Nakulong sa Big Blue: Ocean Carbon Dioxide Removal

Pagsira ng Climate Geoengineering: Bahagi 2

Bahagi 1: Walang katapusang Unknown
Bahagi 3: Pagbabago ng Solar Radiation
Bahagi 4: Isinasaalang-alang ang Etika, Pagkakapantay-pantay, at Katarungan

Ang carbon dioxide removal (CDR) ay isang anyo ng climate geoengineering na naglalayong alisin ang carbon dioxide mula sa atmospera. Tina-target ng CDR ang epekto ng mga greenhouse gas emissions sa pamamagitan ng pagbabawas at pag-alis ng atmospheric carbon dioxide sa pamamagitan ng mahaba at panandaliang imbakan. Ang CDR ay maaaring ituring na nakabatay sa lupa o nakabatay sa karagatan, depende sa materyal at mga sistemang ginamit upang makuha at iimbak ang gas. Ang isang diin sa land-based na CDR ay nangingibabaw sa mga pag-uusap na ito ngunit ang interes sa paggamit ng karagatan CDR ay tumataas, na may atensyon sa pinahusay na natural at mekanikal at kemikal na mga proyekto.

Tinatanggal na ng mga natural na sistema ang carbon dioxide sa atmospera

Ang karagatan ay isang natural na lababo ng carbon, kumukuha ng 25% ng atmospheric carbon dioxide at 90% ng sobrang init ng mundo sa pamamagitan ng mga natural na proseso tulad ng photosynthesis at absorption. Nakatulong ang mga sistemang ito na mapanatili ang pandaigdigang temperatura, ngunit nagiging overloaded dahil sa pagtaas ng carbon dioxide sa atmospera at iba pang greenhouse gases mula sa mga fossil fuel emissions. Ang tumaas na pagtaas na ito ay nagsimulang makaapekto sa chemistry ng karagatan, na nagiging sanhi ng pag-aasido ng karagatan, pagkawala ng biodiversity, at mga bagong pattern ng ecosystem. Ang muling pagtatayo ng biodiversity at ecosystem na ipinares sa pagbawas ng fossil fuel ay magpapalakas sa planeta laban sa pagbabago ng klima.

Ang pag-alis ng carbon dioxide, sa pamamagitan ng bagong paglaki ng halaman at puno, ay maaaring mangyari sa lupa at sa mga ekosistema ng karagatan. Ang pagtatanim ng gubat ay ang paglikha ng mga bagong kagubatan o mga ekosistema ng karagatan, tulad ng mga bakawan, sa mga lugar na sa kasaysayan ay hindi naglalaman ng mga halaman, habang ang reforestation ay naglalayong muling ipakilala ang mga puno at iba pang halaman sa mga lokasyong na-convert sa ibang gamit, tulad ng lupang sakahan, pagmimina, o pag-unlad, o pagkatapos ng pagkawala dahil sa polusyon.

Ang mga labi ng dagat, plastik, at polusyon sa tubig direktang nag-ambag sa karamihan ng mga seagrass at mangrove loss. Ang Malinis na Batas sa Tubig sa Estados Unidos, at iba pang mga pagsisikap ay nagtrabaho upang mabawasan ang naturang polusyon at payagan ang reforestation. Ang mga terminong ito ay karaniwang ginagamit upang ilarawan ang mga land-based na kagubatan, ngunit maaari ring isama ang mga ekosistem na nakabase sa karagatan tulad ng mga bakawan, seagrasses, salt marshes, o seaweed.

