Kaptita en la Granda Bluo: Oceana Karbondioksida Forigo

Malkonstruante Klimata Geoinĝenierado: Parto 2

Parto 1: Senfinaj Nekonatoj
Parto 3: Modifo de Suna Radiado
Parto 4: Konsiderante Etikon, Egalecon kaj Justecon

Forigo de karbondioksido (CDR) estas formo de klimata geoinĝenierado kiu serĉas forigi karbondioksidon de la atmosfero. CDR celas la efikon de forcej-efikaj gasoj reduktante kaj forigante atmosferan karbondioksidon per longa kaj mallongperspektiva stokado. CDR povas esti konsiderita terbazita aŭ ocean-bazita, depende de la materialo kaj sistemoj uzitaj por kapti kaj stoki la gason. Emfazo de terbazita CDR estis superrega en tiuj konversacioj sed intereso en utiligado de oceano CDR pliiĝas, kun atento en plifortigitaj naturaj kaj mekanikaj kaj kemiaj projektoj.

---

Naturaj sistemoj jam forigas karbondioksidon el la atmosfero

La oceano estas natura karbonujo, kaptante 25% de atmosfera karbondioksido kaj 90% de la troa varmo de la tero per naturaj procezoj kiel fotosintezo kaj sorbado. Tiuj sistemoj helpis konservi tutmondan temperaturon, sed iĝas troŝarĝitaj pro la pliiĝo de atmosfera karbondioksido kaj aliaj forcej-efikaj gasoj de fosiliaj fuelaj emisioj. Tiu pliigita asimilado komencis influi la kemion de la oceano, kaŭzante oceanacidiĝon, biodiversecperdon, kaj novajn ekosistempadronojn. Rekonstruado de biodiverseco kaj ekosistemoj kunigitaj kun redukto de fosiliaj brulaĵoj plifortigos la planedon kontraŭ klimata ŝanĝo.

Forigo de karbondioksido, per nova planto kaj arbo-kresko, povas okazi kaj surtere kaj en oceanaj ekosistemoj. Arbarigo estas la kreado de novaj arbaroj aŭ oceanaj ekosistemoj, kiel mangrovoj, en areoj kiuj historie ne enhavis tiajn plantojn, dum rearbarigo serĉas reenkonduku arbojn kaj aliajn plantojn en lokoj kiuj estis konvertitaj al malsama uzo, kiel kamparo, minado aŭ evoluo, aŭ post perdo pro poluo.

Maraj derompaĵoj, plasto kaj akvopoluado rekte kontribuis al la plej multaj marherboj kaj mangrovperdo. La Akto pri Pura Akvo en Usono, kaj aliaj klopodoj funkciis por redukti tian poluon kaj permesi rearbarigon. Tiuj esprimoj estis ĝenerale uzitaj por priskribi terbazitajn arbarojn, sed ankaŭ povas inkludi ocean-bazitajn ekosistemojn kiel mangrovoj, marherboj, salmarĉoj, aŭ algoj.

La Promeso:

Arboj, mangrovoj, marherboj, kaj similaj plantoj estas karbonujoj, uzante kaj sekvestrante karbondioksidon nature per fotosintezo. Oceana CDR ofte elstarigas "bluan karbonon", aŭ karbondioksidon sekvestritan en la oceano. Unu el la plej efikaj bluaj karbonaj ekosistemoj estas mangrovoj, kiuj sekvas karbonon en sia ŝelo, radika sistemo kaj grundo, stokante. ĝis 10 fojojn pli da karbono ol arbaroj surtere. Mangrovoj provizas multajn mediaj kunprofitoj al hejmkomunumoj kaj marbordaj ekosistemoj, malhelpante longperspektivan degeneron kaj erozion same kiel moderigante la efikon de ŝtormoj kaj ondoj sur la marbordo. Mangrovarbaroj ankaŭ kreas vivejojn por diversaj surteraj, akvaj kaj birdaj bestoj en la radiksistemo kaj branĉoj de la planto. Tiaj projektoj ankaŭ povas esti uzataj rekte inverse la efikoj de senarbarigo aŭ ŝtormoj, restarigante marbordojn kaj teron kiuj perdis arbon kaj plantkovron.

