Trapped in the Big Blue: Ocean Carbon Dioxide Removal

Klimaatgeoengineering ôfbrekke: diel 2

Diel 1: Einleaze Unbekenden
Diel 3: Modifikaasje fan sinnestrieling
Diel 4: Etyk, lykweardigens en gerjochtichheid beskôgje

Koaldiokside-ferwidering (CDR) is in foarm fan klimaatgeo-engineering dy't besiket om koaldiokside út 'e sfear te heljen. CDR rjochtet him op de ynfloed fan broeikasgassen troch it ferminderjen en fuortheljen fan atmosfearyske koaldiokside fia lange en koarte termyn opslach. CDR kin wurde beskôge as lân-basearre of oseaan-basearre, ôfhinklik fan it materiaal en systemen brûkt om te fangen en opslaan it gas. In klam op lân-basearre CDR hat west oerhearskjende yn dizze petearen, mar belangstelling foar it benutten fan de oseaan CDR nimt ta, mei oandacht op ferbettere natuerlike en meganyske en gemyske projekten.

---

Natuerlike systemen helje al koaldiokside út 'e atmosfear

De oseaan is in natuerlike koalstof sink, fangen 25% fan atmosfearyske koaldiokside en 90% fan 'e oerstallige waarmte fan' e ierde troch natuerlike prosessen lykas fotosynteze en absorption. Dizze systemen hawwe holpen om de globale temperatuer te behâlden, mar wurde oerladen troch de tanimming fan atmosfearyske koaldiokside en oare broeikasgassen fan útstjit fan fossile brânstoffen. Dizze ferhege opname is begon te beynfloedzjen op 'e skiekunde fan' e oseaan, wêrtroch't oseaanfersuring, ferlies fan biodiversiteit en nije ekosysteempatroanen feroarsake. It opbouwen fan biodiversiteit en ekosystemen tegearre mei in reduksje fan fossile brânstoffen sil de planeet fersterkje tsjin klimaatferoaring.

Koalstofdiokside-ferwidering, troch groei fan nije planten en beammen, kin sawol op lân as yn oseaanekosystemen foarkomme. Beboskbou is de skepping fan nije bosken of oseaan-ekosystemen, lykas mangroves, yn gebieten dy't histoarysk net sokke planten hawwe befette, wylst herbebossing stribbet nei beammen en oare planten opnij ynfiere op lokaasjes dy't wiene omboud ta in oar gebrûk, lykas lânbougrûn, mynbou, of ûntwikkeling, of nei ferlies troch fersmoarging.

Marine ôffal, plestik, en wetterfersmoarging hawwe direkt bydroegen oan de measte seagrass en mangrove ferlies. De Clean Water Wet yn de Feriene Steaten, en oare ynspannings hawwe wurke te ferminderjen sokke fersmoarging en tastean herbebosk. Dizze termen binne oer it algemien brûkt om bosken op lân te beskriuwen, mar kinne ek ekosystemen op 'e oseaan omfetsje lykas mangroven, seegers, kwelder of seewier.

De belofte:

Beammen, mangroves, seegers en ferlykbere planten binne koalstof sinken, it brûken en sekwestrearjen fan koalstofdiokside natuerlik troch fotosynteze. Ocean CDR markearret faak 'blauwe koalstof', of koalstofdiokside dy't yn 'e oseaan sequestrearre is. Ien fan 'e meast effektive blauwe koalstof-ekosystemen is mangroven, dy't koalstof yn har bast, woartelsysteem en boaiem opslaan, opslaan oant 10 kear mear koalstof as bosken op lân. Mangroves jouwe in protte miljeu co-foardielen oan pleatslike mienskippen en kustekosystemen, it foarkommen fan lange-termyn degradaasje en eroazje, lykas it moderearjen fan de ynfloed fan stoarmen en weagen op 'e kust. Mangrovebosken meitsje ek habitaten foar ferskate terrestryske, akwatyske en aviêre bisten yn it woartelsysteem en tûken fan 'e plant. Sokke projekten kinne ek brûkt wurde direkt reverse de gefolgen fan ûntbosking of stoarmen, werstellen kustlinen en lân dat hat ferlern beam en plant dekking.

