Büyük Mavide Hapsolmuş: Okyanusta Karbon Dioksit Giderimi

İklim Jeomühendisliğini Yıkmak: 2. Kısım

Bölüm 1: Sonsuz Bilinmeyenler
Bölüm 3: Güneş Radyasyonu Modifikasyonu
4. Bölüm: Etik, Eşitlik ve Adaleti Düşünmek

Karbondioksit giderimi (CDR), karbondioksiti atmosferden uzaklaştırmayı amaçlayan bir iklim jeomühendisliği biçimidir. CDR, uzun ve kısa süreli depolama yoluyla atmosferik karbondioksiti azaltarak ve ortadan kaldırarak sera gazı emisyonlarının etkisini hedefler. CDR, gazı yakalamak ve depolamak için kullanılan malzeme ve sistemlere bağlı olarak kara tabanlı veya okyanus tabanlı olarak kabul edilebilir. Bu konuşmalarda kara tabanlı CDR'ye yapılan vurgu baskın olmuştur, ancak gelişmiş doğal, mekanik ve kimyasal projelere dikkat çekilerek okyanus CDR'sinden yararlanmaya olan ilgi artmaktadır.

---

Doğal sistemler zaten karbondioksiti atmosferden uzaklaştırıyor

Okyanus doğal bir karbon yutağıdır, %25'i yakalamak atmosferdeki karbondioksitin ve dünyadaki fazla ısının %90'ını fotosentez ve absorpsiyon gibi doğal süreçlerle sağlar. Bu sistemler küresel sıcaklığın korunmasına yardımcı oldu, ancak atmosferik karbondioksit ve fosil yakıt emisyonlarından kaynaklanan diğer sera gazlarındaki artış nedeniyle aşırı yükleniyor. Bu artan alım, okyanusun kimyasını etkilemeye başlayarak okyanus asitlenmesine, biyolojik çeşitlilik kaybına ve yeni ekosistem modellerine neden oldu. Fosil yakıtların azaltılmasıyla birlikte biyoçeşitliliğin ve ekosistemlerin yeniden inşası, gezegeni iklim değişikliğine karşı güçlendirecektir.

Yeni bitki ve ağaç büyümesi yoluyla karbondioksit giderimi hem karada hem de okyanus ekosistemlerinde gerçekleşebilir. ağaçlandırma yeni ormanların oluşturulması veya tarihsel olarak bu tür bitkileri barındırmayan alanlarda mangrovlar gibi okyanus ekosistemleri, yeniden ağaçlandırma ise ağaçları ve diğer bitkileri yeniden tanıtın tarım arazisi, madencilik veya geliştirme gibi farklı bir kullanıma dönüştürülmüş yerlerde veya kirlilik nedeniyle kayıp sonrasında.

Deniz çöpü, plastik ve su kirliliği çoğu deniz çayırı ve mangrov kaybına doğrudan katkıda bulunmuştur. bu Temiz Su Yasası Amerika Birleşik Devletleri'nde ve diğer çabalar bu tür kirliliği azaltmak ve yeniden ağaçlandırmaya izin vermek için çalıştı. Bu terimler genellikle kara tabanlı ormanları tanımlamak için kullanılmıştır, ancak mangrovlar, deniz çayırları, tuzlu bataklıklar veya deniz yosunu gibi okyanus tabanlı ekosistemleri de içerebilir.

Söz:

Ağaçlar, mangrovlar, deniz çayırları ve benzeri bitkiler karbon lavabolar, fotosentez yoluyla doğal olarak karbondioksiti kullanmak ve ayırmak. Ocean CDR genellikle 'mavi karbon'u veya okyanusta tutulan karbon dioksiti vurgular. En etkili mavi karbon ekosistemlerinden biri, karbonu kabuklarında, kök sistemlerinde ve toprakta tutan mangrovlardır. kadar 10 kere karadaki ormanlardan daha fazla karbon. Mangrovlar çok sayıda sağlar çevresel yan faydalar yerel topluluklara ve kıyı ekosistemlerine, uzun vadeli bozulma ve erozyonu önlemenin yanı sıra fırtınaların ve dalgaların kıyı üzerindeki etkisini hafifletir. Mangrov ormanları ayrıca bitkinin kök sisteminde ve dallarında çeşitli kara, su ve kuş hayvanları için yaşam alanları oluşturur. Bu tür projeler aynı zamanda doğrudan ters ormansızlaşma veya fırtınaların etkileri, kıyı şeritlerini ve ağaç ve bitki örtüsünü kaybetmiş araziyi eski haline getirmek.

