Imenaswa kwenye Bluu Kubwa: Kuondolewa kwa Dioksidi ya Kaboni ya Bahari

Kuvunja Uhandisi wa Hali ya Hewa: Sehemu ya 2

Sehemu ya 1: Isiyo na Mwisho Isiyojulikana
Sehemu ya 3: Marekebisho ya Mionzi ya Jua
Sehemu ya 4: Kuzingatia Maadili, Usawa na Haki

Uondoaji wa dioksidi kaboni (CDR) ni aina ya uhandisi wa hali ya hewa ambayo hutafuta kuondoa kaboni dioksidi kutoka angahewa. CDR inalenga athari za uzalishaji wa gesi chafuzi kwa kupunguza na kuondoa kaboni dioksidi ya anga kupitia uhifadhi wa muda mrefu na mfupi. CDR inaweza kuchukuliwa kuwa ya nchi kavu au ya baharini, kulingana na nyenzo na mifumo inayotumiwa kunasa na kuhifadhi gesi. Msisitizo juu ya CDR ya ardhini umekuwa mkubwa katika mazungumzo haya lakini nia ya kutumia CDR ya bahari inaongezeka, kwa kuzingatia miradi ya asili na mitambo na kemikali iliyoimarishwa.

---

Mifumo ya asili tayari huondoa kaboni dioksidi kutoka angahewa

Bahari ni shimo la asili la kaboni, kukamata 25% ya kaboni dioksidi ya angahewa na 90% ya joto kupita kiasi duniani kupitia michakato ya asili kama vile usanisinuru na ufyonzaji. Mifumo hii imesaidia kudumisha halijoto duniani, lakini inazidi kulemewa kutokana na ongezeko la hewa ukaa na gesi chafuzi kutoka kwa uzalishaji wa mafuta. Kuongezeka huku kumeanza kuathiri kemia ya bahari, na kusababisha tindikali ya bahari, upotevu wa bioanuwai, na mifumo mipya ya mfumo ikolojia. Kujenga upya bioanuwai na mifumo ikolojia iliyooanishwa na upunguzaji wa nishati ya visukuku kutaimarisha sayari dhidi ya mabadiliko ya hali ya hewa.

Uondoaji wa dioksidi kaboni, kupitia ukuaji mpya wa mimea na miti, unaweza kutokea ardhini na katika mifumo ikolojia ya bahari. Upandaji miti ni uundaji wa misitu mipya au mifumo ikolojia ya bahari, kama mikoko, katika maeneo ambayo kihistoria hayakuwa na mimea kama hiyo, wakati upandaji miti ukitaka kurudisha miti na mimea mingine katika maeneo ambayo yamegeuzwa kuwa matumizi tofauti, kama vile shamba, uchimbaji madini au maendeleo, au baada ya hasara kutokana na uchafuzi wa mazingira..

uchafu wa baharini, plastiki na maji zimechangia moja kwa moja katika upotevu wa nyasi nyingi za baharini na mikoko. The Sheria ya Maji safi nchini Marekani, na jitihada nyinginezo zimefanya kazi ili kupunguza uchafuzi huo na kuruhusu upandaji miti upya. Maneno haya kwa ujumla yametumika kuelezea misitu iliyo ardhini, lakini pia yanaweza kujumuisha mifumo ikolojia inayotegemea bahari kama vile mikoko, nyasi za bahari, vinamasi vya chumvi, au mwani.

Ahadi:

Miti, mikoko, nyasi za bahari, na mimea inayofanana nayo kaboni inazama, kutumia na kutafuta kaboni dioksidi kwa njia ya usanisinuru. Bahari CDR mara nyingi huangazia 'kaboni ya bluu,' au dioksidi kaboni iliyotengwa baharini. Mojawapo ya mifumo bora ya ikolojia ya kaboni ya bluu ni mikoko, ambayo inachukua kaboni kwenye gome lao, mfumo wa mizizi, na udongo, kuhifadhi. hadi mara 10 kaboni zaidi kuliko misitu kwenye ardhi. Mikoko hutoa nyingi faida za mazingira kwa jamii za wenyeji na mifumo ikolojia ya pwani, kuzuia uharibifu wa muda mrefu na mmomonyoko wa ardhi pamoja na kudhibiti athari za dhoruba na mawimbi kwenye pwani. Misitu ya mikoko pia hutengeneza makazi kwa wanyama mbalimbali wa nchi kavu, majini na ndege katika mfumo wa mizizi na matawi ya mmea huo. Miradi kama hiyo pia inaweza kutumika moja kwa moja kinyume athari za ukataji miti au dhoruba, kurejesha ukanda wa pwani na ardhi ambayo imepoteza miti na mimea.