Ang pangako:

Ang mga puno, bakawan, seagrasses, at mga katulad na halaman ay lumubog ang carbon, paggamit at pag-sequester ng carbon dioxide nang natural sa pamamagitan ng photosynthesis. Ang Ocean CDR ay madalas na nagha-highlight ng 'asul na carbon,' o carbon dioxide na na-sequester sa karagatan. Ang isa sa pinakamabisang blue carbon ecosystem ay ang mga mangrove, na kumukuha ng carbon sa kanilang bark, root system, at lupa, na nag-iimbak. hanggang sa 10 beses mas maraming carbon kaysa sa kagubatan sa lupa. Ang mga bakawan ay nagbibigay ng marami mga kapwa benepisyo sa kapaligiran sa mga lokal na komunidad at coastal ecosystem, na pumipigil sa pangmatagalang pagkasira at pagguho pati na rin ang pagmo-moderate sa epekto ng mga bagyo at alon sa baybayin. Ang mga mangrove forest ay lumilikha din ng mga tirahan para sa iba't ibang mga hayop sa lupa, tubig, at avian sa root system at mga sanga ng halaman. Magagamit din ang mga ganitong proyekto direktang baligtarin ang mga epekto ng deforestation o bagyo, pagpapanumbalik ng mga baybayin at lupa na nawalan ng takip ng puno at halaman.

Ang Banta:

Ang mga panganib na kasama ng mga proyektong ito ay nagmumula sa pansamantalang pag-iimbak ng natural na sequestered carbon dioxide. Habang nagbabago ang paggamit ng lupa sa baybayin at nababagabag ang mga ekosistema ng karagatan para sa pag-unlad, paglalakbay, industriya, o sa pamamagitan ng pagpapalakas ng mga bagyo, ang carbon na nakaimbak sa mga lupa ay ilalabas sa tubig ng karagatan at atmospera. Ang mga proyektong ito ay madaling kapitan din pagkawala ng biodiversity at genetic diversity pabor sa mabilis na paglaki ng mga species, pagtaas ng panganib para sa sakit at malalaking pagkamatay. Mga proyekto sa pagpapanumbalik maaaring maging masinsinang enerhiya at nangangailangan ng mga fossil fuel para sa transportasyon at makinarya para sa pagpapanatili. Pagpapanumbalik ng mga coastal ecosystem sa pamamagitan ng mga solusyong ito na nakabatay sa kalikasan nang walang naaangkop na pagsasaalang-alang para sa mga lokal na komunidad maaaring magresulta sa pangangamkam ng lupa at disadvantage na mga komunidad na may pinakamaliit na kontribusyon sa pagbabago ng klima. Ang matatag na ugnayan sa komunidad at pakikipag-ugnayan ng stakeholder sa mga Katutubo at lokal na komunidad ay susi sa pagtiyak ng katarungan at katarungan sa mga pagsisikap ng natural na karagatan sa CDR.

Layunin ng Seaweed Cultivation na magtanim ng kelp at macroalgae para salain ang carbon dioxide mula sa tubig at itabi ito sa biomass sa pamamagitan ng photosynthesis. Ang mayaman sa carbon na seaweed na ito ay maaaring sakahan at gamitin sa mga produkto o pagkain o ilubog sa ilalim ng karagatan at i-sequester.

Ang pangako:

Ang damong-dagat at mga katulad na malalaking halaman sa karagatan ay mabilis na lumalaki at naroroon sa mga rehiyon sa buong mundo. Kung ikukumpara sa pagtatanim ng gubat o reforestation, ang karagatang tirahan ng seaweed ay ginagawa itong hindi madaling kapitan ng sunog, pagpasok, o iba pang banta sa mga terrestrial na kagubatan. Mga sequester ng seaweed mataas na halaga ng carbon dioxide at may iba't ibang gamit pagkatapos ng paglaki. Sa pamamagitan ng pag-alis ng carbon dioxide na nakabatay sa tubig, makakatulong ang seaweed sa mga rehiyon na labanan ang pag-aasido ng karagatan at magbigay ng mga tirahan na mayaman sa oxygen para sa mga oceanic ecosystem. Bilang karagdagan sa mga panalo sa kapaligiran na ito, ang seaweed ay mayroon ding mga benepisyo sa adaptasyon sa klima na maaari protektahan ang mga baybayin laban sa pagguho sa pamamagitan ng dampening wave energy. 