Tehdit:

Bu projelere eşlik eden riskler, doğal olarak tutulan karbondioksitin geçici olarak depolanmasından kaynaklanmaktadır. Kıyı arazi kullanımı değiştikçe ve okyanus ekosistemleri gelişme, seyahat, endüstri veya güçlenen fırtınalar nedeniyle bozuldukça, topraklarda depolanan karbon okyanus suyuna ve atmosfere salınacaktır. Bu projeler aynı zamanda biyolojik çeşitlilik ve genetik çeşitlilik kaybı hızla büyüyen türler lehine, hastalık riskini ve büyük ölümleri artırıyor. restorasyon projeleri enerji yoğun olabilir ve ulaşım için fosil yakıtlara ve bakım için makinelere ihtiyaç duyar. Yerel topluluklar için uygun değerlendirme yapılmadan bu doğa temelli çözümlerle kıyı ekosistemlerinin eski haline getirilmesi arazi gaspına neden olabilir ve iklim değişikliğine en az katkıda bulunan dezavantajlı topluluklar. Yerli halklar ve yerel topluluklarla güçlü topluluk ilişkileri ve paydaş katılımı, doğal okyanus CDR çabalarında eşitlik ve adaleti sağlamanın anahtarıdır.

Yosun Yetiştiriciliği, sudaki karbondioksiti filtrelemek için yosun ve makroalg yetiştirmeyi amaçlar ve fotosentez yoluyla biyokütlede depolar. Bu karbon açısından zengin deniz yosunu daha sonra yetiştirilebilir ve ürünlerde veya yiyeceklerde kullanılabilir veya okyanusun dibine batırılabilir ve tecrit edilebilir.

Söz:

Deniz yosunu ve benzeri büyük okyanus bitkileri hızla büyüyor ve dünyanın dört bir yanındaki bölgelerde bulunuyor. Ağaçlandırma veya yeniden ağaçlandırma çabalarıyla karşılaştırıldığında, deniz yosununun okyanus habitatı, onu yangına, tecavüze veya karasal ormanlara yönelik diğer tehditlere karşı duyarlı hale getirmez. Yosun ayırıcılar yüksek miktarda karbondioksit ve büyüdükten sonra çeşitli kullanımlara sahiptir. Deniz yosunu, su bazlı karbondioksiti ortadan kaldırarak bölgelerin okyanus asitlenmesine karşı çalışmasına yardımcı olabilir ve oksijen açısından zengin yaşam alanları sağlamak okyanus ekosistemleri için. Bu çevresel kazanımlara ek olarak, deniz yosununun iklime uyum sağlama faydaları da vardır. kıyı şeridini erozyona karşı korumak dalga enerjisini sönümleyerek. 

Tehdit:

Deniz yosunu karbon yakalama, tesisin CO depolamasıyla diğer mavi ekonomi CDR işlemlerinden farklıdır.₂ tortuya aktarmak yerine biyokütlesinde. Sonuç olarak CO₂ deniz yosunu için uzaklaştırma ve depolama potansiyeli bitki tarafından sınırlıdır. Yabani deniz yosununun deniz yosunu yetiştiriciliği yoluyla evcilleştirilmesi, bitkinin genetik çeşitliliğini azaltmak, hastalık potansiyelini ve büyük ölümleri artırıyor. Ek olarak, önerilen mevcut deniz yosunu yetiştirme yöntemleri arasında, ip gibi yapay malzemeler üzerinde ve sığ sularda suda bitki yetiştirme yer alır. Bu, deniz yosununun altındaki sudaki habitatlardan gelen ışığı ve besinleri engelleyebilir ve bu ekosistemlere zarar verebilir. karışıklıklar dahil. Deniz yosununun kendisi de su kalitesi sorunları ve avlanma nedeniyle bozulmaya karşı savunmasızdır. Deniz yosununu okyanusa batırmayı amaçlayan büyük projeler şu anda ipi veya yapay malzemeyi batırın ayrıca deniz yosunu battığında potansiyel olarak suyu kirletir. Bu tür bir projenin ayrıca maliyet kısıtlamaları yaşaması ve ölçeklenebilirliği sınırlandırması beklenmektedir. Daha fazla araştırmaya ihtiyaç var deniz yosunu yetiştirmenin en iyi yolunu belirlemek ve beklenen tehditleri ve istenmeyen sonuçları en aza indirirken faydalı vaatleri elde etmek.

