Заробени во големото сино: Отстранување на јаглерод диоксид од океанот

Разбивање на климатскиот геоинженеринг: Дел 2

Дел 1: Бескрајни непознати
Дел 3: Модификација на сончевото зрачење
Дел 4: Разгледување на етиката, правичноста и правдата

Отстранувањето на јаглерод диоксид (CDR) е форма на климатски геоинженеринг што се обидува да го отстрани јаглеродниот диоксид од атмосферата. CDR го таргетира влијанието на емисиите на стакленички гасови со намалување и отстранување на атмосферскиот јаглерод диоксид преку долго и краткорочно складирање. CDR може да се смета за копнена или океанска, во зависност од материјалот и системите што се користат за зафаќање и складирање на гасот. Акцентот на копнениот CDR беше доминантен во овие разговори, но интересот за искористување на CDR на океаните се зголемува, со внимание на подобрените природни и механички и хемиски проекти.

---

Природните системи веќе го отстрануваат јаглерод диоксидот од атмосферата

Океанот е природен јаглероден мијалник, фаќање 25% на атмосферскиот јаглерод диоксид и 90% од вишокот на топлина на Земјата преку природни процеси како фотосинтеза и апсорпција. Овие системи помогнаа да се одржи глобалната температура, но стануваат преоптоварени поради зголемувањето на атмосферскиот јаглерод диоксид и другите стакленички гасови од емисиите на фосилни горива. Ова зголемено навлегување почна да влијае на хемијата на океанот, предизвикувајќи закиселување на океаните, губење на биолошката разновидност и нови екосистемски обрасци. Обновата на биодиверзитетот и екосистемите во комбинација со намалувањето на фосилните горива ќе ја зајакне планетата против климатските промени.

Отстранувањето на јаглерод диоксидот, преку раст на нови растенија и дрвја, може да се случи и на копно и во океанските екосистеми. Пошумувањето е создавање на нови шуми или океанските екосистеми, како мангровите, во области кои историски не содржеле такви растенија, додека пошумувањето се обидува да повторно внесете дрвја и други растенија на локации кои биле претворени во друга употреба, како обработливо земјиште, рударство или развој, или по загуба поради загадување.

Морски отпадоци, пластика и загадување на водата директно придонеле за најголем дел од загубата на морската трева и мангровите. На Закон за чиста вода во Соединетите Американски Држави, и други напори работеа за да се намали таквото загадување и да се овозможи пошумување. Овие термини обично се користат за да се опишат шумите на копно, но може да вклучуваат и океански екосистеми како што се мангрови, морски треви, солени мочуришта или алги.

Ветувањето:

Дрвја, мангрови, морски треви и слични растенија се тоне на јаглерод, користејќи и одвојувајќи јаглерод диоксид природно преку фотосинтеза. CDR на океанот често го истакнува „синиот јаглерод“ или јаглерод диоксидот заробен во океанот. Еден од најефективните екосистеми на синиот јаглерод се мангровите, кои собираат јаглерод во нивната кора, кореновиот систем и почвата, складирајќи до 10 пати повеќе јаглерод од шумите на копно. Мангровите обезбедуваат бројни еколошки ко-придобивки на локалните заедници и крајбрежните екосистеми, спречувајќи долгорочна деградација и ерозија, како и ублажување на влијанието на бурите и брановите на брегот. Мангровските шуми, исто така, создаваат живеалишта за различни копнени, водни и птичји животни во кореновиот систем и гранките на растението. Ваквите проекти може да се користат и за директно обратно ефектите од уништувањето на шумите или бурите, обновување на крајбрежјето и земјиштето кое изгубило покривка од дрвја и растенија.

Заканата:

Ризиците кои ги придружуваат овие проекти произлегуваат од привременото складирање на природно запленет јаглерод диоксид. Како што се менува користењето на крајбрежјето земјиште и се нарушуваат океанските екосистеми за развој, патување, индустрија или со засилување на бурите, јаглеродот складиран во почвите ќе се ослободи во водата на океаните и во атмосферата. Овие проекти се исто така склони кон биодиверзитетот и губењето на генетската разновидност во корист на брзорастечките видови, зголемувајќи го ризикот од болести и големи изумрени. Проекти за реставрација може да биде енергетски интензивна и бараат фосилни горива за транспорт и машини за одржување. Враќање на крајбрежните екосистеми преку овие решенија засновани на природата без соодветно внимание за локалните заедници може да резултира со одземање земјиште и обесправените заедници кои имале најмал придонес за климатските промени. Силните односи со заедницата и ангажманот на засегнатите страни со домородните луѓе и локалните заедници се клучни за обезбедување еднаквост и правда во напорите за CDR на природните океани.

