Yn gaeth yn y Glas Mawr: Tynnu Carbon Deuocsid o'r Cefnfor

Geobeirianneg Chwalu'r Hinsawdd: Rhan 2

Rhan 1: Anhysbys Annherfynol
Rhan 3: Addasu Ymbelydredd Solar
Rhan 4: Ystyried Moeseg, Tegwch a Chyfiawnder

Mae tynnu carbon deuocsid (CDR) yn fath o geobeirianneg hinsawdd sy'n ceisio tynnu carbon deuocsid o'r atmosffer. Mae CDR yn targedu effaith allyriadau nwyon tŷ gwydr trwy leihau a chael gwared ar garbon deuocsid atmosfferig trwy storio hirdymor a thymor byr. Gellir ystyried CDR yn seiliedig ar y tir neu'r môr, yn dibynnu ar y deunydd a'r systemau a ddefnyddir i ddal a storio'r nwy. Mae pwyslais ar CDR ar y tir wedi bod yn bennaf yn y sgyrsiau hyn ond mae diddordeb mewn harneisio CDR y cefnforoedd yn cynyddu, gyda sylw i brosiectau naturiol a mecanyddol a chemegol gwell.

---

Mae systemau naturiol eisoes yn tynnu carbon deuocsid o'r atmosffer

Mae'r cefnfor yn suddfan carbon naturiol, dal 25% carbon deuocsid atmosfferig a 90% o wres gormodol y ddaear trwy brosesau naturiol fel ffotosynthesis ac amsugno. Mae'r systemau hyn wedi helpu i gynnal tymheredd byd-eang, ond maent yn cael eu gorlwytho oherwydd y cynnydd mewn carbon deuocsid atmosfferig a nwyon tŷ gwydr eraill o allyriadau tanwydd ffosil. Mae'r cynnydd hwn wedi dechrau effeithio ar gemeg y cefnfor, gan achosi asideiddio cefnforol, colli bioamrywiaeth, a phatrymau ecosystem newydd. Bydd ailadeiladu bioamrywiaeth ac ecosystemau ynghyd â gostyngiad mewn tanwyddau ffosil yn cryfhau'r blaned yn erbyn newid yn yr hinsawdd.

Gall cael gwared ar garbon deuocsid, trwy dyfiant planhigion a choed newydd, ddigwydd ar y tir ac mewn ecosystemau morol. Coedwigo yw'r creu coedwigoedd newydd neu ecosystemau cefnfor, fel mangrofau, mewn ardaloedd nad ydynt yn hanesyddol wedi cynnwys planhigion o'r fath, tra bod ailgoedwigo yn ceisio ailgyflwyno coed a phlanhigion eraill mewn lleoliadau a oedd wedi'u trosi i ddefnydd gwahanol, fel tir fferm, mwyngloddio, neu ddatblygiad, neu ar ôl colled oherwydd llygredd.

Malurion morol, plastig, a llygredd dŵr wedi cyfrannu'n uniongyrchol at y rhan fwyaf o golledion morwellt a mangrof. Mae'r Deddf Dŵr Glân yn yr Unol Daleithiau, ac mae ymdrechion eraill wedi gweithio i leihau llygredd o'r fath a chaniatáu ailgoedwigo. Mae'r termau hyn wedi'u defnyddio'n gyffredinol i ddisgrifio coedwigoedd ar y tir, ond gallant hefyd gynnwys ecosystemau cefnforol fel mangrofau, morwellt, morfeydd heli, neu wymon.

Yr Addewid:

Mae coed, mangrofau, morwellt, a phlanhigion tebyg sinciau carbon, defnyddio a dal a storio carbon deuocsid yn naturiol trwy ffotosynthesis. Mae Ocean CDR yn aml yn amlygu 'carbon glas,' neu garbon deuocsid wedi'i atafaelu yn y cefnfor. Un o'r ecosystemau carbon glas mwyaf effeithiol yw mangrofau, sy'n atafaelu carbon yn eu rhisgl, eu system wreiddiau, a'u pridd, gan storio hyd at amseroedd 10 mwy o garbon na choedwigoedd ar y tir. Mae Mangrof yn darparu nifer o cyd-fuddiannau amgylcheddol i gymunedau lleol ac ecosystemau arfordirol, gan atal diraddio ac erydiad hirdymor yn ogystal â chymedroli effaith stormydd a thonnau ar yr arfordir. Mae coedwigoedd Mangrof hefyd yn creu cynefinoedd ar gyfer amrywiol anifeiliaid daearol, dyfrol ac adar yn system wreiddiau a changhennau'r planhigyn. Gellir defnyddio prosiectau o'r fath hefyd gwrthdroi yn uniongyrchol effeithiau datgoedwigo neu stormydd, adfer arfordiroedd a thir sydd wedi colli gorchudd o goed a phlanhigion.