Genel olarak, okyanus ve kıyı ekosistemlerinin mangrovlar, deniz otları, tuzlu bataklık ekosistemleri ve deniz yosunu yetiştirme yoluyla geri kazanılması, Dünya'nın doğal sistemlerinin atmosferik karbondioksiti işleme ve depolama yeteneğini artırmayı ve eski haline getirmeyi amaçlar. İklim değişikliğinden kaynaklanan biyolojik çeşitlilik kaybı, ormansızlaşma gibi insan faaliyetlerinden kaynaklanan biyolojik çeşitlilik kaybıyla birleşerek, Dünyanın iklim değişikliğine karşı direncini azaltır. 

2018'de, Biyoçeşitlilik ve Ekosistem Hizmetlerine İlişkin Hükümetlerarası Bilim-Politika Platformu (IPBES) şunları bildirdi: okyanus ekosistemlerinin üçte ikisi hasar görür, bozulur veya değiştirilir. Bu sayı, deniz seviyesinin yükselmesi, okyanus asitlenmesi, derin deniz dibi madenciliği ve antropojenik iklim değişikliği etkileri ile artacaktır. Doğal karbondioksit giderme yöntemleri, biyoçeşitliliği artırmaktan ve ekosistemleri eski haline getirmekten fayda sağlayacaktır. Deniz yosunu yetiştiriciliği, hedeflenen araştırmalardan fayda sağlayacak, gelişmekte olan bir çalışma alanıdır. Okyanus ekosistemlerinin dikkatli bir şekilde restorasyonu ve korunması, iklim değişikliğinin etkilerini, yan faydalarla birlikte emisyon azaltımları yoluyla hafifletme potansiyeline sahiptir.

---

İklim değişikliğinin hafifletilmesi için doğal okyanus süreçlerinin iyileştirilmesi

Araştırmacılar, doğal süreçlere ek olarak, okyanusun karbondioksit alımını teşvik ederek doğal karbondioksit giderimini artırma yöntemlerini araştırıyorlar. Üç okyanus iklimi jeomühendisliği projesi, bu doğal süreçleri geliştirme kategorisine giriyor: okyanus alkalinitesinin arttırılması, besin gübrelemesi ve yapay yükselme ve düşme. 

Ocean Alkalinite Enhancement (OAE), minerallerin doğal ayrışma reaksiyonlarını hızlandırarak okyanus karbondioksitini gidermeyi amaçlayan bir CDR yöntemidir. Bu ayrışma reaksiyonları karbondioksit kullanır ve katı malzeme oluşturur. Güncel OAE teknikleri Alkali kayalarla, yani kireç veya olivinle veya bir elektrokimyasal işlemle karbon dioksiti yakalayın.

Söz:

Deneyimleyenler doğal kaya ayrışma süreçleri, OAE ölçeklenebilir ve kalıcı bir yöntem sunar karbondioksit giderimi. Gaz ve mineral arasındaki reaksiyon, oluşması beklenen birikintiler oluşturur. okyanusun tamponlama kapasitesini artırmak, sırayla okyanus asitlenmesini azaltır. Okyanustaki maden yataklarının artması, okyanus verimliliğini de artırabilir.

Tehdit:

Ayrışma reaksiyonunun başarısı, minerallerin mevcudiyetine ve dağılımına bağlıdır. Minerallerin eşit olmayan dağılımı ve bölgesel hassasiyetler karbondioksitin azalması okyanus ortamını olumsuz etkileyebilir. Ek olarak, OAE için ihtiyaç duyulan minerallerin miktarı büyük ihtimalle karasal madenlerden elde edilen, ve kullanım için kıyı bölgelerine nakliye gerektirecektir. Okyanusun alkalinitesini artırmak, okyanus pH'ını da değiştirecektir. biyolojik süreçleri etkileyen. Okyanus alkalinite iyileştirmesi çok fazla saha deneyi veya araştırma kadar görülmedi karaya dayalı ayrışma olarak ve bu yöntemin etkileri karaya dayalı ayrışma için daha iyi bilinmektedir. 