Одгледувањето алги има за цел да засади алги и макроалги за да го филтрира јаглерод диоксидот од водата и складирајте го во биомаса преку фотосинтеза. Оваа алга богата со јаглерод потоа може да се одгледува и да се користи во производи или храна или да се потоне на дното на океанот и да се зароби.

Ветувањето:

Алгите и сличните големи океански растенија брзо растат и се присутни во регионите ширум светот. Во споредба со напорите за пошумување или пошумување, океанското живеалиште на морските алги ги прави да не се подложни на пожари, навлегувања или други закани за копнените шуми. Запленувачи на алги високи количини на јаглерод диоксид и има разновидна употреба по растењето. Преку отстранување на јаглерод диоксид базиран на вода, морските алги можат да им помогнат на регионите да работат против закиселувањето на океаните и обезбедуваат живеалишта богати со кислород за океанските екосистеми. Покрај овие еколошки победи, морските алги имаат и придобивки од климатската адаптација што можат заштита на крајбрежјето од ерозија со пригушување на брановата енергија. 

Заканата:

Зафаќањето на јаглерод од морските алги се разликува од другите CDR процеси на сина економија, при што фабриката складира CO₂ во неговата биомаса, наместо да ја пренесува во седиментот. Како резултат на тоа, CO₂ Потенцијалот за отстранување и складирање на алги е ограничен од растението. Припитомувањето на дивите морски алги преку одгледување на алги може намалување на генетската разновидност на растението, зголемување на потенцијалот за болести и големи изумрени. Покрај тоа, сегашните предложени методи за одгледување алги вклучуваат одгледување растенија во вода на вештачки материјал, како јаже, и во плитки води. Ова може да ја спречи светлината и хранливите материи од живеалиштата во водата под морските алги и да предизвика штета на тие екосистеми вклучувајќи ги и заплетките. Самите алги се исто така ранливи на деградација поради проблеми со квалитетот на водата и грабливост. Во моментов очекуваат големи проекти кои имаат за цел да ги потонат морските алги во океанот потопете го јажето или вештачкиот материјал исто така, потенцијално загадување на водата кога морските алги тоне. Овој тип на проект, исто така, се очекува да има ограничувања на трошоците, ограничувајќи ја приспособливоста. Потребно е понатамошно истражување да се одреди најдобриот начин за одгледување алги и да се добијат корисни ветувања, притоа минимизирајќи ги очекуваните закани и несаканите последици.

Севкупно, обновувањето на океанските и крајбрежните екосистеми преку мангрови, морски треви, екосистеми со солени мочуришта и одгледување на алги има за цел да ја зголеми и обнови способноста на природните системи на Земјата да обработуваат и складираат атмосферски јаглерод диоксид. Загубата на биолошката разновидност од климатските промени се надополнува со загубата на биолошката разновидност од човечките активности, како што се уништувањето на шумите, намалувањето на отпорноста на Земјата на климатските промени. 

Во 2018 година, Меѓувладината научно-политичка платформа за биодиверзитет и екосистемски услуги (IPBES) објави дека две третини од океанските екосистеми се оштетени, деградирани или изменети. Овој број ќе се зголеми со зголемувањето на нивото на морето, закиселувањето на океаните, ископувањето на длабокото морско дно и влијанието на антропогените климатски промени. Природните методи за отстранување на јаглерод диоксид ќе имаат корист од зголемувањето на биолошката разновидност и обновувањето на екосистемите. Одгледувањето на алги е растечка област на проучување што ќе има корист од насоченото истражување. Обмисленото обновување и заштитата на океанските екосистеми има непосреден потенцијал за ублажување на ефектите од климатските промени преку намалување на емисиите во комбинација со заеднички придобивки.

---

Подобрување на природните океански процеси за ублажување на климатските промени

Покрај природните процеси, истражувачите истражуваат методи за подобрување на природното отстранување на јаглерод диоксид, поттикнувајќи го навлегувањето на јаглерод диоксид од океанот. Три океански климатски геоинженерски проекти спаѓаат во оваа категорија на подобрување на природните процеси: подобрување на алкалноста на океаните, оплодување на хранливи материи и вештачко подигање и надолежување. 