De bedriging:

Risiko's dy't dizze projekten begeliede komme út 'e tydlike opslach fan natuerlik sequestered koaldiokside. As kustgebieten lân gebrûk feroarings en oseaan ekosystemen wurde fersteurd foar ûntwikkeling, reizen, yndustry, of troch fersterkjen stoarmen, koalstof opslein yn boaiem sil wurde frijlitten yn it oseaan wetter en de sfear. Dizze projekten binne ek gefoelich foar biodiversiteit en ferlies fan genetyske ferskaat yn it foardiel fan fluch groeiende soarten, it fergrutsjen fan it risiko op sykte en grutte die outs. Restauraasje projekten kin enerzjy-yntinsyf wêze en easkje fossile brânstoffen foar ferfier en masines foar ûnderhâld. Herstellen fan kustekosystemen troch dizze natuer-basearre oplossingen sûnder passende konsideraasje foar de pleatslike mienskippen kin resultearje yn lân gryp en nadeel mienskippen dy't hawwe hie de minste bydrage oan klimaatferoaring. Sterke mienskipsrelaasjes en belutsenens fan belanghawwenden mei ynheemse minsken en pleatslike mienskippen binne de kaai foar it garandearjen fan lykweardigens en gerjochtichheid yn natuerlike Oseaan CDR-ynspanningen.

Seaweed Cultivation hat as doel om kelp en makroalgen te planten om koaldiokside út it wetter te filterjen en bewarje it yn biomassa troch fotosynteze. Dit koalstofrike seewier kin dan wurde kweekt en brûkt yn produkten as iten of sinken nei de boaiem fan 'e oseaan en sequestered.

De belofte:

Seewier en ferlykbere grutte oseaanplanten binne rap groeiende en oanwêzich yn regio's om 'e wrâld. Yn ferliking mei ynspannings foar bebossing of herbebossing, makket it oseanyske habitat fan seewier it net gefoelich foar brân, ynkringing of oare bedrigingen foar ierdske bosken. Seewier sequesters hege hoemannichten koalstofdiokside en hat in ferskaat oan gebrûk nei groei. Troch it fuortheljen fan wetter-basearre koalstofdiokside, seewier kin helpe regio wurkje tsjin ocean acidification en leverje soerstofrike habitats foar oseanyske ekosystemen. Neist dizze miljeu-winsten, seewier hat ek klimaat oanpassing foardielen dy't kin beskermje kustlinen tsjin eroazje troch dampening golf enerzjy. 

De bedriging:

Seewier koalstoffangst is te ûnderskieden fan oare blauwe ekonomy CDR-prosessen, mei de plant dy't CO opslacht₂ yn syn biomassa, yn stee fan it oerbringen yn it sedimint. As gefolch, de CO₂ ferwidering en opslachpotinsjeel foar seewier wurdt beheind troch de plant. Domesticing wylde seewier troch seewier teelt kin ferminderje it genetyske ferskaat fan de plant, it fergrutsjen fan it potinsjeel foar sykte en grutte die-outs. Derneist omfetsje aktuele foarstelde metoaden fan seewierkultivaasje it groeien fan planten yn it wetter op keunstmjittich materiaal, lykas tou, en yn ûndjippe wetters. Dit kin ljocht en fiedingsstoffen út habitaten yn it wetter ûnder it seewier foarkomme en skea feroarsaakje oan dy ekosystemen ynklusyf entanglements. It seewier sels is ek kwetsber foar degradaasje troch problemen mei wetterkwaliteit en predaasje. Grutte projekten dy't as doel hawwe om it seewier yn 'e oseaan te sinkjen ferwachtsje op dit stuit sink it tou of keunstmjittich materiaal likegoed, potinsjeel fersmoarging it wetter as it seewier sinkt. Der wurdt ek ferwachte dat dit type projekt kostenbeheiningen sil ûnderfine, wat skaalberens beheine. Fierder ûndersyk is nedich om de bêste manier te bepalen om seewier te kultivearjen en de foardielige beloften te krijen, wylst de ferwachte bedrigingen en ûnbedoelde gefolgen minimalisearje.

