازمند دستگاه‌های پرقدرت و مصرف برق بسیار بالاست، که باعث انتشار گازهای گلخانه‌ای، استفاده بیش‌ازحد از منابع طبیعی و تولید زباله‌های الکترونیکی می‌شود.
آینده بلاکچین‌های سبز چگونه است؟
با توجه به افزایش آگاهی جهانی درباره مسائل زیست‌محیطی و توسعه فناوری‌های جدید، بلاکچین‌های سبز در حال رشد هستند. پروژه‌هایی مثل اتریوم ۲.۰ و مهاجرت به اثبات سهام نشان می‌دهد که حتی شبکه‌های بزرگ نیز به سمت کاهش مصرف انرژی حرکت کرده‌اند. انتظار می‌رود در آینده شاهد گسترش بیشتر این فناوری‌ها و معرفی بلاکچین‌های سبز با مقیاس‌پذیری و امنیت بالاتر باشیم.