Некоммерческая организация, созданная бывшим техническим директором Meta Майком Шрёпфером, запустила новую структуру. Ее цель — форсировать исследования в области увеличения щелочности океана (Ocean Alkalinity Enhancement, OAE). Это один из потенциальных способов заставить морские воды поглощать и надежно хранить больше углекислого газа.
Компания Additional Ventures, соучредителем которой является Шрёпфер, наряду с рядом других фондов, выделила 50 миллионов долларов на пятилетний период для некоммерческой исследовательской программы под названием Инициатива «Углерод в море» (Carbon to Sea Initiative). Среди задач проекта — оценка различных подходов, проведение небольших полевых испытаний в океане, разработка политики для упрощения разрешительных процедур для таких экспериментов и обеспечение государственного финансирования исследований. Также необходимо создать технологии для оценки эффективности и безопасности предполагаемых вмешательств.
Мировой океан уже выступает мощным буфером против худших проявлений климатического кризиса. Моря поглощают около четверти антропогенных выбросов углекислого газа и принимают на себя подавляющую часть избыточного тепла. Диоксид углерода естественным образом растворяется в морской воде на границе контакта с атмосферой.
Однако ученые и стартапы ищут новые способы, чтобы помочь общему достоянию планеты смягчить изменение климата. Растет понимание, что для удержания потепления в приемлемых пределах странам необходимо не только резко сократить выбросы, но и извлечь огромные объемы парниковых газов из атмосферы.
Увеличение щелочности океана (OAE) подразумевает добавление щелочных веществ, таких как оливин, базальт или известь, в морскую воду. Эти основные материалы вступают в реакцию с растворенным неорганическим углекислым газом, превращая его в бикарбонаты и карбонаты — ионы, которые могут сохраняться в океане десятки тысяч лет. Когда эти обедненные CO2 воды поднимаются к поверхности, они способны извлекать дополнительный углекислый газ из атмосферы, стремясь к состоянию равновесия.
Измельченные материалы могут добавляться непосредственно в воду с судов, размещаться на побережье или использоваться в наземных установках, которые способствуют протеканию реакций с морской водой.
Инициатива Carbon to Sea является, по сути, расширением Программы исследований по увеличению щелочности океана, запущенной Additional Ventures в конце 2021 года совместно с Astera Institute, Grantham Environmental Trust и другими. Некоммерческая исследовательская группа Ocean Visions, работающая над развитием океанических климатических решений, также является партнером, хотя и не спонсором. В начале прошлого года организации начали принимать заявки на гранты для исследований на сумму «не менее 10 миллионов долларов», которые должны быть использованы в течение следующих пяти лет. На данный момент программа уже выделила 23 миллиона долларов на исследования в этой области.
Шрёпфер, который займет пост председателя правления Carbon to Sea, объясняет свое решение поддержать сферу OAE тем, что он постоянно слышал о перспективности этого метода удаления углерода, который, тем не менее, нуждался в пристальном изучении, но «никто не брался за фактическое финансирование этой работы».
«Начинают с дела, — говорит он. — В частности, продвигая науку вперед и обеспечивая, чтобы люди, способные ответить на эти фундаментальные вопросы, имели ресурсы и время для их тщательного изучения».
Антониус Гагерн, ранее занимавший должность программного директора по удалению углекислого газа из океана в Additional Ventures, возглавил новую организацию.
«Рассматривая различные способы, которыми океан уже использует естественные углеродные насосы для постоянного связывания CO2, увеличение щелочности океана стало для нас наиболее многообещающим по ряду причин», — отмечает Гагерн.
По его словам, этот метод «чрезвычайно масштабируем», «очень постоянен» и «не нарушает» биологические системы так, как это могут делать другие подходы, связанные с океаном.
«Существенное климатическое воздействие»
Другие наблюдатели также считают увеличение щелочности океана перспективным подходом, отчасти потому, что это один из основных долгосрочных механизмов, с помощью которых планета извлекает углекислый газ. Дождь растворяет основные породы, образуя кальций и другие щелочные соединения, которые в конечном итоге через реки и ручьи достигают океанов.
По некоторым оценкам, эти естественные процессы связывают сотни миллионов тонн углекислого газа ежегодно. И планета располагает более чем достаточным количеством реактивных материалов, чтобы связать весь углекислый газ, выброшенный человечеством за всю историю.
Существуют и дополнительные потенциальные выгоды. Щелочные вещества могут локально снизить закисление океана и обеспечить полезными питательными веществами некоторые морские организмы.
Андреас Ошлис, климатический моделист из Гельмгольц-центра исследований мирового океана в Киле, Германия, согласен, что это один из немногих методов удаления углерода, который способен «реально сработать в масштабе и оказать существенное климатическое воздействие».
«Минералы не являются лимитирующим фактором, и резервуар, то есть океан, также не является лимитирующим», — отмечает он.
(Хотя Ошлис не получал гранты от консорциума Additional Ventures, он является старшим советником одного из проектов, которые его получили.)
Однако он быстро подчеркивает, что существуют серьезные проблемы с масштабированием, и что необходимо намного больше исследований для понимания наиболее эффективных подходов и побочных эффектов таких вмешательств.
В частности, некоторые методы потребуют добычи, измельчения и перемещения огромного количества щелочных материалов, что сопряжено с большими затратами энергии и воздействием на окружающую среду.
«Это, конечно, огромная операция, схожая с добычей ископаемого топлива или угля, — комментирует он. — Так что все эти побочные эффекты мы должны учитывать».