Ang Banta:

Ang seaweed carbon capture ay naiiba sa iba pang asul na ekonomiyang proseso ng CDR, na may planta na nag-iimbak ng CO₂ sa biomass nito, sa halip na ilipat ito sa sediment. Bilang resulta, ang CO₂ Ang potensyal sa pag-alis at pag-iimbak para sa seaweed ay limitado ng halaman. Ang pag-aalaga ng ligaw na damong-dagat sa pamamagitan ng paglilinang ng damong-dagat ay maaaring bawasan ang genetic diversity ng halaman, pagtaas ng potensyal para sa sakit at malalaking pagkamatay. Bilang karagdagan, ang mga kasalukuyang iminungkahing pamamaraan ng paglilinang ng damong-dagat ay kinabibilangan ng paglaki ng mga halaman sa tubig gamit ang artipisyal na materyal, tulad ng lubid, at sa mababaw na tubig. Maaaring maiwasan nito ang liwanag at mga sustansya mula sa mga tirahan sa tubig sa ibaba ng seaweed at magdulot ng pinsala sa mga ecosystem na iyon kabilang ang mga gusot. Ang seaweed mismo ay madaling masira dahil sa mga isyu sa kalidad ng tubig at predation. Ang mga malalaking proyekto na naglalayong ilubog ang seaweed sa karagatan ay kasalukuyang inaasahan ilubog ang lubid o artipisyal na materyal gayundin, posibleng marumihan ang tubig kapag lumubog ang seaweed. Ang ganitong uri ng proyekto ay inaasahang makakaranas din ng mga hadlang sa gastos, na naglilimita sa scalability. Kinakailangan ang karagdagang pananaliksik upang matukoy ang pinakamahusay na paraan upang linangin ang damong-dagat at makuha ang mga kapaki-pakinabang na pangako habang pinapaliit ang mga inaasahang banta at hindi sinasadyang mga kahihinatnan.

Sa pangkalahatan, ang pagbawi ng mga ekosistema sa karagatan at baybayin sa pamamagitan ng mga bakawan, seagrasses, salt marsh ecosystem, at seaweed cultivation ay naglalayong pataasin at ibalik ang kakayahan ng mga natural na sistema ng Earth na magproseso at mag-imbak ng atmospheric carbon dioxide. Ang pagkawala ng biodiversity mula sa pagbabago ng klima ay pinagsama sa pagkawala ng biodiversity mula sa mga aktibidad ng tao, tulad ng deforestation, na nagpapababa sa resilience ng Earth sa pagbabago ng klima. 

Noong 2018, iniulat ng Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services (IPBES) na dalawang katlo ng mga ekosistema ng karagatan ay nasira, nasira, o binago. Ang bilang na ito ay tataas kasabay ng pagtaas ng lebel ng dagat, pag-aasido ng karagatan, pagmimina sa ilalim ng dagat, at mga epekto sa pagbabago ng klima ng antropogeniko. Ang mga natural na paraan ng pag-alis ng carbon dioxide ay makikinabang sa pagtaas ng biodiversity at pagpapanumbalik ng mga ecosystem. Ang paglilinang ng seaweed ay isang umuusbong na lugar ng pag-aaral na makikinabang sa naka-target na pananaliksik. Ang maingat na pagpapanumbalik at proteksyon ng mga ekosistema ng karagatan ay may agarang potensyal na mapagaan ang mga epekto ng pagbabago ng klima sa pamamagitan ng mga pagbawas sa emisyon na ipinares sa mga co-benefit.

Pagpapahusay ng mga natural na proseso ng karagatan para sa pagpapagaan ng pagbabago ng klima

Bilang karagdagan sa mga natural na proseso, ang mga mananaliksik ay nag-iimbestiga ng mga paraan ng pagpapahusay ng natural na pag-alis ng carbon dioxide, na naghihikayat sa pag-akyat ng carbon dioxide ng karagatan. Tatlong proyekto sa geoengineering ng klima ng karagatan ang nasa kategoryang ito ng pagpapahusay ng mga natural na proseso: pagpapahusay ng alkalinity ng karagatan, pagpapabunga ng sustansya, at artipisyal na pagtaas at pagbaba. 