La Minaco:

Riskoj akompanantaj tiujn projektojn devenas de la provizora stokado de nature sekvestrita karbondioksido. Ĉar marbordaj teruzoŝanĝoj kaj oceanekosistemoj estas ĝenitaj por evoluo, vojaĝado, industrio, aŭ plifortigante ŝtormojn, karbono stokita en grundoj estos liberigita en la oceanakvon kaj la atmosferon. Ĉi tiuj projektoj ankaŭ estas inklinaj biodiverseco kaj genetika diverseco perdo favore al rapide kreskantaj specioj, pliigante la riskon por malsano kaj grandaj formortoj. Projektoj de restarigo povas esti energi-intensa kaj postulas fosiliajn brulaĵojn por transportado kaj maŝinaron por prizorgado. Restarigi marbordajn ekosistemojn per tiuj natur-bazitaj solvoj sen taŭga konsidero por la hejmkomunumoj povas rezultigi terkaptojn kaj malavantaĝaj komunumoj kiuj havis la malplej kontribuon al klimata ŝanĝo. Fortaj komunumrilatoj kaj engaĝiĝo de koncernatoj kun indiĝenaj homoj kaj hejmkomunumoj estas ŝlosilaj por certigi egalecon kaj justecon en naturaj oceanaj CDR-klopodoj.

Algo-Kultivado celas planti fukojn kaj makroalgojn por filtri karbondioksidon de la akvo kaj stoki ĝin en biomaso per fotosintezo. Tiu karbon-riĉa algo povas tiam esti farmita kaj uzita en produktoj aŭ manĝaĵo aŭ mallevita al la fundo de la oceano kaj sekvestrita.

La Promeso:

Algoj kaj similaj grandaj oceanaj plantoj rapide kreskas kaj ĉeestas en regionoj ĉirkaŭ la mondo. Kompare kun arbarigado aŭ rearbarigoklopodoj, la oceana vivejo de algoj faras ĝin ne sentema al fajro, interveno, aŭ aliaj minacoj al surteraj arbaroj. Sekvestoj de algoj altaj kvantoj da karbondioksido kaj havas diversajn uzojn post kresko. Per forigo de akvobazita karbondioksido, algoj povas helpi regionojn labori kontraŭ oceana acidiĝo kaj provizi oksigenajn vivejojn por oceanaj ekosistemoj. Krom ĉi tiuj mediaj venkoj, algoj ankaŭ havas klimatajn adaptajn avantaĝojn, kiuj povas protekti marbordojn kontraŭ erozio per malseketigado de ondoenergio. 

La Minaco:

Karbonkapto de algoj estas aparta de aliaj bluekonomiaj CDR-procezoj, kie la planto stokas CO₂ en ĝia biomaso, prefere ol transdoni ĝin en la sedimenton. Kiel rezulto, la CO₂ forigo kaj stokado potencialo por algoj estas limigitaj de la planto. Malsovaĝigi sovaĝajn algojn per algoj-kultivado povas malpliigi la genetikan diversecon de la planto, pliigante la potencialon por malsano kaj grandaj formortoj. Krome, nunaj proponitaj metodoj de kultivado de algoj inkludas kultivi plantojn en la akvo sur artefarita materialo, kiel ŝnuro, kaj en malprofundaj akvoj. Ĉi tio povas malhelpi lumon kaj nutraĵojn de vivejoj en la akvo sub la algoj kaj kaŭzi damaĝon al tiuj ekosistemoj. inkluzive de interplektaĵoj. La algo mem ankaŭ estas vundebla al degenero pro akvokvalitproblemoj kaj predado. Grandaj projektoj celantaj mallevi la algon en la oceanon nuntempe atendas mallevi la ŝnuron aŭ artefaritan materialon ankaŭ, eble poluante la akvon kiam la algoj sinkas. Ĉi tiu speco de projekto ankaŭ antaŭvidas sperti kostlimojn, limigante skaleblon. Plia esplorado necesas determini la plej bonan manieron kultivi algon kaj akiri la utilajn promesojn dum minimumigo de la antaŭviditaj minacoj kaj neintencitaj sekvoj.