(Впрочем, не все эти опасения будут актуальны для других методов, таких как использование электрохимии для удаления кислоты из морской воды или переработка существующих отходов горнодобывающей промышленности.)
Существуют и дополнительные сложности, и неопределенности.
Несколько недавних лабораторных экспериментов показали, что эти подходы работают не так хорошо или не так просто, как ожидалось. В некоторых случаях добавление таких веществ приводило к снижению щелочности, а также к уменьшению поглощения углекислого газа. Это вызывает опасения, что данные методы могут быть эффективны только в ограниченных местах или при определенных условиях, или же их внедрение может оказаться более дорогим и сложным, чем предполагалось.
Некоторые минералы содержат следы тяжелых металлов, которые могут накапливаться в морских экосистемах. Они также могут изменить условия освещенности и биогеохимию вод, что может навредить или помочь различным организмам.
Наконец, тот факт, что удаление углерода происходит как второй этап процесса, затрудняет точный мониторинг и измерение того, сколько CO2 действительно удаляется, особенно при подходах, реализуемых в турбулентных, изменчивых открытых океанах. Это, в свою очередь, может усложнить стимулирование и монетизацию таких усилий через углеродные рынки.
CarbonPlan, некоммерческая организация из Сан-Франциско, которая оценивает научную достоверность проектов и методов удаления углерода, помещает увеличение щелочности океана на нижнюю границу своих «уровней уверенности в верификации» (verification confidence levels). Эти уровни оценивают, в какой степени долгосрочное удаление и хранение углерода «может быть точно количественно оценено» с помощью существующих инструментов и подходов.
«С этими процессами связано много естественной изменчивости, что затрудняет выделение сигнала из шума», — сказала в электронном письме Фрея Чей, руководитель программы по удалению углерода в CarbonPlan.
«Мы все еще находимся на стадии исследования OAE — нам предстоит много узнать о том, как измерять, отслеживать и эффективно развертывать эти технологии», — добавила она.
«Правильно поставить науку»
Именно эти проблемы делают финансирование скоординированной исследовательской программы по увеличению щелочности океана критически важным, считает Гагерн. Одним из главных приоритетов Carbon to Sea будет «правильная постановка науки», то есть поддержка исследований, направленных на оценку того, какие подходы являются наиболее эффективными и безопасными, и при каких условиях.
Он также отметил, что повышение эффективности систем мониторинга, отчетности и верификации фактически удаленного углерода станет «главным, главным фокусом», включая усилия по разработке, тестированию и уточнению датчиков и моделей. Наконец, Carbon to Sea также будет отдавать приоритет «формированию сообщества» в этой зарождающейся области, стремясь привлечь больше междисциплинарных исследователей и поощрять сотрудничество посредством конференций, семинаров и стипендий.
Одним из первых получателей гранта от Carbon to Sea стал консорциум Ocean Alk-Align — международная группа исследователей, изучающая потенциал и экологическую безопасность увеличения щелочности океана.
«Грант от Carbon to Sea позволяет нам тщательно исследовать потенциал OAE для значительного смягчения последствий изменения климата и предоставляет нам значительные ресурсы для решения важных вопросов посредством независимого научного изучения», — заявила в официальном сообщении Катя Феннель, возглавляющая консорциум и являющаяся заведующей кафедрой океанографии Университета Далхаузи.
Дополнительное финансирование программы, вероятно, будет направлено на исследовательские группы и стартапы.
Ряд компаний уже изучают различные направления. Project Vesta изучает возможность распространения мелкого оливина вдоль пляжей. Спин-офф Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, Equatic, сочетает щелочные материалы и электричество для извлечения CO2 из морской воды с получением в этом процессе чистого водорода. Ebb Carbon заявляет, что использует электричество и мембраны для производства щелочного раствора из сточных вод, образующихся при опреснении и на промышленных объектах. Затем этот раствор может быть возвращен в океан.
Кроме того, щелочные вещества не обязательно должны попадать в океаны для удаления углерода. Растет интерес к более широкой категории, известной как усиленное выветривание. Один стартап, Lithos, призывает фермеров добавлять измельченную базальтовую породу на свои поля, чтобы повысить урожайность и связать углерод. Тем временем Travertine, компания, выросшая из Калифорнийского университета в Беркли, разрабатывает способы использования отходов горнодобывающей промышленности для поглощения и хранения CO2.
Среди других спонсоров Carbon to Sea — Builders Initiative, Catalyst for Impact, Chan Zuckerberg Initiative, Kissick Family Foundation, OceanKind и Thistledown Foundation.
Additional Ventures предоставляет финансирование для ускорения исследований и разработок по трем основным направлениям: изменение климата, биомедицинские исследования, сообщество и демократия. Шрёпфер также недавно основал венчурный фонд, ориентированный на климат, Gigascale Capital.
Он считает критически важным начать исследования океанической щелочности сейчас, поскольку может потребоваться много лет, чтобы набрать обороты в создании существенной, многогранной научной программы и провести общественную работу, необходимую для продвижения этой области вперед.
«Нам следовало начать гораздо раньше, но вот мы здесь, — заключает он. — Мы начинаем сейчас, чтобы, если нам этот метод понадобится в будущем — а он многообещающий, — мы заложили основу для того, чтобы он стал возможным инструментом для человечества».
Обновление: Эта статья была дополнена для уточнения роли Ocean Visions в консорциуме, чтобы отметить, что некоторые из высказанных опасений не относятся ко всем предложенным методам, а также для включения дополнительных комментариев.