Ang Ocean Alkalinity Enhancement (OAE) ay isang CDR method na naglalayong alisin ang carbon dioxide sa karagatan sa pamamagitan ng pagpapabilis ng natural na weathering reactions ng mga mineral. Gumagamit ang mga reaksyon ng weathering na ito ng carbon dioxide at lumilikha ng solidong materyal. Kasalukuyang mga diskarte sa OAE kumukuha ng carbon dioxide na may mga alkaline na bato, ibig sabihin, dayap o olivine, o sa pamamagitan ng prosesong electrochemical.

Ang pangako:

Batay sa natural na mga proseso ng pagbabago ng panahon ng bato, OAE ay nasusukat at nag-aalok ng permanenteng paraan ng pag-alis ng carbon dioxide. Ang reaksyon sa pagitan ng gas at mineral ay lumilikha ng mga deposito na inaasahan pataasin ang buffering capacity ng karagatan, siya namang nagpapababa ng pag-aasido ng karagatan. Ang pagtaas ng mga deposito ng mineral sa karagatan ay maaari ring tumaas ang produktibidad ng karagatan.

Ang Banta:

Ang tagumpay ng reaksyon ng panahon ay nakasalalay sa pagkakaroon at pamamahagi ng mga mineral. Isang hindi pantay na pamamahagi ng mga mineral at rehiyonal na pagkasensitibo sa pagbaba ng carbon dioxide ay maaaring negatibong epekto sa kapaligiran ng karagatan. Bilang karagdagan, ang dami ng mga mineral na kailangan para sa OAE ay malamang na nagmula sa mga minahan ng terrestrial, at mangangailangan ng transportasyon sa mga baybaying rehiyon para magamit. Ang pagtaas ng alkalinity ng karagatan ay magbabago din ng pH ng karagatan nakakaapekto sa mga biological na proseso. Ang pagpapahusay ng alkalinity ng karagatan ay mayroon hindi nakikita ng maraming mga eksperimento sa larangan o kasing dami ng pananaliksik bilang land-based weathering, at ang mga epekto ng pamamaraang ito ay mas kilala sa land-based weathering. 

Pagpapataba ng Nutriyente nagmumungkahi ng pagdaragdag ng bakal at iba pang sustansya sa karagatan upang hikayatin ang paglaki ng phytoplankton. Sinasamantala ang isang natural na proseso, ang phytoplankton ay madaling kumukuha ng carbon dioxide sa atmospera at lumulubog sa ilalim ng karagatan. Noong 2008, ang mga bansa sa UN Convention on Biological Diversity sumang-ayon sa isang precautionary moratorium sa kasanayan upang bigyang-daan ang siyentipikong komunidad na mas maunawaan ang mga kalamangan at kahinaan ng naturang mga proyekto.

Ang pangako:

Bilang karagdagan sa pag-aalis ng atmospheric carbon dioxide, ang nutrient fertilization ay maaaring pansamantalang bawasan ang pag-aasido ng karagatan at paramihin ang stock ng isda. Ang phytoplankton ay pinagmumulan ng pagkain para sa maraming isda, at ang pagtaas ng pagkakaroon ng pagkain ay maaaring tumaas ang dami ng isda sa mga rehiyon kung saan isinasagawa ang mga proyekto. 