Зајакнувањето на алкалноста на океаните (OAE) е CDR метод кој има за цел да го отстрани океанскиот јаглерод диоксид преку забрзување на природните атмосферски реакции на минералите. Овие атмосферски реакции користат јаглерод диоксид и создаваат цврст материјал. Тековни техники на ОАЕ фаќање на јаглерод диоксид со алкални карпи, т.е. вар или оливин, или преку електрохемиски процес.

Ветувањето:

Врз основа на природни атмосферски процеси на карпите, ОАЕ е скалабилна и нуди постојан метод на отстранување на јаглерод диоксид. Реакцијата помеѓу гасот и минералот создава наслаги кои се очекуваат зголемување на пуферскиот капацитет на океанот, за возврат ја намалува киселоста на океаните. Зголемувањето на наоѓалиштата на минерали во океанот, исто така, може да ја зголеми продуктивноста на океаните.

Заканата:

Успехот на атмосферската реакција зависи од достапноста и дистрибуцијата на минералите. Нерамномерна распределба на минерали и регионални чувствителности намалувањето на јаглеродниот диоксид може негативно да влијае на океанската средина. Покрај тоа, количината на минерали потребни за ОАЕ најверојатно ќе биде добиени од копнени рудници, и ќе бара транспорт до крајбрежните региони за користење. Зголемувањето на алкалноста на океанот ќе ја измени и pH вредноста на океанот кои влијаат на биолошките процеси. Подобрувањето на алкалноста на океаните има не се видени толку многу теренски експерименти или толку многу истражувања како атмосферски влијанија врз основа на копно, а влијанијата на овој метод се попознати за атмосферските влијанија врз основа на копно. 

Оплодување со хранливи материи предлага додавање на железо и други хранливи материи во океанот за да се поттикне растот на фитопланктонот. Искористувајќи ги предностите на природниот процес, фитопланктонот лесно го зема атмосферскиот јаглерод диоксид и тоне на дното на океанот. Во 2008 година, нациите на Конвенцијата на ОН за биолошка разновидност се согласи на претпазлив мораториум на практиката да и се овозможи на научната заедница подобро да ги разбере добрите и лошите страни на ваквите проекти.

Ветувањето:

Покрај отстранувањето на атмосферскиот јаглерод диоксид, оплодувањето со хранливи материи може привремено намалување на закиселувањето на океаните зголемување на рибниот фонд. Фитопланктонот е извор на храна за многу риби, а зголемената достапност на храна може да го зголеми количеството риби во регионите каде што се изведуваат проектите. 

Заканата:

Студиите остануваат ограничени за оплодување со хранливи материи и препознаваат многу непознати за долгорочните ефекти, истовремените придобивки и трајноста на овој CDR метод. Проектите за оплодување на хранливи материи може да бараат големи количини на материјали во форма на железо, фосфор и азот. Изворот на овие материјали може да бара дополнително рударство, производство и транспорт. Ова може да го негира влијанието на позитивниот CDR и да им наштети на другите екосистеми на планетата поради екстракција од рударството. Покрај тоа, растот на фитопланктонот може да резултира со штетните алги цветаат, го намалуваат кислородот во океанот и го зголемуваат производството на метан, стакленички гасови што заробуваат 10 пати поголема количина на топлина во споредба со јаглерод диоксид.

Природното мешање на океанот преку издигнување и спуштање носи вода од површината до седиментот, дистрибуирајќи ја температурата и хранливите материи во различните региони на океанот. Вештачко издигнување и спуштање има за цел да користи физички механизам за да го забрза и поттикне ова мешање, зголемувајќи го мешањето на океанската вода за да донесе површинска вода богата со јаглерод диоксид до длабоките океани, и ладна вода богата со хранливи материи на површината. Ова се очекува да го поттикне растот на фитопланктонот и фотосинтезата за отстранување на јаглеродниот диоксид од атмосферата. Тековните предложени механизми вклучуваат користејќи вертикални цевки и пумпи да црпи вода од дното на океанот кон врвот.

Ветувањето:

Вештачкото подигање и надоле се предлага како подобрување на природниот систем. Ова планирано движење на водата може да помогне да се избегнат несаканите ефекти од зголемениот раст на фитопланктонот, како што се зоните со низок кислород и вишокот хранливи материи со зголемување на мешањето на океаните. Во потоплите региони, овој метод може да помогне да се изладат температурите на површината и бавно белење на коралите. 