Tishio:

Hatari zinazoambatana na miradi hii zinatokana na uhifadhi wa muda wa dioksidi kaboni iliyotengwa kwa asili. Kadiri matumizi ya ardhi ya pwani yanavyobadilika na mifumo ikolojia ya bahari inatatizwa kwa maendeleo, usafiri, viwanda, au kwa kuimarisha dhoruba, kaboni iliyohifadhiwa kwenye udongo itatolewa kwenye maji ya bahari na angahewa. Miradi hii pia inakabiliwa bioanuwai na upotevu wa uanuwai wa kijeni kwa ajili ya spishi zinazokua haraka, na kuongeza hatari ya magonjwa na vifo vikubwa. Miradi ya kurejesha inaweza kuwa na nguvu nyingi na kuhitaji mafuta ya kisukuku kwa usafiri na mashine kwa ajili ya matengenezo. Kurejesha mifumo ikolojia ya pwani kupitia masuluhisho haya yanayotegemea asili bila kuzingatia ipasavyo kwa jamii za wenyeji inaweza kusababisha unyakuzi wa ardhi na jamii zisizo na faida ambazo zimekuwa na mchango mdogo zaidi katika mabadiliko ya hali ya hewa. Uhusiano thabiti wa jamii na ushirikiano wa washikadau na watu wa kiasili na jumuiya za wenyeji ni muhimu katika kuhakikisha usawa na haki katika juhudi za CDR za bahari asilia.

Kilimo cha Mwani kinalenga kupanda kelp na macroalgae ili kuchuja dioksidi kaboni kutoka kwa maji na ihifadhi kwenye biomasi kupitia usanisinuru. Mwani huu wenye kaboni nyingi basi unaweza kulimwa na kutumika katika bidhaa au chakula au kuzamishwa chini ya bahari na kutengwa.

Ahadi:

Mwani na mimea mikubwa kama hiyo ya bahari inakua haraka na iko katika mikoa kote ulimwenguni. Ikilinganishwa na juhudi za upandaji miti au upandaji miti upya, makazi ya bahari ya mwani huifanya isiweze kuathiriwa na moto, uvamizi, au vitisho vingine kwa misitu ya nchi kavu. Watafutaji wa mwani kiasi kikubwa cha dioksidi kaboni na ina matumizi mbalimbali baada ya ukuaji. Kupitia kuondoa kaboni dioksidi inayotokana na maji, mwani unaweza kusaidia mikoa kufanya kazi dhidi ya asidi ya bahari na kutoa makazi yenye oksijeni kwa mifumo ikolojia ya bahari. Mbali na mafanikio haya ya kimazingira, mwani pia una manufaa ya kukabiliana na hali ya hewa ambayo yanaweza kulinda ukanda wa pwani dhidi ya mmomonyoko wa ardhi kwa kupunguza nishati ya mawimbi. 

Tishio:

Kukamata kaboni ya mwani ni tofauti na michakato mingine ya CDR ya uchumi wa bluu, na mmea unaohifadhi CO₂ katika majani yake, badala ya kuihamisha kwenye mashapo. Kama matokeo, CO₂ uwezo wa kuondoa na kuhifadhi mwani ni mdogo na mmea. Kufuga mwani mwitu kupitia kilimo cha mwani kunaweza kupunguza utofauti wa maumbile ya mmea, kuongeza uwezekano wa magonjwa na vifo vikubwa. Kwa kuongezea, mbinu za sasa zinazopendekezwa za ukuzaji wa mwani ni pamoja na kukuza mimea kwenye maji kwenye nyenzo bandia, kama kamba, na kwenye maji ya kina kifupi. Hii inaweza kuzuia mwanga na virutubisho kutoka kwa makazi katika maji chini ya mwani na kusababisha madhara kwa mazingira hayo. ikiwa ni pamoja na mitego. Mwani wenyewe pia huathirika na uharibifu kutokana na masuala ya ubora wa maji na uwindaji. Miradi mikubwa inayolenga kuzamisha mwani baharini kwa sasa inatarajia kuzama kamba au nyenzo za bandia vilevile, uwezekano wa kuchafua maji wakati mwani unapozama. Mradi wa aina hii pia unatarajiwa kukumbwa na vikwazo vya gharama, na kupunguza uwezekano. Utafiti zaidi unahitajika kuamua njia bora ya kulima mwani na kupata ahadi za manufaa huku ukipunguza vitisho vinavyotarajiwa na matokeo yasiyotarajiwa.