Ang Banta:

Nananatiling limitado ang mga pag-aaral sa nutrient fertilization at kilalanin ang maraming hindi alam tungkol sa mga pangmatagalang epekto, co-benefits, at pagiging permanente ng pamamaraang CDR na ito. Ang mga proyekto sa pagpapabunga ng sustansya ay maaaring mangailangan ng malalaking halaga ng mga materyales sa anyo ng bakal, posporus, at nitrogen. Ang pagkuha ng mga materyales na ito ay maaaring mangailangan ng karagdagang pagmimina, produksyon, at transportasyon. Maaari nitong balewalain ang epekto ng positibong CDR at makapinsala sa iba pang ecosystem sa planeta dahil sa pagmimina. Bilang karagdagan, ang paglaki ng phytoplankton ay maaaring magresulta sa namumulaklak ang mga nakakapinsalang algal, binabawasan ang oxygen sa karagatan, at pinapataas ang produksyon ng methane, isang GHG na kumukuha ng 10 beses na dami ng init kumpara sa carbon dioxide.

Ang natural na paghahalo ng karagatan sa pamamagitan ng upwelling at downwelling ay nagdadala ng tubig mula sa ibabaw patungo sa sediment, na namamahagi ng temperatura at sustansya sa iba't ibang rehiyon ng karagatan. Artipisyal na Upwelling at Downwelling naglalayong gumamit ng pisikal na mekanismo para pabilisin at hikayatin ang paghahalo na ito, pataasin ang paghahalo ng tubig sa karagatan upang magdala ng carbon dioxide na mayaman sa ibabaw na tubig sa malalim na karagatan, at malamig, masustansyang tubig sa ibabaw. Ito ay inaasahan na hikayatin ang paglaki ng phytoplankton at photosynthesis upang alisin ang carbon dioxide mula sa atmospera. Kasama sa mga kasalukuyang iminungkahing mekanismo gamit ang mga patayong tubo at bomba upang gumuhit ng tubig mula sa ilalim ng karagatan hanggang sa itaas.

Ang pangako:

Ang artipisyal na upwelling at downwelling ay iminungkahi bilang pagpapahusay ng isang natural na sistema. Ang nakaplanong paggalaw ng tubig na ito ay maaaring makatulong na maiwasan ang mga side effect ng tumaas na paglaki ng phytoplankton tulad ng mababang oxygen zone at labis na nutrients sa pamamagitan ng pagtaas ng paghahalo ng karagatan. Sa mas maiinit na mga rehiyon, ang pamamaraang ito ay maaaring makatulong sa paglamig ng temperatura sa ibabaw at mabagal na pagpapaputi ng coral. 

Ang Banta:

Ang pamamaraang ito ng artipisyal na paghahalo ay nakakita ng limitadong mga eksperimento at mga pagsubok sa larangan na nakatuon sa maliliit na kaliskis at para sa limitadong yugto ng panahon. Ang maagang pananaliksik ay nagpapahiwatig na sa kabuuan, ang artipisyal na upwelling at downwelling ay may mababang potensyal na CDR at magbigay ng pansamantalang sequestration ng carbon dioxide. Ang pansamantalang imbakan na ito ay resulta ng upwelling at downwelling cycle. Anumang carbon dioxide na gumagalaw sa ilalim ng karagatan sa pamamagitan ng downwelling ay malamang na tumaas sa ibang punto ng oras. Bilang karagdagan, nakikita rin ng pamamaraang ito ang potensyal para sa isang panganib sa pagwawakas. Kung nabigo ang artipisyal na bomba, itinigil, o kulang sa pagpopondo, maaaring tumaas ang mga sustansya at carbon dioxide sa ibabaw ng methane at nitrous oxide gayundin ang pag-aasido sa karagatan. Ang kasalukuyang iminungkahing mekanismo para sa artipisyal na paghahalo ng karagatan ay nangangailangan ng sistema ng tubo, mga bomba, at isang panlabas na suplay ng enerhiya. Ang pag-install ng mga tubo na ito ay malamang na nangangailangan barko, isang mahusay na mapagkukunan ng enerhiya, at pagpapanatili. 