Yn 't algemien is it herstel fan oseaan- en kustekosystemen troch mangroven, seegers, kwelder-ekosystemen, en seewierkultivaasje as doel om it fermogen fan' e natuerlike systemen fan 'e ierde te fergrutsjen en te herstellen om atmosfearyske koaldiokside te ferwurkjen en op te slaan. Biodiversiteitsferlies troch klimaatferoaring wurdt gearstald mei biodiversiteitsferlies troch minsklike aktiviteiten, lykas ûntbosking, it ferminderjen fan de fearkrêft fan 'e ierde tsjin klimaatferoaring. 

Yn 2018 rapportearre it Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services (IPBES) dat twatredde fan 'e oseaanekosystemen binne skansearre, degradearre, of feroare. Dit oantal sil tanimme mei seespegelferheging, fersuring fan 'e oseaan, mining fan djippe seeboaiem, en antropogenyske effekten fan klimaatferoaring. Natuerlike metoaden foar ferwidering fan koalstofdiokside sille profitearje fan it fergrutsjen fan biodiversiteit en it herstellen fan ekosystemen. Seewierkultivaasje is in groeiend gebiet fan stúdzje dat soe profitearje fan doelgericht ûndersyk. Trochtinkende restauraasje en beskerming fan oseaanekosystemen hat direkte potensjeel om de effekten fan klimaatferoaring te beheinen fia emissiereduksjes yn kombinaasje mei ko-foardielen.

---

Ferbetterjen fan natuerlike oseaanprosessen foar mitigaasje fan klimaatferoaring

Njonken natuerlike prosessen ûndersiikje ûndersikers metoaden foar it ferbetterjen fan natuerlike koaldiokside-ferwidering, it stimulearjen fan koaldiokside-opname fan 'e oseaan. Trije geoengineeringprojekten foar oseaanklimaat falle binnen dizze kategory fan it ferbetterjen fan natuerlike prosessen: ferbettering fan alkaliniteit fan 'e oseaan, befruchting fan fiedingsstoffen, en keunstmjittige opwelling en downwelling. 

Ocean Alkalinity Enhancement (OAE) is in CDR-metoade dy't as doel hat om koaldiokside yn 'e oseaan te ferwiderjen troch de natuerlike ferwaarmingsreaksjes fan mineralen te fersnellen. Dizze wetterreaksjes brûke koalstofdiokside en meitsje fêst materiaal. Aktuele OAE-techniken koalstofdiokside fange mei alkaline rotsen, dus kalk of olivine, of troch in elektrogemysk proses.

De belofte:

Basearre op natuerlike rock ferwaarming prosessen, OAE is skaalber en biedt in permaninte metoade fan koalstofdiokside ferwidering. De reaksje tusken it gas en mineraal soarget foar ôfsettings dy't ferwachte wurde fergrutsje de bufferkapasiteit fan 'e oseaan, op syn beurt ôfnimmende oseaan acidification. De tanimming fan minerale ôfsettings yn 'e oseaan kin ek de produktiviteit fan' e oseaan ferheegje.

De bedriging:

It súkses fan 'e wetterreaksje is ôfhinklik fan' e beskikberens en ferdieling fan 'e mineralen. In oneffen ferdieling fan mineralen en regionale gefoelichheid ta de ôfname fan koalstofdiokside kin negatyf beynfloedzje de oseaan omjouwing. Derneist is de kwantiteit fan mineralen dy't nedich binne foar OAE it meast wierskynlik te wêzen ûntstien út ierdske minen, en sil fereaskje ferfier nei kustregio's foar gebrûk. It fergrutsjen fan de alkaliniteit fan 'e oseaan sil ek de pH fan' e oseaan feroarje beynfloedet biologyske prosessen. Ocean alkalinity ferbettering hat net sjoen safolle fjild eksperiminten of safolle ûndersyk as lân-basearre ferwaarming, en de gefolgen fan dizze metoade binne better bekend foar lân-basearre ferwaarming. 