Kwa ujumla, urejeshaji wa mifumo ikolojia ya bahari na pwani kupitia mikoko, nyasi bahari, mifumo ikolojia ya kinamasi, na upanzi wa mwani unalenga kuongeza na kurejesha uwezo wa mifumo ya asili ya Dunia kusindika na kuhifadhi kaboni dioksidi ya angahewa. Upotevu wa bayoanuwai kutokana na mabadiliko ya hali ya hewa unachangiwa na upotevu wa bayoanuwai kutokana na shughuli za binadamu, kama vile ukataji miti, na hivyo kupunguza ustahimilivu wa Dunia kwa mabadiliko ya hali ya hewa. 

Mnamo mwaka wa 2018, Jukwaa la Sera ya Sayansi na Kiserikali juu ya Bioanuwai na Huduma za Mfumo wa Ikolojia (IPBES) liliripoti kwamba theluthi mbili ya mifumo ikolojia ya bahari zimeharibiwa, kuharibiwa, au kubadilishwa. Idadi hii itaongezeka kutokana na kupanda kwa kina cha bahari, tindikali ya bahari, uchimbaji madini wa kina kirefu cha bahari, na athari za mabadiliko ya hali ya hewa ya anthropogenic. Mbinu asilia za kuondoa kaboni dioksidi zitafaidika kutokana na kuongeza bayoanuwai na kurejesha mifumo ikolojia. Kilimo cha mwani ni eneo linalokua la utafiti ambalo lingefaidika na utafiti uliolengwa. Marejesho ya uangalifu na ulinzi wa mifumo ikolojia ya bahari ina uwezo wa haraka wa kupunguza athari za mabadiliko ya hali ya hewa kupitia upunguzaji wa hewa chafu uliooanishwa na manufaa mengine.

---

Kuimarisha michakato ya asili ya bahari kwa ajili ya kukabiliana na mabadiliko ya tabianchi

Mbali na michakato ya asili, watafiti wanachunguza mbinu za kuongeza uondoaji wa dioksidi kaboni asilia, kuhimiza uchukuaji wa dioksidi kaboni baharini. Miradi mitatu ya uhandisi wa hali ya hewa ya bahari iko ndani ya kategoria hii ya kuimarisha michakato ya asili: uimarishaji wa alkali ya bahari, urutubishaji wa virutubishi, na uwekaji na upunguzaji bandia. 

Uboreshaji wa Alkalinity Baharini (OAE) ni njia ya CDR inayolenga kuondoa kaboni dioksidi ya bahari kwa kuharakisha athari za asili za hali ya hewa ya madini. Athari hizi za hali ya hewa hutumia dioksidi kaboni na kuunda nyenzo ngumu. Mbinu za sasa za OAE kukamata kaboni dioksidi kwa miamba ya alkali, yaani chokaa au olivine, au kupitia mchakato wa electrochemical.

Ahadi:

Kulingana na michakato ya asili ya hali ya hewa ya miamba, OAE ni scalable na inatoa njia ya kudumu kuondolewa kwa dioksidi kaboni. Mwitikio kati ya gesi na madini huunda amana ambazo zinatarajiwa kuongeza uwezo wa kuakibisha wa bahari, kwa upande wake kupungua kwa asidi ya bahari. Kuongezeka kwa amana za madini katika bahari kunaweza pia kuongeza tija ya bahari.

Tishio:

Mafanikio ya athari ya hali ya hewa inategemea upatikanaji na usambazaji wa madini. Usambazaji usio sawa wa madini na hisia za kikanda kupungua kwa dioksidi kaboni kunaweza kuathiri vibaya mazingira ya bahari. Kwa kuongeza, kiasi cha madini kinachohitajika kwa OAE kina uwezekano mkubwa kuwa inayotokana na migodi ya ardhini, na itahitaji usafiri hadi mikoa ya pwani kwa matumizi. Kuongeza alkalinity ya bahari kutarekebisha pH ya bahari, pia kuathiri michakato ya kibiolojia. Uboreshaji wa alkali ya bahari ina haijaonekana kama majaribio mengi ya nyanjani au utafiti mwingi kama hali ya hewa inayotegemea ardhi, na athari za njia hii zinajulikana zaidi kwa hali ya hewa inayotegemea ardhi. 

