Инженеры Предлагают Амбициозный План Захоронения Избытка Углерода На Дне Океана

Наша неспособность решительно смягчить последствия изменения климата побуждает исследователей изучать более радикальные подходы, такие как удобрение океанов для борьбы с огромным избытком углекислого газа в нашем воздухе.

«На данный момент время имеет решающее значение», – говорит Майкл Хочелла, ученый-землянин из Тихоокеанской северо-Западной национальной лаборатории Министерства энергетики США.

«Чтобы бороться с повышением температуры, мы должны снизить уровень CO2 в глобальном масштабе. Изучение всех наших вариантов, включая использование океанов в качестве поглотителя CO2, дает нам наилучшие шансы на охлаждение планеты».

Фитопланктон, фотосинтезирующая разновидность микроорганизмов, плавающих на поверхности океана, является одним из основных компонентов биологического насоса углеродного цикла, который забирает CO2 из воздуха для хранения в глубинах океана.

Крошечным организмам для роста и размножения нужны такие минералы, как железо, но на поверхности воды их плавает только фиксированное количество, что ограничивает количество фитопланктона, способного цвести.

Засеивание океанов наноразмерными удобрениями могло бы создать столь необходимый существенный поглотитель углерода.

Таким образом, точно так же, как удобрения могут помочь фотосинтезирующим организмам процветать на суше, такая же помощь теоретически может быть предложена пожирателям солнечного света, которые плавают в наших морях.

Киты когда-то выполняли огромную часть естественного оплодотворения океана, скармливая планктону недоступные питательные вещества с помощью гигантских шлейфов корма. До того, как промышленный китобойный промысел резко сократил численность китов, благодаря этому процессу киты помогали удалять около 2 миллионов тонн углекислого газа в год; сейчас этот показатель приближается к 200 000 тоннам.

Таким образом, искусственно добавляя это недостающее удобрение, мы могли бы стимулировать рост и размножение этих микробов, всасывать больше CO2 из воздуха и уносить его с собой до самой смерти. В этот момент CO2 накапливается на дне океана, возвращаясь туда, где большая часть избытка была выброшена благодаря деятельности человека.

Это поэтическое завершение прерванного нами цикла могло бы изолировать этот углерод на сотни тысяч лет, как это делали ископаемые, превратившиеся в топливо до них.

Команда объясняет, что более крупные растворимые формы необходимых питательных веществ, как правило, не задерживаются вблизи поверхности достаточно долго, чтобы быть использованными фитопланктоном, поэтому исследователи обратились к наночастицам. Наночастицы, такие как оксиды железа и оксигидроксиды железа, являются естественными удобрениями океана из таких источников, как вулканический пепел и почвенные отложения.

«Идея состоит в том, чтобы дополнить существующие процессы», – говорит Хочелла.

«Люди веками удобряли землю для выращивания сельскохозяйственных культур. Мы можем научиться ответственно удобрять океаны».

Проанализировав 123 исследования, биогеохимик Университета Лидса Пейман Бабахани и его коллеги обнаружили несколько искусственных наночастиц, которые могут быть кандидатами на безопасное удобрение для роста фитопланктона.

Искусственное удобрение океана должно было бы происходить на уровне, который увеличивал бы численность микроводорослей, но не настолько, чтобы возникал риск токсичности.

В некоторых исследованиях, которые оценила команда, удалось добиться увеличения роста и численности водорослей на 35-756 процентов по сравнению с контрольной группой.

Более того, похоже, что близость наночастиц к поверхности клеток (в данном случае фитопланктона) определяет, сколько их поглощается, а не концентрации, поэтому они могут высвобождаться на уровнях, эквивалентных тем, которые уже присутствуют в морской воде.

Некоторые эксперименты показали, что рост фитопланктона с использованием океанических удобрений приводит к истощению других окружающих питательных веществ, которые не были получены искусственно. Это остановило их рост, а это означает, что в будущих удобрениях, возможно, потребуется включать больше минералов.

«Если значительное сокращение выбросов CO2 будет достигнуто за счет использования инженерных наночастиц, это может позволить применить подход в качестве технологии удаления углекислого газа в меньших масштабах или в определенных местах, — объясняет команда в своей статье, — и, таким образом, снять некоторые опасения относительно рисков. геоинженерии всей морской экосистемы и “кражи питательных веществ” ниже по течению».

Как и при любых широкомасштабных манипуляциях с окружающей средой, это предложение сопряжено со значительными рисками, такими же, как использование удобрений на земле.

«В то время как природные наночастицы существуют в большинстве океанических условий, потенциальные неблагоприятные экологические риски, связанные с добавлением [искусственных наночастиц] в океан, требуют тщательной оценки», – Бабахани и его коллеги.

Ни одна из этих частиц не подвергалась целенаправленному изучению в реальных условиях, так что эта идея в значительной степени все еще находится на стадии мозгового штурма.

Долгосрочное воздействие наночастиц на биогеохимию океанов неизвестно, особенно в свете их тенденции со временем накапливаться в морских экосистемах, потенциально уничтожая жизнь под поверхностью океана.

Ученые наметили план, позволяющий приступить к решению многочисленных проблем. Но они подсчитали, что, хотя разработка правильных наночастиц была бы существенно дороже, чем использование существующих материалов, это дало бы нам возможность адаптировать их к потребностям конкретных сред (например, тех, где требуется больше кремния или железа), что сделало бы их более эффективными.

Хотя необходимость в таких экстремальных вмешательствах становится все более вероятной, ученые признают, что к ним следует подходить с особой осторожностью. Между тем, у нас уже есть надежные и гораздо более понятные методы геоинженерии: защита оставшихся и восстановление утраченных и деградировавших экосистем.

Источник новости Nature