De landen van de wereld zijn nog lang niet in de buurt van het bereiken van de doelstellingen van de Overeenkomst van Parijs inzake klimaatverandering om de wereldwijde temperatuurstijgingen tot 2 graden Celsius te houden in vergelijking met 19e-eeuwse gemiddelden, veel minder het meer ambitieuze doel om de temperatuur op een stijging van 1,5 ° C te houden.

In het meest recente Emissions Gap Report van het Milieuprogramma van de Verenigde Naties wordt opgemerkt dat "de mondiale uitstoot van broeikasgassen geen tekenen van piek vertoont". Volgens een andere studie, de kans dat de mens de opwarming kan beperken tot maximaal 2°C in 2100 is niet meer dan 5 procent, en het is waarschijnlijk dat de temperaturen tegen het einde van de eeuw ergens tussen de 2,6°-3,7°C zullen stijgen.

Deze onheilspellende trends hebben geleid tot een toenemende aandacht voor manieren om koolstofdioxide uit de atmosfeer te verwijderen. Een van de methoden die worden onderzocht, is het gebruik van de oceaan om koolstof te absorberen en / of op te slaan door steenslag of andere bronnen van alkaliteit toe te voegen om te reageren met CO ₂ in zeewater, uiteindelijk verbruiken atmosferische CO ₂ .

Zou dit soort grootschalige kooldioxideverwijdering kunnen werken? Een nadere beschouwing illustreert de mogelijke nadelen voor het milieu van het gebruik van de verwijdering van kooldioxide in de zee en de complexe technische, economische en internationale bestuurskwesties die het oproept.

Afvang en opslag van koolstof op land versus oceaan

Wij en andere onderzoekers zien de oceaan als een logische plek om te zoeken naar extra mogelijkheden om kooldioxide te verwijderen, aangezien deze momenteel passief ongeveer 10 gigaton absorbeert (10, 000, 000, 000 ton) CO ₂ per jaar of ongeveer een kwart van de jaarlijkse wereldwijde uitstoot. In aanvulling, de oceanen bevatten veel meer koolstof dan de atmosfeer, bodems, planten en dieren gecombineerd, en kan het potentieel hebben om biljoenen tonnen meer op te slaan.

Het laatste rapport van het Intergouvernementeel Panel over klimaatverandering richtte zich sterk op methoden op het land voor het afvangen en opslaan van koolstof. Een prominente techniek heet bio-energie met koolstofafvang en -opslag, BECCS, waar plantaardige biomassa zou worden verbrand om bruikbare energie te produceren en de resulterende CO ₂ wordt ondergronds gepompt.

Echter, er zijn een aantal zorgen over de mogelijke negatieve effecten van grootschalige inzet van BECCS en andere op land gebaseerde methoden, met name de zorg dat enorme hoeveelheden landbouwgrond zouden worden omgeleid om speciale gewassen te verbouwen. Dit zou de toegang van mensen met een laag inkomen tot voedsel kunnen verminderen, stellen eisen aan water en hebben ernstige negatieve gevolgen voor de biodiversiteit als gevolg van verstoring van het ecosysteem.

Geochemie versnellen

Misschien wel de bekendste – en soms controversieel - methode voor verwijdering van kooldioxide uit de zee stimuleert fotosynthese om CO . te verhogen ₂ absorptie. Bijvoorbeeld, in regio's waar de groei van mariene planten wordt beperkt door ijzer, dit element kan worden toegevoegd om de CO . te verhogen ₂ opname en koolstofopslag waar ten minste een deel van de gevormde biomassa-koolstof uiteindelijk naar de oceaanbodem zinkt en wordt begraven. Andere benaderingen zijn onder meer herstellen, het toevoegen of kweken van zeeplanten of microben, zoals Blue Carbon.

Een andere techniek die wordt overwogen, is proberen de chemische reactie van CO . te versnellen ₂ met gewone gesteentemineralen, een natuurlijk proces dat bekend staat als minerale verwering. Wanneer regen reageert met alkalische rotsen en CO ₂ , er is een chemische reactie, die kan worden gekatalyseerd door biologische activiteit in de bodem, dat zet de CO . om ₂ tot opgeloste minerale bicarbonaat- en carbonaationen die dan typisch in de oceaan wegvloeien. Minerale verwering speelt een belangrijke rol bij het verwijderen van overtollige atmosferische CO ₂ , maar alleen op geologische tijdschalen – 100, 000 jaar of meer.

Verschillende manieren om minerale verwering en koolstofopslag in de oceaan te versnellen die zijn voorgesteld, omvatten het toevoegen aan oppervlaktewateren van fijngemalen alkalische mineralen of het toevoegen van gewone, industrieel geproduceerde alkalische chemicaliën, zoals ongebluste kalk (CaO), calciumhydroxide (Ca(OH)2), en loog of bijtende soda (NaOH). Eenmaal toegevoegd aan de oceaan, deze verbindingen reageren met overtollig CO ₂ in zeewater en lucht, voornamelijk stabiel vormend, opgelost mineraal bicarbonaat, dus CO . verwijderen en vastleggen ₂ .

Een dergelijke alkalisering van de oceaan zou kunnen worden bereikt via distributie vanaf de kust of door schepen. Een ander voorstel is om alkaliteit op zee te produceren met behulp van lokale mariene energiebronnen:bijvoorbeeld gebruikmakend van elektriciteit afkomstig van de zeer significante verticale temperatuurgradiënt van de oceaan. Reagerend afval CO ₂ met mineralen aan de wal en vervolgens het ontstane opgeloste alkalische materiaal in de oceaan te pompen is ook een optie. Al het voorgaande zou eenvoudigweg bijdragen aan het toch al enorme bicarbonaat- en carbonaatreservoir in de oceaan.