Urutubishaji wa Virutubisho inapendekeza kuongeza chuma na virutubisho vingine ndani ya bahari ili kuhimiza ukuaji wa phytoplankton. Kwa kutumia mchakato wa asili, phytoplankton huchukua kwa urahisi kaboni dioksidi ya anga na kuzama chini ya bahari. Mnamo mwaka wa 2008, mataifa katika Mkataba wa Umoja wa Mataifa wa Anuwai ya Biolojia ilikubali kusitishwa kwa tahadhari juu ya mazoezi ili kuruhusu jumuiya ya wanasayansi kuelewa vyema faida na hasara za miradi hiyo.

Ahadi:

Mbali na kuondoa kaboni dioksidi ya anga, mbolea ya virutubisho inaweza kupunguza kwa muda asidi ya bahari na kuongeza hifadhi ya samaki. Phytoplankton ni chanzo cha chakula cha samaki wengi, na kuongezeka kwa upatikanaji wa chakula kunaweza kuongeza kiasi cha samaki katika maeneo ambayo miradi inafanywa. 

Tishio:

Uchunguzi unabaki kuwa mdogo juu ya mbolea ya virutubisho na kutambua wengi wasiojulikana kuhusu athari za muda mrefu, manufaa ya ushirikiano, na kudumu kwa njia hii ya CDR. Miradi ya urutubishaji wa virutubisho inaweza kuhitaji kiasi kikubwa cha nyenzo katika mfumo wa chuma, fosforasi, na nitrojeni. Kutafuta nyenzo hizi kunaweza kuhitaji uchimbaji wa ziada, uzalishaji na usafirishaji. Hii inaweza kukanusha athari za CDR chanya na kudhuru mifumo mingine ya ikolojia kwenye sayari kutokana na uchimbaji wa madini. Kwa kuongeza, ukuaji wa phytoplankton unaweza kusababisha blooms hatari, kupunguza oksijeni katika bahari, na kuongeza uzalishaji wa methane, GHG ambayo hunasa kiasi cha joto mara 10 ikilinganishwa na dioksidi kaboni.

Mchanganyiko wa asili wa bahari kupitia kuinua na kushuka huleta maji kutoka juu ya uso hadi kwenye mashapo, kusambaza joto na virutubisho kwa maeneo tofauti ya bahari. Kuinua na Kuteremka kwa Bandia inalenga kutumia utaratibu wa kimwili kuharakisha na kuhimiza mchanganyiko huu, kuongeza mchanganyiko wa maji ya bahari kuleta maji ya juu ya kaboni dioksidi kwenye bahari ya kina, na maji baridi, yenye virutubisho kwenye uso. Hii inatazamiwa kuhimiza ukuaji wa phytoplankton na usanisinuru ili kuondoa kaboni dioksidi kutoka kwenye angahewa. Mbinu zinazopendekezwa za sasa ni pamoja na kwa kutumia mabomba ya wima na pampu kuteka maji kutoka chini ya bahari hadi juu.

Ahadi:

Kuinua na kuteremka kwa Bandia kunapendekezwa kama uboreshaji wa mfumo wa asili. Usogezaji huu uliopangwa wa maji unaweza kusaidia kuzuia athari za kuongezeka kwa ukuaji wa phytoplankton kama vile maeneo ya chini ya oksijeni na virutubisho vingi kwa kuongeza mchanganyiko wa bahari. Katika mikoa yenye joto, njia hii inaweza kusaidia joto la uso wa baridi na upaukaji wa polepole wa matumbawe. 

Tishio:

Njia hii ya kuchanganya bandia imeona majaribio machache na majaribio ya shamba yaliyozingatia mizani ndogo na kwa muda mfupi. Utafiti wa mapema unaonyesha kuwa kwa ujumla, kupandisha na kuteremka kwa njia ya bandia kuna uwezekano mdogo wa CDR na kutoa utaftaji wa muda ya kaboni dioksidi. Hifadhi hii ya muda ni matokeo ya mzunguko wa kupanda na kushuka. Dioksidi kaboni yoyote inayosogea chini ya bahari kupitia kuteremka kuna uwezekano wa kuongezeka wakati mwingine kwa wakati. Kwa kuongeza, njia hii pia inaona uwezekano wa hatari ya kukomesha. Iwapo pampu bandia itashindwa, itasitishwa, au kukosa ufadhili, ongezeko la virutubisho na kaboni dioksidi kwenye uso linaweza kuongeza viwango vya methane na oksidi ya nitrojeni pamoja na asidi ya bahari. Utaratibu uliopendekezwa wa sasa wa mchanganyiko wa bahari ya bandia unahitaji mfumo wa bomba, pampu, na usambazaji wa nishati ya nje. Ufungaji wa mabomba haya ni uwezekano wa kuhitaji meli, chanzo bora cha nishati, na matengenezo. 

