Представьте, что у вас внезапно дал течь кран в ванной. Ситуация, безусловно, неприятная. Хорошая новость в том, что есть всего два шага: перекрыть воду и вытереть то, что уже разлилось.
По аналогии с этим, для решения проблемы изменения климата нам необходимо предпринять два ключевых действия. Во-первых, необходимо сократить выбросы — например, замедлить использование ископаемого топлива. Это эквивалентно закрытию крана. Во-вторых, нам придется убирать последствия — это и есть удаление углерода, то есть процессы, направленные на извлечение углеродного загрязнения из атмосферы.
Однако в этом втором пункте нашего плана есть загвоздка: наш «ящик с чистящими средствами» довольно пуст. Исследователи и стартапы активно работают над этим, создавая демонстрационные проекты прямого улавливания воздуха и высаживая деревья по всему миру. Кроме того, все больше компаний обращают внимание на океаны, которые покрывают две трети нашей планеты. Там кроется огромный потенциал для хранения углерода.
Но возникают и вопросы. Недавнее исследование выявило ряд проблем, связанных с культивированием морских водорослей — одним из часто предлагаемых методов удаления углерода в океане. Поэтому сегодня мы погрузимся в тему удаления углерода в морской среде: что это такое, почему так много людей им интересуются и что мешает нам использовать водоросли как гигантскую углеродную губку?
Морской пейзаж
Удаление углерода стало неотъемлемой частью нашего ответа на климатический кризис, о чем напомнил Климатический комитет ООН в своем прошлогоднем докладе. Оценки того, сколько именно углерода нам потребуется удалить, разнятся, но консенсус состоит в том, что этот показатель должен превышать миллиард тонн ежегодно в течение следующих десятилетий, если мы хотим удержать потепление ниже 2 °C по сравнению с доиндустриальным уровнем и избежать наихудших последствий изменения климата.
Важно понимать: усилия по извлечению углерода из атмосферы не заменят необходимости сокращать выбросы в будущем, но мы уже загрязнили слишком много, чтобы пренебрегать очисткой.
Исследователи изучают широкий спектр подходов к удалению углерода из атмосферы. Некоторые из них чисто технические, например, прямое улавливание воздуха на гигантских установках, использующих мощные вентиляторы и специальные мембраны для захвата углекислого газа. Другие подходы опираются на природу, например, выращивание деревьев и захоронение уловленного углерода в их биомассе под землей.
Океаны покрывают большую часть планеты, и на их долю, по разным оценкам, приходится около 30% антропогенных выбросов парниковых газов, которые поглощаются множеством путей.
Исследователи полагают, что существует огромная возможность улавливать и хранить еще больше углерода в глубинах океана путем усиления этих естественных механизмов или разработки собственных.
Некоторые группы намерены изменить химию океана с помощью процесса, называемого увеличением щелочности: при наличии более щелочных химикатов морская вода может поглощать больше углекислого газа. Другие подходы более прямые, например, один из них воздействует на морскую воду электричеством для удаления CO2.
И все больше групп стремятся использовать естественный потенциал морских водорослей для удаления углерода. Подобно другим фотосинтезирующим организмам, водоросли поглощают углекислый газ по мере роста, преобразуя его в биомассу.
И хотя большая часть углерода, уловленного растениями и водорослями, в конечном итоге возвращается в атмосферу, когда эти организмы умирают и разлагаются, небольшая часть остается, или секвестируется, когда останки опускаются на дно в местах, где разложение затруднено. В случае с морскими водорослями, до 175 миллионов тонн углерода могут ежегодно секвестироваться, когда слоевища опускаются в глубокие части океана с минимальным смешиванием воды.
И все больше групп стремятся имитировать природу, целенаправленно выращивая водоросли и опуская их на дно для улавливания большего количества углерода.
Загвоздка
Хотя кажется, что простое наращивание объемов подводного захоронения водорослей — это прямолинейный путь к удалению углерода, остается множество вопросов, как отмечал мой коллега Джеймс Темпл в статье 2021 года на эту тему.
Во-первых, для полномасштабных усилий по удалению углерода таким способом потребуется поистине невероятное количество водорослей: вероятно, в масштабе миллионов тонн. И мы просто не знаем, каковы будут экологические последствия захоронения миллионов тонн водорослей в океане.
Могут возникнуть и практические ограничения. Согласно новому исследованию, для выращивания достаточного количества водорослей, чтобы уловить миллиард тонн углерода, потребуется около миллиона квадратных километров океанского пространства. Это более чем в два раза превышает площадь Калифорнии, и это только для выращивания водорослей, которые мы затем собираемся топить. Моя коллега Рианнон Уильямс писала об этом исследовании на прошлой неделе.
Кроме того, нет гарантии, что мы полностью понимаем все динамические процессы в глубинах океана. Разгораются ожесточенные споры о том, как проекты по удалению углерода в океане могут отслеживать и верифицировать, что они действительно улавливают столько углерода, сколько заявляют.
Океан, безусловно, может остаться важнейшим партнером в устранении того беспорядка, который мы создали с изменением климата. Но крайне маловероятно, что какое-то одно решение волшебным образом решит проблему за нас, даже на больших глубинах.
Сопутствующее чтение
Подробнее об ограничениях культивирования водорослей читайте в статье Рианнон.
Чтобы глубже погрузиться в научные вопросы, связанные с удалением углерода на основе водорослей, ознакомьтесь с этим материалом за 2021 год.
Мой коллега Джеймс также рассмотрел проект от X (ранее Google X), направленный на измерение последствий удаления CO2 с использованием морской травы.
Новая инициатива вливает большие деньги в увеличение щелочности океана. Мы делились этой новостью ранее в этом месяце.
Следим за климатом
На прошлой неделе я был в эфире Science Friday, чтобы подвести итоги главных климатических новостей! Ознакомьтесь с выпуском, чтобы узнать больше о росте температуры океана, а также о статье про мух, которая вызвала у меня экзистенциальный кризис. (Science Friday)
Сообщества, страдающие от отсутствия доступа в интернет, часто сталкиваются с другими проблемами, включая непропорционально высокий риск, связанный с изменением климата. (MIT Technology Review)
Ключевым фактором, определяющим, сколько энергии требуется судам для пересечения океана, является тип покрытия днища. Кто бы мог подумать, что гладкость корпуса судна настолько важна? (Hakai)
Одна ранее закрытая шахта в Калифорнии может вернуть США статус крупного игрока в добыче редкоземельных металлов. Эти металлы используются в технологиях от ветряных турбин до солнечных панелей. (Grist)
→ Да, у нас есть все необходимые материалы для перевода мира на возобновляемые источники энергии. (MIT Technology Review)
Изменение климата заставляет дикую природу по всему миру адаптироваться, и это видно, если сравнить музейные образцы мухоловков 1900 года с тем, как выглядят эти птицы сегодня. (Nature)
Прямое улавливание воздуха вступает в свою неловкую подростковую фазу: он еще не совсем вышел из лаборатории, но и не готов к коммерческому расцвету. (Bloomberg)
→ Вот что потребуется для достижения доступного удаления углерода. (MIT Technology Review)