Een bijkomend voordeel van oceaanalkalisatie is dat het ook helpt om oceaanverzuring tegen te gaan, de "andere CO ₂ probleem" als gevolg van de absorptie van overtollig CO . door de oceaan ₂ van de lucht. Verzuring kan interfereren met het vermogen van verkalkende organismen, zoals oesters, mosselen en koralen om hun skeletten of schelpen te bouwen, evenals andere pH-gevoelige mariene biogeochemische processen beïnvloeden.

Wat we niet weten

Het daadwerkelijke praktische vermogen van oceaanalkalisatie om klimaatverandering en verzuring tegen te gaan, blijft onzeker.

Gezien de logistiek, kosten en gevolgen van het extraheren of vervaardigen van alkaliteit en het verspreiden ervan, studies schatten dat CO . in de lucht ₂ opnames van misschien 30 delen per miljoen of minder kunnen realistisch zijn. Dit zou nuttig zijn, aangezien het CO .-niveau ₂ in pre-industriële tijden was 260-270 delen per miljoen en is nu 410 delen per miljoen.

We berekenen een globale afname van atmosferische CO ₂ met 30 delen per miljoen zou bijna nul emissies van menselijke activiteiten vereisen, plus de verwijdering en opslag van zo'n 470 gigaton CO ₂ . Om dit te behalen, er zou minimaal ongeveer 500 gigaton gesteente moeten worden gebruikt om de vereiste alkaliteit te genereren. De huidige wereldwijde steenwinning ligt in de orde van 50 gigaton per jaar, dus als we andere gesteentegebruiken stabiel houden en deze extractiesnelheid met 50 procent verhogen, zouden we theoretisch in staat kunnen zijn om de afname in 20 jaar te bereiken. Dit moet uiteraard op veel kleinere schaal worden getest om te bepalen welke wereldwijde capaciteit en tarieven haalbaar zijn.

Dit is ook niet alleen een kwestie van alkaliteitsproductie; er zijn potentiële negatieve effecten van oceaanalkalisatie op mariene ecosystemen waarmee rekening moet worden gehouden. Naast de effecten van pH- en alkaliteitsverhoging (onmiddellijk of geleidelijk), toevoeging van alkaliteit zou waarschijnlijk andere elementen of verbindingen met zich meebrengen, zoals sporenmetalen en silica, die ook de mariene biogeochemie kunnen beïnvloeden. Er is weinig onderzoek gedaan naar deze punten, maar de resultaten tot nu toe vinden over het algemeen geen of positieve effecten op het leven in zee. Verder onderzoek is nodig om de ecologische en ecologische gevolgen volledig te begrijpen, inclusief het uitvoeren van kleine en middelgrote veldproeven.

Elke inzet zou moeten worden onderworpen aan strikte controle-eisen om zowel de milieuvoordelen als de negatieve effecten van grootschalige inzet te beoordelen. Enige mate van vertrouwen in het gebruik van oceaanalkalisatie zou kunnen worden gevonden in het feit dat natuurlijke minerale verwering en alkaliteitsafgifte aan de oceaan natuurlijk al miljarden jaren heeft plaatsgevonden (momenteel met een snelheid van ongeveer 1 gigaton CO ₂ verbruikt en opgeslagen per jaar), blijkbaar met het mariene ecosysteem goed aangepast om deze input zo niet nodig te hebben. Hoe dan ook, de mogelijkheid om dit natuurlijke proces significant en veilig op te schalen vereist nader onderzoek.

Juridische vragen

Op juridisch vlak is landen zouden internationale bestuurskwesties in verband met deze aanpak moeten aanpakken. Vermoedelijk, de Overeenkomst van Parijs zou een van de betrokken regimes zijn, gezien de focus op het aanpakken van klimaatverandering. Elke rol die oceanische akaliniteit zou kunnen spelen in de toezeggingen van landen om emissies te verminderen, zou bepalingen vereisen die een beoordeling van de mogelijke effecten van de inzet verplicht stellen. De Overeenkomst van Parijs zou dit kunnen vergemakkelijken, aangezien in verschillende bepalingen wordt verwezen naar de noodzaak om de effecten van responsmaatregelen in de context van ecosystemen te beoordelen, duurzaamheid, ontwikkeling en mensenrechten.

op de oceaan gerichte regimes zoals het Verdrag ter voorkoming van verontreiniging van de zee door het storten van afval en andere zaken en het Verdrag inzake het recht van de zee, en zijn protocol, zou ook kunnen proberen betrokken te zijn bij beoordeling en regulering, evenals het Verdrag inzake biologische diversiteit. Het coördineren van de mogelijke interventies van de reacties van al deze regimes zou een andere uitdaging zijn door de inzet van oceaanalkaliteit, net als de vele andere benaderingen voor het verwijderen van kooldioxide die grensoverschrijdende effecten zouden kunnen hebben.

Het spookbeeld van mogelijk catastrofale klimaatverandering tegen het einde van de eeuw heeft de belangstelling voor een reeks nieuwe technologische opties om CO te verwijderen gestimuleerd ₂ van de oceaan en de atmosfeer op grote schaal. Maar ze kunnen ook eigen risico's met zich meebrengen. Het toevoegen van alkalische materialen om minerale verwering te versnellen is zo'n benadering die serieuze aandacht verdient, maar pas na grondig onderzoek.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.