Y Bygythiad:

Mae'r risgiau sy'n gysylltiedig â'r prosiectau hyn yn deillio o storio carbon deuocsid sydd wedi'i atafaelu'n naturiol dros dro. Wrth i ddefnydd tir arfordirol newid ac wrth i ecosystemau cefnfor gael eu haflonyddu ar gyfer datblygiad, teithio, diwydiant, neu drwy gryfhau stormydd, bydd carbon sydd wedi'i storio mewn priddoedd yn cael ei ryddhau i ddŵr y cefnfor a'r atmosffer. Mae'r prosiectau hyn hefyd yn dueddol o colli bioamrywiaeth ac amrywiaeth genetig o blaid rhywogaethau sy'n tyfu'n gyflym, gan gynyddu'r risg o glefydau a marwolaethau mawr. Prosiectau adfer gall fod yn ynni-ddwys ac angen tanwydd ffosil ar gyfer cludiant a pheiriannau ar gyfer cynnal a chadw. Adfer ecosystemau arfordirol trwy'r atebion hyn sy'n seiliedig ar natur heb ystyriaeth briodol i'r cymunedau lleol gall arwain at dir gipio ac anfanteisio cymunedau sydd wedi cael y cyfraniad lleiaf at newid hinsawdd. Mae cysylltiadau cymunedol cryf ac ymgysylltiad rhanddeiliaid â phobl frodorol a chymunedau lleol yn allweddol i sicrhau tegwch a chyfiawnder mewn ymdrechion CDR cefnfor naturiol.

Nod Tyfu Gwymon yw plannu gwymon a macroalgâu i hidlo carbon deuocsid o'r dŵr a ei storio mewn biomas trwy ffotosynthesis. Yna gellir ffermio'r gwymon hwn sy'n llawn carbon a'i ddefnyddio mewn cynhyrchion neu fwyd neu ei suddo i waelod y cefnfor a'i atafaelu.

Yr Addewid:

Mae gwymon a phlanhigion cefnfor mawr tebyg yn tyfu'n gyflym ac yn bresennol mewn rhanbarthau ledled y byd. O'i gymharu ag ymdrechion coedwigo neu ailgoedwigo, mae cynefin cefnforol gwymon yn golygu nad yw'n agored i dân, tresmasiad, neu fygythiadau eraill i goedwigoedd daearol. Sequesters gwymon symiau uchel o garbon deuocsid ac mae ganddo amrywiaeth o ddefnyddiau ar ôl twf. Trwy gael gwared ar garbon deuocsid sy'n seiliedig ar ddŵr, gall gwymon helpu rhanbarthau i weithio yn erbyn asideiddio cefnforol a darparu cynefinoedd llawn ocsigen ar gyfer ecosystemau cefnforol. Yn ogystal â'r enillion amgylcheddol hyn, mae gan wymon hefyd fanteision addasu hinsawdd a all wneud hynny amddiffyn arfordiroedd rhag erydiad trwy leddfu egni tonnau. 

Y Bygythiad:

Mae dal carbon gwymon yn wahanol i brosesau CDR economi las eraill, gyda’r gwaith yn storio CO₂ yn ei biomas, yn hytrach na'i drosglwyddo i'r gwaddod. O ganlyniad, mae'r CO₂ mae'r potensial i waredu a storio gwymon yn cael ei gyfyngu gan y gwaith. Gall dofi gwymon gwyllt trwy amaethu gwymon lleihau amrywiaeth genetig y planhigyn, cynyddu'r potensial ar gyfer clefydau a marwolaethau mawr. Yn ogystal, mae'r dulliau arfaethedig presennol o dyfu gwymon yn cynnwys tyfu planhigion yn y dŵr ar ddeunydd artiffisial, fel rhaff, ac mewn dyfroedd bas. Gall hyn atal golau a maetholion o gynefinoedd yn y dŵr o dan y gwymon ac achosi niwed i’r ecosystemau hynny gan gynnwys cyfeiliornadau. Mae'r gwymon ei hun hefyd yn agored i ddiraddio oherwydd materion ansawdd dŵr ac ysglyfaethu. Mae prosiectau mawr sy'n anelu at suddo'r gwymon i'r cefnfor yn disgwyl gwneud hynny ar hyn o bryd sinc y rhaff neu ddeunydd artiffisial hefyd, o bosibl yn llygru'r dŵr pan fydd y gwymon yn suddo. Rhagwelir hefyd y bydd y math hwn o brosiect yn wynebu cyfyngiadau cost, gan gyfyngu ar y gallu i dyfu. Mae angen rhagor o ymchwil i benderfynu ar y ffordd orau i drin gwymon ac ennill yr addewidion buddiol tra'n lleihau'r bygythiadau a'r canlyniadau anfwriadol a ragwelir.