Besin Gübrelemesi fitoplanktonun büyümesini teşvik etmek için okyanusa demir ve diğer besin maddelerinin eklenmesini önermektedir. Doğal bir süreçten yararlanan fitoplankton, atmosferik karbondioksiti kolayca alır ve okyanusun dibine batar. 2008'de BM Biyolojik Çeşitlilik Sözleşmesi'ndeki ülkeler ihtiyati bir moratoryum kabul etti bilim camiasının bu tür projelerin artılarını ve eksilerini daha iyi anlamasına izin vermek için uygulamaya.

Söz:

Atmosferdeki karbondioksiti gidermeye ek olarak, besin gübrelemesi okyanus asitlenmesini geçici olarak azaltmak ve balık stoklarını artırmak. Fitoplankton birçok balık için besin kaynağıdır ve besinlerin artan mevcudiyeti, projelerin gerçekleştirildiği bölgelerdeki balık miktarını artırabilir. 

Tehdit:

Besin gübrelemesi ile ilgili çalışmalar sınırlı kalmaktadır ve birçok bilinmeyeni tanımak bu CDR yönteminin uzun vadeli etkileri, yan faydaları ve kalıcılığı hakkında. Besin gübreleme projeleri, demir, fosfor ve nitrojen şeklinde büyük miktarlarda malzeme gerektirebilir. Bu malzemeleri tedarik etmek, ek madencilik, üretim ve nakliye gerektirebilir. Bu, pozitif CDR'nin etkisini ortadan kaldırabilir ve maden çıkarma nedeniyle gezegendeki diğer ekosistemlere zarar verebilir. Ek olarak, fitoplanktonun büyümesi şunlara neden olabilir: zararlı alg patlamaları, okyanustaki oksijenin azalması ve metan üretiminin artması, karbondioksite kıyasla 10 kat daha fazla ısı tutan bir sera gazı.

Okyanusun yükselme ve alçalma yoluyla doğal karışımı, suyu yüzeyden tortuya getirir, sıcaklık ve besin maddelerini okyanusun farklı bölgelerine dağıtır. Yapay Yükselme ve Düşme Bu karışımı hızlandırmak ve teşvik etmek için fiziksel bir mekanizma kullanmayı, okyanus suyunun karışımını artırarak karbondioksit açısından zengin yüzey suyunu derin okyanusa getirmeyi amaçlar ve yüzeye soğuk, besin açısından zengin su. Bunun fitoplankton büyümesini ve atmosferden karbondioksiti uzaklaştırmak için fotosentezi teşvik etmesi bekleniyor. Mevcut önerilen mekanizmalar şunları içerir: dikey borular ve pompalar kullanarak suyu okyanusun dibinden yukarıya çekmek için.

Söz:

Yapay yükselme ve alçalma, doğal bir sistemin geliştirilmesi olarak önerilmiştir. Suyun bu planlı hareketi, okyanus karışımını artırarak düşük oksijen bölgeleri ve fazla besin gibi artan fitoplankton büyümesinin yan etkilerinden kaçınmaya yardımcı olabilir. Daha sıcak bölgelerde, bu yöntem yüzey sıcaklıklarını soğutmaya yardımcı olabilir ve yavaş mercan ağartma. 

Tehdit:

Bu yapay karıştırma yöntemi, sınırlı deneyler ve küçük ölçeklere ve sınırlı süreler için odaklanan saha testleri gördü. İlk araştırmalar, bir bütün olarak suni yükselme ve alçalmanın düşük bir CDR potansiyeline sahip olduğunu ve geçici tecrit sağlamak karbondioksit. Bu geçici depolama, yükselme ve düşme döngüsünün bir sonucudur. Aşağıya inme yoluyla okyanusun dibine hareket eden herhangi bir karbondioksit, muhtemelen zamanın başka bir noktasında yükselecektir. Ek olarak, bu yöntem aynı zamanda bir fesih riski potansiyeli de görmektedir. Yapay pompa arızalanırsa, durdurulursa veya fon bulamazsa, yüzeydeki artan besinler ve karbondioksit, okyanus asitlenmesinin yanı sıra metan ve nitröz oksit konsantrasyonlarını artırabilir. Yapay okyanus karışımı için önerilen mevcut mekanizma, bir boru sistemi, pompalar ve harici bir enerji kaynağı gerektirir. Bu boruların montajı muhtemelen gemiler, verimli bir enerji kaynağı ve bakım. 