Entute, la reakiro de oceanaj kaj marbordaj ekosistemoj tra mangrovoj, marherboj, salmarĉaj ekosistemoj, kaj algo-kultivado celas pliigi kaj restarigi la kapablon de la naturaj sistemoj de la Tero prilabori kaj stoki atmosferan karbondioksidon. Biodiversecperdo de klimata ŝanĝo estas kunmetita kun biodiversecperdo de homaj agadoj, kiel senarbarigo, malpliigante la rezistecon de la Tero al klimata ŝanĝo. 

En 2018, la Interregistara Scienca-Politika Platformo pri Biodiverseco kaj Ekosistemaj Servoj (IPBES) raportis tion du trionoj de oceanaj ekosistemoj estas difektitaj, difektitaj aŭ ŝanĝitaj. Ĉi tiu nombro pliiĝos kun marnivelo pliiĝo, oceana acidiĝo, profunda marfundminado, kaj antropogenaj klimatŝanĝaj efikoj. Naturaj karbondioksidaj forigo-metodoj profitos el pliigado de biodiverseco kaj restarigo de ekosistemoj. Algokultivado estas burĝona areo de studo kiu profitus el laŭcela esplorado. Penema restarigo kaj protekto de oceanaj ekosistemoj havas tujan potencialon mildigi la efikojn de klimata ŝanĝo per emisioreduktoj parigitaj kun ko-profitoj.

---

Plibonigante naturajn oceanajn procezojn por mildigo de klimata ŝanĝo

Krom naturaj procezoj, esploristoj esploras metodojn por plibonigi naturan karbondioksidan forigon, kuraĝigante la oceanan karbondioksidan konsumadon. Tri oceanklimataj geoinĝenieraj projektoj apartenas al ĉi tiu kategorio de plifortigado de naturaj procezoj: oceana alkaleco-pliigo, nutra fekundigo kaj artefarita suprenfluo kaj subfluo. 

Oceana Alkalinity Enhancement (OAE) estas CDR-metodo kiu celas forigi oceanan karbondioksidon akcelante la naturajn veterajn reagojn de mineraloj. Tiuj veteraĝaj reagoj uzas karbondioksidon kaj kreas solidan materialon. Nunaj OAE-teknikoj kapti karbondioksidon per alkalaj rokoj, t.e. kalko aŭ olivino, aŭ per elektrokemia procezo.

La Promeso:

surbaze naturaj rokaj veteraĝprocezoj, OAE estas skalebla kaj ofertas konstantan metodon de forigo de karbondioksido. La reago inter la gaso kaj mineralo kreas kuŝejojn kiuj estas antaŭviditaj al pliigi la bufran kapablon de la oceano, siavice malpliigante oceanacidiĝon. La pliiĝo de mineralaj kuŝejoj en la oceano ankaŭ povas pliigi oceanan produktivecon.

La Minaco:

La sukceso de la vetera reago dependas de la havebleco kaj distribuado de la mineraloj. Neegala distribuo de mineraloj kaj regionaj sentemoj al la malkresko de karbondioksido povas negative influi la oceanan medion. Krome, la kvanto de mineraloj necesaj por OAE plej verŝajne estos fontita de surteraj minejoj, kaj postulos transportadon al marbordaj regionoj por uzo. Pliigi la alkalecon de la oceano ankaŭ modifos oceanan pH influante biologiajn procezojn. Ocean alkalinity enhancement havas ne vidis tiom da kampaj eksperimentoj aŭ tiom da esplorado kiel terbazita veteraĝado, kaj la efikoj de tiu metodo estas pli konataj por terbazita veteraĝado. 