Yn gyffredinol, mae adferiad ecosystemau morol ac arfordirol trwy fangrofau, morwellt, ecosystemau morfa heli, a thyfu gwymon yn anelu at gynyddu ac adfer gallu systemau naturiol y Ddaear i brosesu a storio carbon deuocsid atmosfferig. Mae colledion bioamrywiaeth o ganlyniad i newid yn yr hinsawdd yn cael ei ddwysáu gyda cholli bioamrywiaeth o weithgareddau dynol, fel datgoedwigo, gan leihau gwytnwch y Ddaear i newid yn yr hinsawdd. 

Yn 2018, adroddodd y Llwyfan Polisi Gwyddoniaeth-Rynglywodraethol ar Fioamrywiaeth a Gwasanaethau Ecosystem (IPBES) fod dwy ran o dair o ecosystemau cefnfor yn cael eu difrodi, eu diraddio neu eu newid. Bydd y nifer hwn yn cynyddu gyda chynnydd yn lefel y môr, asideiddio cefnfor, mwyngloddio gwely dwfn, ac effeithiau newid hinsawdd anthropogenig. Bydd dulliau tynnu carbon deuocsid naturiol yn elwa o gynyddu bioamrywiaeth ac adfer ecosystemau. Mae tyfu gwymon yn faes astudio cynyddol a fyddai'n elwa o ymchwil wedi'i dargedu. Mae gan adfer ac amddiffyn ecosystemau morol yn feddylgar botensial ar unwaith i liniaru effeithiau newid yn yr hinsawdd trwy leihau allyriadau ynghyd â chyd-fuddiannau.

---

Gwella prosesau naturiol y cefnfor ar gyfer lliniaru newid yn yr hinsawdd

Yn ogystal â phrosesau naturiol, mae ymchwilwyr yn ymchwilio i ddulliau o wella gwarediad carbon deuocsid yn naturiol, gan annog y defnydd o garbon deuocsid y cefnfor. Mae tri phrosiect geobeirianneg hinsawdd y cefnfor yn dod o fewn y categori hwn o wella prosesau naturiol: gwella alcalinedd cefnforol, ffrwythloni maetholion, a chwyddo a lleihau lles yn artiffisial. 

Mae Gwella Alcalinedd Cefnfor (OAE) yn ddull CDR sy'n anelu at gael gwared ar garbon deuocsid cefnfor trwy gyflymu adweithiau hindreulio naturiol mwynau. Mae'r adweithiau hindreulio hyn yn defnyddio carbon deuocsid ac yn creu deunydd solet. Technegau OAE cyfredol dal carbon deuocsid gyda chreigiau alcalïaidd, hy calch neu olifin, neu drwy broses electrocemegol.

Yr Addewid:

Yn seiliedig ar prosesau hindreulio creigiau naturiol, OAE yn graddadwy ac yn cynnig dull parhaol tynnu carbon deuocsid. Mae'r adwaith rhwng y nwy a'r mwynau yn creu dyddodion y rhagwelir cynyddu gallu byffro y cefnfor, yn ei dro yn lleihau asideiddio cefnfor. Gall y cynnydd mewn dyddodion mwynau yn y cefnfor hefyd gynyddu cynhyrchiant y cefnfor.

Y Bygythiad:

Mae llwyddiant yr adwaith hindreulio yn dibynnu ar argaeledd a dosbarthiad y mwynau. Dosbarthiad anwastad o fwynau a sensitifrwydd rhanbarthol gall y gostyngiad mewn carbon deuocsid gael effaith negyddol ar amgylchedd y cefnfor. Yn ogystal, mae maint y mwynau sydd eu hangen ar gyfer OAE yn fwyaf tebygol o fod yn dod o fwyngloddiau daearol, a bydd angen cludiant i ranbarthau arfordirol i'w defnyddio. Bydd cynyddu alcalinedd y cefnfor yn addasu pH y cefnfor hefyd effeithio ar brosesau biolegol. Gwella alcalinedd cefnfor wedi heb ei weld cymaint o arbrofion maes na chymaint o ymchwil fel hindreulio ar y tir, ac mae effeithiau'r dull hwn yn fwy adnabyddus am hindreulio ar y tir. 