Nutrient Fertilization stelt foar it tafoegjen fan izer en oare fiedingsstoffen yn 'e oseaan om de groei fan fytoplankton te stimulearjen. Troch it foardiel fan in natuerlik proses, nimt fytoplankton maklik atmosfearyske koaldiokside op en sinkt nei de boaiem fan 'e oseaan. Yn 2008, folken by de UN Konvinsje oer biologyske ferskaat ynstimd mei in foarsoarchsmoratorium oer de praktyk om de wittenskiplike mienskip de foar- en neidielen fan sokke projekten better te begripen.

De belofte:

Neist it fuortheljen fan atmosfearyske koaldiokside kin fiedingsfertilisaasje tydlik ferminderje ocean acidification en fergrutsje fisk stocks. Fytoplankton binne in fiedingsboarne foar in protte fisken, en de ferhege beskikberens fan iten kin it oantal fisk ferheegje yn 'e regio's wêr't de projekten wurde útfierd. 

De bedriging:

Stúdzjes bliuwe beheind op nutriïnt befruchting en werkenne de protte ûnbekenden oer lange termyn effekten, ko-foardielen, en permaninsje fan dizze CDR metoade. Projekten foar befruchting fan fiedingsstoffen kinne grutte hoemannichten materialen fereaskje yn 'e foarm fan izer, fosfor en stikstof. Sourcing fan dizze materialen kin ekstra mining, produksje en ferfier fereaskje. Dit kin de ynfloed fan 'e positive CDR negearje en skea oan oare ekosystemen op' e planeet troch mynwinning. Dêrnjonken kin de groei fan fytoplankton resultearje yn skealike algenbloei, ferminderje de soerstof yn 'e oseaan, en fergrutsje de produksje fan metaan, in GHG dy't 10 kear de hoemannichte waarmte opfangt yn ferliking mei koaldiokside.

It natuerlike mingen fan 'e oseaan troch opwelling en downwelling bringt wetter fan it oerflak nei it sedimint, en ferspriedt temperatuer en fiedingsstoffen nei de ferskate regio's fan' e oseaan. Artificial Upwelling en Downwelling is fan doel in fysyk meganisme te brûken om dit mingen te fersnellen en te stimulearjen, it fergrutsjen fan it mingen fan oseaanwetter om koalstofdiokside ryk oerflakwetter nei de djippe oseaan te bringen, en kâld, nutriïnt ryk wetter oan it oerflak. Dit wurdt ferwachte om de groei fan fytoplankton en fotosynteze te stimulearjen om koaldiokside út 'e sfear te ferwiderjen. Aktuele foarstelde meganismen omfetsje mei help fan fertikale pipen en pompen om wetter fan 'e boaiem fan' e oseaan nei de top te lûken.

De belofte:

Artificial upwelling en downwelling wurdt foarsteld as it ferbetterjen fan in natuerlik systeem. Dizze plande beweging fan wetter kin helpe om de side-effekten te foarkommen fan ferhege groei fan fytoplankton, lykas sônes mei leech soerstof en oerstallige fiedingsstoffen troch it fergrutsjen fan it mingen fan 'e oseaan. Yn waarmere gebieten, dizze metoade kin helpe cool oerflak temperatueren en trage koraal bleken. 

De bedriging:

Dizze metoade fan keunstmjittich mingen hat beheinde eksperiminten en fjildtests sjoen rjochte op lytse skalen en foar beheinde tiidperioaden. Iere ûndersyk docht bliken dat oer it algemien keunstmjittige upwelling en downwelling hawwe in lege CDR potinsjeel en foarsjen tydlike sekwestraasje fan koalstofdiokside. Dizze tydlike opslach is in gefolch fan de op- en ôffalsyklus. Elke koalstofdiokside dy't fia downwelling nei de boaiem fan 'e oseaan beweecht, sil wierskynlik op in oar punt yn'e tiid opkomme. Dêrneist sjocht dizze metoade ek it potinsjeel foar in beëinigingsrisiko. As de keunstmjittige pomp mislearret, wurdt beëinige, of ûntbrekt finansiering, kin ferhege fiedingsstoffen en koaldiokside oan it oerflak de konsintraasjes fan metaan en stikstofokside ferheegje, lykas de fersuring fan 'e oseaan. It hjoeddeiske foarstelde meganisme foar it mingen fan keunstmjittige oseaan fereasket in piipsysteem, pompen en in eksterne enerzjyfoarsjenning. De ynstallaasje fan dizze pipen is wierskynlik nedich skippen, in effisjinte boarne fan enerzjy, en ûnderhâld. 