---

Mekanik ve Kimyasal Yöntemlerle Ocean CDR

Mekanik ve kimyasal okyanus CDR, doğal bir sistemi değiştirmek için teknolojiyi kullanmayı amaçlayarak doğal süreçlere müdahale eder. Şu anda, deniz suyu karbon ekstraksiyonu, mekanik ve kimyasal okyanus CDR tartışmalarına hakimdir, ancak yukarıda tartışılan yapay yükselme ve düşme gibi diğer yöntemler de bu kategoriye girebilir.

Deniz Suyu Karbon Ekstraksiyonu veya Elektrokimyasal CDR, doğrudan hava karbondioksit yakalama ve depolamaya benzer prensipler üzerinde çalışarak, okyanus suyundaki karbon dioksiti uzaklaştırmayı ve başka bir yerde depolamayı amaçlar. Önerilen yöntemler, deniz suyundan gaz halindeki bir karbondioksiti toplamak ve bu gazı katı veya sıvı bir biçimde jeolojik bir oluşumda veya okyanus tortusunda depolamak için elektrokimyasal işlemlerin kullanılmasını içerir.

Söz:

Okyanus suyundan karbondioksiti gidermeye yönelik bu yöntemin, okyanusun doğal süreçler yoluyla daha fazla atmosferik karbondioksit almasına izin vermesi bekleniyor. Elektrokimyasal CDR ile ilgili çalışmalar, yenilenebilir bir enerji kaynağı ile bu yöntemin enerji verimli olabilir. Okyanus suyundan karbondioksitin uzaklaştırılmasının ayrıca okyanus asitlenmesini tersine çevirin veya duraklatın. 

Tehdit:

Deniz suyu karbon ekstraksiyonu üzerine yapılan ilk araştırmalar, kavramı öncelikle laboratuvar tabanlı deneylerde test etti. Sonuç olarak, bu yöntemin ticari uygulaması oldukça teorik ve potansiyel olarak kalır. enerji yoğun. Araştırma ayrıca öncelikle karbondioksitin deniz suyundan uzaklaştırılması için kimyasal yeteneğe odaklanmıştır. çevresel riskler hakkında çok az araştırma. Mevcut endişeler, yerel ekosistem denge değişimleri hakkındaki belirsizlikleri ve bu sürecin deniz yaşamı üzerindeki etkisini içermektedir.

---

Ocean CDR için ileriye dönük bir yol var mı?

Kıyı ekosistemlerinin restorasyonu ve korunması gibi birçok doğal okyanus CDR projesi, çevreye ve yerel topluluklara yönelik araştırılmış ve bilinen olumlu ortak faydalarla desteklenmektedir. Bu projeler aracılığıyla karbonun depolanabileceği süreyi ve miktarını anlamak için ek araştırmalara hâlâ ihtiyaç var, ancak yan faydalar açık. Bununla birlikte, doğal okyanus CDR'sinin ötesinde, geliştirilmiş doğal ve mekanik ve kimyasal okyanus CDR'sinin, büyük ölçekte herhangi bir projeyi uygulamadan önce dikkatle değerlendirilmesi gereken, tanımlanabilir dezavantajları vardır. 

Hepimiz gezegendeki paydaşlarız ve iklim jeomühendisliği projelerinin yanı sıra iklim değişikliğinden de etkileneceğiz. Karar vericiler, politika yapıcılar, yatırımcılar, seçmenler ve tüm paydaşlar, bir iklim jeomühendisliği yönteminin riskinin başka bir yöntemin riskinden ve hatta iklim değişikliği riskinden ağır basıp basmadığını belirlemede kilit rol oynar. Ocean CDR yöntemleri atmosferik karbondioksitin azaltılmasına yardımcı olabilir, ancak yalnızca karbondioksit emisyonlarının doğrudan azaltılmasına ek olarak düşünülmelidir.