Ffrwythloni Maetholion yn cynnig ychwanegu haearn a maetholion eraill i'r cefnfor i annog twf ffytoplancton. Gan fanteisio ar broses naturiol, mae ffytoplancton yn cymryd carbon deuocsid atmosfferig yn hawdd ac yn suddo i waelod y cefnfor. Yn 2008, cenhedloedd yng Nghonfensiwn y Cenhedloedd Unedig ar Amrywiaeth Fiolegol cytuno i foratoriwm rhagofalus ar yr arfer i ganiatáu i'r gymuned wyddonol ddeall manteision ac anfanteision prosiectau o'r fath yn well.

Yr Addewid:

Yn ogystal â chael gwared ar garbon deuocsid atmosfferig, efallai y bydd ffrwythloni maetholion lleihau asideiddio cefnfor dros dro ac cynyddu stociau pysgod. Mae ffytoplancton yn ffynhonnell fwyd i lawer o bysgod, a gall argaeledd cynyddol bwyd gynyddu faint o bysgod yn y rhanbarthau lle mae'r prosiectau'n cael eu perfformio. 

Y Bygythiad:

Mae astudiaethau'n parhau i fod yn gyfyngedig ar ffrwythloni maetholion a adnabod y llu o bethau anhysbys am effeithiau hirdymor, cyd-fuddiannau, a pharhad y dull CDR hwn. Efallai y bydd angen llawer iawn o ddeunyddiau ar ffurf haearn, ffosfforws a nitrogen ar brosiectau ffrwythloni maetholion. Efallai y bydd angen mwyngloddio, cynhyrchu a chludo ychwanegol i ddod o hyd i'r deunyddiau hyn. Gallai hyn negyddu effaith y CDR cadarnhaol a niweidio ecosystemau eraill ar y blaned oherwydd echdynnu mwyngloddio. Yn ogystal, gall twf ffytoplancton arwain at blodau algaidd niweidiol, lleihau'r ocsigen yn y cefnfor, a chynyddu cynhyrchiant methan, GHG sy'n dal 10 gwaith yn fwy na'r gwres o'i gymharu â charbon deuocsid.

Mae cymysgu naturiol y cefnfor trwy ymchwydd a llacio yn dod â dŵr o'r wyneb i'r gwaddod, gan ddosbarthu tymheredd a maetholion i wahanol ranbarthau'r cefnfor. Gwella Artiffisial a Chwalu yn anelu at ddefnyddio mecanwaith ffisegol i gyflymu ac annog y cymysgu hwn, gan gynyddu’r cymysgedd o ddŵr y cefnfor i ddod â dŵr wyneb llawn carbon deuocsid i’r cefnfor dwfn, a dŵr oer, llawn maetholion i'r wyneb. Rhagwelir y bydd hyn yn annog twf ffytoplancton a ffotosynthesis i dynnu carbon deuocsid o'r atmosffer. Mae'r mecanweithiau arfaethedig presennol yn cynnwys defnyddio pibellau fertigol a phympiau i dynnu dŵr o waelod y cefnfor i'r brig.

Yr Addewid:

Cynigir codi a gostwng tyllau artiffisial fel gwelliant i system naturiol. Efallai y bydd y symudiad dŵr arfaethedig hwn yn helpu i osgoi sgîl-effeithiau twf cynyddol ffytoplancton fel parthau ocsigen isel a gormodedd o faetholion trwy gynyddu cymysgu cefnforoedd. Mewn rhanbarthau cynhesach, gall y dull hwn helpu i oeri tymheredd arwyneb a cannu cwrel araf. 

Y Bygythiad:

Mae'r dull hwn o gymysgu artiffisial wedi gweld arbrofion cyfyngedig a phrofion maes yn canolbwyntio ar raddfeydd bach ac am gyfnodau cyfyngedig o amser. Mae ymchwil cynnar yn dangos, ar y cyfan, bod gan chwyddo a dirywiad artiffisial botensial CDR isel a darparu atafaeliad dros dro o garbon deuocsid. Mae'r storfa dros dro hon o ganlyniad i'r cylch chwyddo a lleihau lles. Mae unrhyw garbon deuocsid sy'n symud i waelod y cefnfor trwy ddirywiad yn debygol o godi'n dda ar ryw adeg arall. Yn ogystal, mae'r dull hwn hefyd yn gweld y potensial ar gyfer risg terfynu. Os bydd y pwmp artiffisial yn methu, yn dod i ben, neu'n brin o arian, gall mwy o faetholion a charbon deuocsid ar yr wyneb gynyddu crynodiadau methan ac ocsid nitraidd yn ogystal ag asideiddio cefnfor. Mae'r mecanwaith arfaethedig presennol ar gyfer cymysgu cefnforoedd artiffisial yn gofyn am system bibellau, pympiau, a chyflenwad ynni allanol. Mae'n debygol y bydd angen gosod y pibellau hyn llongau, ffynhonnell ynni effeithlon, a chynnal a chadw. 