---

Ocean CDR fia meganyske en gemyske metoaden

Mechanyske en gemyske oseaan CDR intervenearret mei natuerlike prosessen, mei as doel technology te brûken om in natuerlik systeem te feroarjen. Op it stuit, seewetter koalstof winning predominates de meganyske en gemyske oseaan CDR petear, mar oare metoaden lykas keunstmjittige upwelling en downwelling, besprutsen hjirboppe, koe falle yn dizze kategory ek.

Seawater Carbon Extraction, of Electrochemical CDR, hat as doel om it koaldiokside yn oseaanwetter te ferwiderjen en op oare plakken op te slaan, operearje op ferlykbere prinsipes foar direkte opfang en opslach fan koalstofdiokside yn loft. Foarstelde metoaden omfetsje it brûken fan elektrogemyske prosessen om in gasfoarmige koalstofdiokside út seewetter te sammeljen, en dat gas yn in fêste of floeibere foarm op te slaan yn in geologyske formaasje of yn seesedimint.

De belofte:

Dizze metoade foar it fuortheljen fan koaldiokside út oseaanwetter wurdt ferwachte dat de oseaan mear atmosfearyske koaldiokside kin opnimme troch natuerlike prosessen. Stúdzjes oer elektrogemyske CDR hawwe oanjûn dat mei in duorsume enerzjyboarne dizze metoade kin enerzjysunich wêze. Fuortsmite koalstofdiokside út oseaan wetter wurdt fierder ferwachte omkear of pauze oseaan fersuring. 

De bedriging:

Iere stúdzjes oer koalstofwinning fan seewetter hawwe it konsept foaral hifke yn lab-basearre eksperiminten. As gefolch, de kommersjele tapassing fan dizze metoade bliuwt tige teoretysk, en potinsjeel enerzjy yntinsyf. Undersyk hat ek benammen rjochte op it gemyske fermogen fan koalstofdiokside wurde fuorthelle út seewetter, mei lyts ûndersyk nei de miljeurisiko's. Aktuele soargen omfetsje ûnwissichheden oer pleatslike ekosysteem-lykwichtsferoaringen en de ynfloed dy't dit proses kin hawwe op it marinelibben.

---

Is der in paad foarút foar ocean CDR?

In protte natuerlike oseaan CDR-projekten, lykas restauraasje en beskerming fan kustekosystemen, wurde stipe troch ûndersochte en bekende positive ko-foardielen foar it miljeu en lokale mienskippen. Oanfoljend ûndersyk om te begripen hoe lang en hoe lang koalstof kin wurde opslein troch dizze projekten is noch nedich, mar de ko-foardielen binne dúdlik. Beyond Natuerlike Oseaan CDR, lykwols, ferbettere natuerlike en meganyske en gemyske Oseaan CDR hawwe identifisearre neidielen dy't moatte wurde soarchfâldich beskôge foardat it útfieren fan in projekt op in grutte skaal. 

Wy binne allegear belanghawwenden yn 'e planeet en sille wurde beynfloede troch klimaatgeo-engineeringprojekten lykas klimaatferoaring. Beslútmakkers, beliedsmakkers, ynvestearders, kiezers en alle belanghawwenden binne de kaai by it bepalen as it risiko fan ien metoade foar klimaatgeo-engineering grutter is as it risiko fan in oare metoade of sels it risiko fan klimaatferoaring. Ocean CDR metoaden kinne helpe ferminderje atmosfearyske koalstofdiokside, mar moatte allinnich wurde beskôge neist de direkte reduksje fan koalstofdiokside útstjit.