---

Bahari ya CDR kupitia Mbinu za Mitambo na Kemikali

CDR ya bahari ya mitambo na kemikali huingilia michakato ya asili, ikilenga kutumia teknolojia kubadilisha mfumo asilia. Hivi sasa, uchimbaji wa kaboni ya maji ya bahari hutawala mazungumzo ya kimitambo na kemikali ya CDR ya bahari, lakini mbinu zingine kama vile upandishaji na uteremshaji wa maji, zilizojadiliwa hapo juu, zinaweza kuangukia katika kitengo hiki pia.

Uchimbaji wa Carbon ya Maji ya Bahari, au Electrochemical CDR, inalenga kuondoa kaboni dioksidi katika maji ya bahari na kuihifadhi mahali pengine, kwa kufanya kazi kwa kanuni sawa na kuelekeza kunasa na kuhifadhi kaboni dioksidi hewa. Mbinu zinazopendekezwa ni pamoja na kutumia michakato ya kielektroniki kukusanya aina ya gesi ya kaboni dioksidi kutoka kwa maji ya bahari, na kuhifadhi gesi hiyo katika umbo gumu au kimiminiko katika muundo wa kijiolojia au katika mashapo ya bahari.

Ahadi:

Njia hii ya kuondoa kaboni dioksidi kutoka kwa maji ya bahari inatarajiwa kuruhusu bahari kuchukua zaidi kaboni dioksidi ya anga kupitia michakato ya asili. Uchunguzi juu ya electrochemical CDR umeonyesha kuwa na chanzo cha nishati mbadala, njia hii inaweza kuwa na ufanisi wa nishati. Kuondoa dioksidi kaboni kutoka kwa maji ya bahari kunatarajiwa zaidi geuza au usitishe utindishaji wa bahari. 

Tishio:

Masomo ya awali juu ya uchimbaji wa kaboni ya maji ya bahari kimsingi yamejaribu dhana katika majaribio ya msingi wa maabara. Matokeo yake, matumizi ya kibiashara ya njia hii yanabaki kuwa ya kinadharia, na yanawezekana nguvu kubwa. Utafiti pia umezingatia kimsingi uwezo wa kemikali wa kaboni dioksidi kuondolewa kutoka kwa maji ya bahari, na utafiti mdogo juu ya hatari za mazingira. Wasiwasi wa sasa ni pamoja na kutokuwa na uhakika kuhusu mabadiliko ya usawa wa mfumo ikolojia wa ndani na athari ambayo mchakato huu unaweza kuwa nayo kwa viumbe vya baharini.

---

Je, kuna njia ya kwenda mbele kwa CDR ya bahari?

Miradi mingi ya CDR ya bahari ya asili, kama vile urejeshaji na ulinzi wa mifumo ikolojia ya pwani, inaungwa mkono na manufaa chanya yaliyofanyiwa utafiti na kujulikana kwa mazingira na jumuiya za wenyeji. Utafiti wa ziada ili kuelewa kiasi na urefu wa muda wa kaboni inaweza kuhifadhiwa kupitia miradi hii bado unahitajika, lakini manufaa ya ushirikiano yako wazi. Zaidi ya CDR ya bahari ya asili, hata hivyo, CDR ya bahari ya asili na ya mitambo na kemikali iliyoimarishwa ina hasara zinazoweza kutambulika ambazo zinapaswa kuzingatiwa kwa makini kabla ya kutekeleza mradi wowote kwa kiwango kikubwa. 

Sisi sote ni wadau katika sayari hii na tutaathiriwa na miradi ya uhandisi wa hali ya hewa pamoja na mabadiliko ya hali ya hewa. Watoa maamuzi, watunga sera, wawekezaji, wapiga kura, na washikadau wote ni muhimu katika kubainisha ikiwa hatari ya mbinu moja ya uhandisi wa hali ya hewa inazidi hatari ya mbinu nyingine au hata hatari ya mabadiliko ya hali ya hewa. Mbinu za Bahari za CDR zinaweza kusaidia kupunguza kaboni dioksidi ya angahewa, lakini zinapaswa kuzingatiwa tu pamoja na kupunguza moja kwa moja utoaji wa kaboni dioksidi.