Nutra Fekundigo proponas aldoni feron kaj aliajn nutraĵojn en la oceanon por instigi la kreskon de fitoplanktono. Utiligante naturan procezon, fitoplanktono facile prenas atmosferan karbondioksidon kaj sinkas al la fundo de la oceano. En 2008, nacioj ĉe la UN-Konvencio pri Biologia Diverseco konsentis pri antaŭgarda moratorio pri la praktiko por permesi al la scienca komunumo pli bone kompreni la avantaĝojn kaj malavantaĝojn de tiaj projektoj.

La Promeso:

Krom forigi atmosferan karbondioksidon, nutra fekundigo povas provizore redukti oceanan acidiĝon kaj pliigi fiŝprovizojn. Fitoplanktono estas nutraĵfonto por multaj fiŝoj, kaj la pliigita havebleco de manĝaĵo povas pliigi la kvanton de fiŝoj en la regionoj kie la projektoj estas faritaj. 

La Minaco:

Studoj restas limigitaj pri nutra fekundigo kaj rekoni la multajn nekonatojn pri longperspektivaj efikoj, kunprofitoj kaj konstanteco de ĉi tiu CDR-metodo. Projektoj pri nutra fekundigo povas postuli grandajn kvantojn de materialoj en formo de fero, fosforo kaj nitrogeno. Akiro de ĉi tiuj materialoj povas postuli plian minadon, produktadon kaj transportadon. Ĉi tio povus neigi la efikon de la pozitiva CDR kaj damaĝi aliajn ekosistemojn sur la planedo pro minindustria eltiro. Krome, la kresko de fitoplanktono povas rezultigi malutilaj algoj floras, reduktas la oksigenon en la oceano kaj pliigas la produktadon de metano, GHG kiu kaptas 10 fojojn la kvanton de varmo kompare kun karbondioksido.

La natura miksado de la oceano tra suprenfluo kaj subfluo alportas akvon de la surfaco ĝis la sedimento, distribuante temperaturon kaj nutraĵojn al la malsamaj regionoj de la oceano. Artefarita Upwelling kaj Downwelling celas uzi fizikan mekanismon por akceli kaj kuraĝigi ĉi tiun miksadon, pliigante la miksadon de oceana akvo por alporti karbondioksidan riĉan surfacan akvon al la profunda oceano, kaj malvarma, nutra riĉa akvo al la surfaco. Tio estas antaŭvidita instigi la kreskon de fitoplanktono kaj fotosintezo por forigi karbondioksidon de la atmosfero. Nunaj proponitaj mekanismoj inkluzivas uzante vertikalajn tubojn kaj pumpilojn ĉerpi akvon de la fundo de la oceano ĝis la supro.

La Promeso:

Artefarita suprenfluo kaj subfluo estas proponitaj kiel la plibonigo de natura sistemo. Ĉi tiu laŭplana movo de akvo povas helpi eviti la kromefikojn de pliigita fitoplanktonkresko kiel malaltaj oksigenaj zonoj kaj troaj nutraĵoj pliigante oceanan miksadon. En pli varmaj regionoj, ĉi tiu metodo povas helpi malvarmigi surfacajn temperaturojn kaj malrapida korala blankigado. 

La Minaco:

Tiu metodo de artefarita miksado vidis limigitajn eksperimentojn kaj kampotestojn temigis malgrandajn skalojn kaj por limigitaj tempoperiodoj. Frua esplorado indikas, ke entute artefarita suprenfluo kaj subfluo havas malaltan CDR-potencialon kaj provizi provizoran sekvestradon de karbondioksido. Ĉi tiu provizora stokado estas rezulto de la suprenfluo kaj subflua ciklo. Ajna karbondioksido, kiu moviĝas al la fundo de la oceano per subfluo, verŝajne suprenfluas en iu alia momento. Krome, ĉi tiu metodo ankaŭ vidas la potencialon por finrisko. Se la artefarita pumpilo malsukcesas, estas nuligita, aŭ malhavas financadon, pliigitaj nutraĵoj kaj karbondioksido ĉe la surfaco povas pliigi metanon kaj nitrooksidan koncentriĝojn same kiel oceanacidiĝon. La nuna proponita mekanismo por artefarita oceana miksado postulas tubsistemon, pumpilojn, kaj eksteran energiprovizon. La transdono de ĉi tiuj pipoj verŝajne postulos ŝipoj, efika fonto de energio, kaj prizorgado. 