---

Ocean CDR trwy Ddulliau Mecanyddol a Chemegol

Mae CDR cefnfor mecanyddol a chemegol yn ymyrryd â phrosesau naturiol, gan anelu at ddefnyddio technoleg i newid system naturiol. Ar hyn o bryd, echdynnu carbon dŵr môr sy'n dominyddu'r sgwrs CDR cefnforol mecanyddol a chemegol, ond gallai dulliau eraill fel ymchwydd a chwympo artiffisial, a drafodwyd uchod, ddod o fewn y categori hwn hefyd.

Nod Echdynnu Carbon Dŵr Môr, neu CDR Electrocemegol, yw cael gwared ar y carbon deuocsid mewn dŵr cefnfor a'i storio mewn mannau eraill, gan weithredu ar egwyddorion tebyg i ddal a storio carbon deuocsid aer yn uniongyrchol. Mae’r dulliau arfaethedig yn cynnwys defnyddio prosesau electrocemegol i gasglu ffurf nwyol o garbon deuocsid o ddŵr y môr, a storio’r nwy hwnnw ar ffurf solid neu hylif mewn ffurfiant daearegol neu mewn gwaddod cefnforol.

Yr Addewid:

Disgwylir i'r dull hwn o dynnu carbon deuocsid o ddŵr y cefnfor ganiatáu i'r cefnfor gymryd mwy o garbon deuocsid atmosfferig trwy brosesau naturiol. Mae astudiaethau ar CDR electrocemegol wedi nodi, gyda ffynhonnell ynni adnewyddadwy, y dull hwn gallai fod yn ynni effeithlon. Disgwylir ymhellach i dynnu carbon deuocsid o ddŵr y cefnfor gwrthdroi neu oedi asideiddio cefnfor. 

Y Bygythiad:

Mae astudiaethau cynnar ar echdynnu carbon dŵr môr wedi profi'r cysyniad yn bennaf mewn arbrofion labordy. O ganlyniad, mae cymhwysiad masnachol y dull hwn yn parhau i fod yn ddamcaniaethol iawn, ac o bosibl ynni-ddwys. Mae ymchwil hefyd wedi canolbwyntio'n bennaf ar allu cemegol carbon deuocsid i gael ei dynnu o ddŵr môr, gyda ychydig o ymchwil ar y risgiau amgylcheddol. Mae pryderon presennol yn cynnwys ansicrwydd ynghylch newidiadau cydbwysedd ecosystemau lleol a’r effaith y gallai’r broses hon ei chael ar fywyd morol.

---

A oes llwybr ymlaen ar gyfer CDR y môr?

Mae llawer o brosiectau CDR cefnforol naturiol, fel adfer a diogelu ecosystemau arfordirol, yn cael eu cefnogi gan gyd-fuddiannau cadarnhaol y gwyddys amdanynt i'r amgylchedd a chymunedau lleol. Mae angen ymchwil ychwanegol o hyd i ddeall faint o amser y gellir storio carbon drwy’r prosiectau hyn a’r cyfnod o amser, ond mae’r manteision ar y cyd yn glir. Y tu hwnt i CDR cefnforol naturiol, fodd bynnag, mae gan CDR cefnforol naturiol a mecanyddol a chemegol gwell anfanteision adnabyddadwy y dylid eu hystyried yn ofalus cyn gweithredu unrhyw brosiect ar raddfa fawr. 

Rydym i gyd yn rhanddeiliaid yn y blaned a byddwn yn cael ein heffeithio gan brosiectau geobeirianneg hinsawdd yn ogystal â newid yn yr hinsawdd. Mae'r rhai sy'n gwneud penderfyniadau, llunwyr polisi, buddsoddwyr, pleidleiswyr, a'r holl randdeiliaid yn allweddol wrth benderfynu a yw'r risg o un dull geobeirianneg hinsawdd yn drech na'r risg o ddull arall neu hyd yn oed y risg o newid yn yr hinsawdd. Gall dulliau Ocean CDR helpu i leihau carbon deuocsid atmosfferig, ond dim ond yn ychwanegol at leihau allyriadau carbon deuocsid yn uniongyrchol y dylid eu hystyried.