Ocean CDR sa pamamagitan ng Mechanical at Chemical Methods

Ang mekanikal at kemikal na karagatan CDR ay nakikialam sa mga natural na proseso, na naglalayong gumamit ng teknolohiya upang baguhin ang isang natural na sistema. Sa kasalukuyan, nangingibabaw ang seawater carbon extraction sa mekanikal at kemikal na pag-uusap sa CDR ng karagatan, ngunit ang iba pang mga pamamaraan tulad ng artipisyal na pagtaas at pagbaba, na tinalakay sa itaas, ay maaaring mapabilang din sa kategoryang ito.

Ang Seawater Carbon Extraction, o Electrochemical CDR, ay naglalayong alisin ang carbon dioxide sa tubig sa karagatan at iimbak ito sa ibang lugar, na gumagana sa katulad na mga prinsipyo upang idirekta ang pagkuha at pag-imbak ng carbon dioxide sa hangin. Kabilang sa mga iminungkahing pamamaraan ang paggamit ng mga prosesong electrochemical upang mangolekta ng isang gas na anyo ng carbon dioxide mula sa tubig-dagat, at iimbak ang gas na iyon sa isang solid o likidong anyo sa isang geological formation o sa sediment ng karagatan.

Ang pangako:

Ang pamamaraang ito ng pag-alis ng carbon dioxide mula sa tubig sa karagatan ay inaasahang magbibigay-daan sa karagatan na kumuha ng mas maraming atmospheric carbon dioxide sa pamamagitan ng mga natural na proseso. Ang mga pag-aaral sa electrochemical CDR ay nagpahiwatig na may isang nababagong mapagkukunan ng enerhiya, ang pamamaraang ito maaaring maging matipid sa enerhiya. Ang pag-alis ng carbon dioxide mula sa tubig sa karagatan ay higit pang inaasahan baligtarin o i-pause ang pag-aasido ng karagatan. 

Ang Banta:

Ang mga unang pag-aaral sa seawater carbon extraction ay pangunahing nasubok ang konsepto sa lab-based na eksperimento. Bilang resulta, ang komersyal na aplikasyon ng paraang ito ay nananatiling mataas na teoretikal, at potensyal masinsinang enerhiya. Ang pananaliksik ay pangunahing nakatuon din sa kemikal na kakayahan ng carbon dioxide na maalis mula sa tubig-dagat, na may maliit na pananaliksik sa mga panganib sa kapaligiran. Kasama sa mga kasalukuyang alalahanin ang mga kawalan ng katiyakan tungkol sa mga pagbabago sa equilibrium ng lokal na ecosystem at ang epekto ng prosesong ito sa marine life.

Mayroon bang landas para sa karagatan CDR?

Maraming mga natural na proyekto ng CDR sa karagatan, tulad ng pagpapanumbalik at proteksyon ng mga coastal ecosystem, ay sinusuportahan ng sinaliksik at kilalang positibong co-benefit sa kapaligiran at mga lokal na komunidad. Ang karagdagang pananaliksik upang maunawaan ang dami at tagal ng oras na maiimbak ang carbon sa pamamagitan ng mga proyektong ito ay kailangan pa rin, ngunit ang mga co-benefit ay malinaw. Higit pa sa natural na karagatan CDR, gayunpaman, ang pinahusay na natural at mekanikal at kemikal na karagatan CDR ay may mga makikilalang disadvantage na dapat maingat na isaalang-alang bago ipatupad ang anumang proyekto sa malaking sukat. 

Tayong lahat ay mga stakeholder sa planeta at maaapektuhan ng mga proyektong geoengineering ng klima gayundin ng pagbabago ng klima. Ang mga gumagawa ng desisyon, gumagawa ng patakaran, namumuhunan, mga botante, at lahat ng mga stakeholder ay susi sa pagtukoy kung ang panganib ng isang paraan ng geoengineering ng klima ay mas malaki kaysa sa panganib ng isa pang paraan o maging ang panganib ng pagbabago ng klima. Ang mga paraan ng Ocean CDR ay maaaring makatulong na mabawasan ang atmospheric carbon dioxide, ngunit dapat lamang isaalang-alang bilang karagdagan sa direktang pagbawas ng mga emisyon ng carbon dioxide.