---

Oceana CDR per Mekanikaj kaj Kemiaj Metodoj

Mekanika kaj kemia oceano CDR intervenas kun naturaj procezoj, celante uzi teknologion por ŝanĝi naturan sistemon. Nuntempe, marakva karbon-ekstraktado superregas la mekanikan kaj kemian oceanan CDR-konversacion, sed aliaj metodoj kiel artefarita suprenfluo kaj subfluo, diskutitaj supre, povus fali en ĉi tiun kategorion ankaŭ.

Seawater Carbon Extraction, aŭ Elektrokemia CDR, celas forigi la karbondioksidon en oceanakvo kaj stoki ĝin aliloke, funkciante laŭ similaj principoj por direkti aerkarbondioksidan kapton kaj stokadon. Proponitaj metodoj inkluzivas uzi elektrokemiajn procezojn por kolekti gasan formon de karbondioksido de marakvo, kaj stoki tiun gason en solida aŭ likva formo en geologia formacio aŭ en oceana sedimento.

La Promeso:

Tiu metodo de forigado de karbondioksido de oceanakvo estas atendita permesi al la oceano preni pli da atmosfera karbondioksido tra naturaj procezoj. Studoj pri elektrokemia CDR indikis ke kun renovigebla energifonto, tiu metodo povus esti energiefika. Forigo de karbondioksido de oceana akvo estas plu atendita inversigi aŭ paŭzi oceanan acidiĝon. 

La Minaco:

Fruaj studoj pri marakva karbonekstraktado ĉefe testis la koncepton en laboratori-bazita eksperimentado. Kiel rezulto, la komerca apliko de ĉi tiu metodo restas tre teoria, kaj eble energi-intensa. Esplorado ankaŭ ĉefe temigis la kemian kapablon de karbondioksido por esti forigita de marakvo, kun malmulte da esplorado pri la mediaj riskoj. Nunaj zorgoj inkluzivas necertecojn pri lokaj ekosistemaj ekvilibroŝanĝoj kaj la efiko kiun tiu procezo povas havi sur mara vivo.

---

Ĉu ekzistas vojo antaŭen por oceana CDR?

Multaj naturaj oceanaj CDR-projektoj, kiel restarigo kaj protekto de marbordaj ekosistemoj, estas subtenataj de esploritaj kaj konataj pozitivaj kunprofitoj al la medio kaj hejmkomunumoj. Pliaj esploroj por kompreni la kvanton kaj daŭron da tempo, ke karbono povas esti stokita per ĉi tiuj projektoj, ankoraŭ bezonas, sed la kunprofitoj estas klaraj. Preter natura oceana CDR, aliflanke, plifortigita natura kaj mekanika kaj kemia oceano CDR havas identigeblajn malavantaĝojn kiuj devus esti singarde pripensitaj antaŭ efektivigado de ajna projekto grandskale. 

Ni ĉiuj estas koncernatoj en la planedo kaj estos trafitaj de klimataj geoinĝenieraj projektoj kaj ankaŭ de klimata ŝanĝo. Decidantoj, politikofaristoj, investantoj, balotantoj kaj ĉiuj koncernatoj estas ŝlosilaj por determini ĉu la risko de unu klimata geoinĝenierartometodo superas la riskon de alia metodo aŭ eĉ la riskon de klimata ŝanĝo. Oceanaj CDR-metodoj povas helpi redukti atmosferan karbondioksidon, sed devus nur esti pripensitaj aldone al la rekta redukto de karbondioksidemisioj.