Заканата:

Овој метод на вештачко мешање видел ограничени експерименти и теренски тестови фокусирани на мали размери и за ограничени временски периоди. Раните истражувања покажуваат дека во целина, вештачкото нагорување и надоле имаат низок CDR потенцијал и обезбеди привремено одземање на јаглерод диоксид. Ова привремено складирање е резултат на циклусот на нагорно и надоле. Секој јаглерод диоксид што се движи до дното на океанот преку пропустливоста, веројатно ќе се нагоре во некој друг момент во времето. Дополнително, овој метод го гледа и потенцијалот за ризик од раскинување. Ако вештачката пумпа не успее, е прекината или нема средства, зголемените хранливи материи и јаглерод диоксид на површината може да ги зголемат концентрациите на метанот и азотен оксид, како и закиселувањето на океаните. Сегашниот предложен механизам за вештачко мешање на океаните бара систем на цевки, пумпи и надворешно снабдување со енергија. Поставувањето на овие цевки веројатно ќе бара бродови, ефикасен извор на енергија и одржување. 

---

Океан CDR преку механички и хемиски методи

Механички и хемиски CDR на океанот интервенира во природните процеси, со цел да се користи технологијата за менување на природниот систем. Во моментов, екстракцијата на јаглерод од морската вода преовладува во механичките и хемиските разговори за CDR на океанот, но и други методи како вештачкото издигнување и паѓање, дискутирани погоре, би можеле да спаѓаат во оваа категорија.

Екстракција на јаглерод од морска вода, или електрохемиски CDR, има за цел да го отстрани јаглеродниот диоксид во океанската вода и да го складира на друго место, работејќи на слични принципи за насочување на апсењето и складирањето на јаглерод диоксид во воздухот. Предложените методи вклучуваат користење на електрохемиски процеси за собирање на гасовита форма на јаглерод диоксид од морската вода и складирање на тој гас во цврста или течна форма во геолошка формација или во океански седимент.

Ветувањето:

Овој метод на отстранување на јаглерод диоксид од океанската вода се очекува да му овозможи на океанот да зафаќа повеќе атмосферски јаглерод диоксид преку природни процеси. Студиите за електрохемиски CDR покажаа дека со обновливи извори на енергија, овој метод може да биде енергетски ефикасен. Отстранувањето на јаглерод диоксидот од водата на океаните дополнително се очекува обратна или пауза на киселоста на океаните. 

Заканата:

Раните студии за екстракција на јаглерод од морска вода првенствено го тестираа концептот во лабораториски експерименти. Како резултат на тоа, комерцијалната примена на овој метод останува високо теоретска и потенцијална енергетски интензивна. Истражувањата, исто така, првенствено се фокусираа на хемиската способност на јаглерод диоксидот да се отстрани од морската вода, со мало истражување за еколошките ризици. Тековните грижи вклучуваат несигурности за промените во локалната рамнотежа на екосистемот и влијанието што овој процес може да го има врз морскиот живот.

---

Дали постои пат напред за CDR на океанот?

Многу проекти за CDR за природни океани, како реставрација и заштита на крајбрежните екосистеми, се поддржани од истражени и познати позитивни заеднички придобивки за животната средина и локалните заедници. Сè уште се потребни дополнителни истражувања за да се разбере количината и должината на времето што јаглеродот може да се складира преку овие проекти, но истовремените придобивки се јасни. Надвор од природниот океански CDR, сепак, подобрените природни и механички и хемиски океански CDR имаат препознатливи недостатоци кои треба внимателно да се разгледаат пред да се имплементира каков било проект во голем обем. 

Сите ние сме засегнати страни на планетата и ќе бидеме под влијание на проектите за климатски геоинженеринг, како и климатските промени. Носителите на одлуки, креаторите на политики, инвеститорите, гласачите и сите засегнати страни се клучни во одредувањето дали ризикот од еден метод на климатски геоинженеринг го надминува ризикот од друг метод или дури и ризикот од климатски промени. Методите на CDR на океаните можат да помогнат во намалувањето на атмосферскиот јаглерод диоксид, но треба да се земат предвид само како додаток на директното намалување на емисиите на јаглерод диоксид.