Nowy sposób na globalne ocieplenie? Naukowcy chcą użyźniać oceany z pomocą specjalnie zaprojektowanych nanocząsteczek

W tym artykule:

1. Jak zatrzymać globalne ocieplenie
2. Jak bezpiecznie nawozić ocean?
3. Nanocząsteczki szyte na miarę

Jak usunąć z atmosfery nadmiar gazów cieplarnianych, a szczególnie dwutlenku węgla, napędzającego globalne ocieplenie? Jedną z metod jest wykorzystywanie tzw. pochłaniaczy dwutlenku węgla (ang. carbon sink). Tym określeniem nazywa się wszystko, co jest w stanie związać na nieokreślony czas substancje chemiczne zawierające węgiel. I w ten sposób trwale usunąć ten pierwiastek z obiegu.

Pochłaniaczem dwutlenku węgla jest np. roślinność, która w procesie fotosyntezy pobiera z powietrza CO₂, a oddaje tlen. Węgiel zostaje związany w tkankach roślin na długi czas. Później, w procesie trwającym miliony lat, biomasa zamienia się w paliwa kopalne.

Taką funkcję spełniają również oceany, zawierające fitoplankton. Mikroskopijne organizmy roślinne, które się na niego składają, odżywiają się tak samo jak rośliny lądowe: pochłaniają CO₂ i produkują tlen. Po śmierci opadają na dno oceanu, „zabierając” tam ze sobą dużą część związanego węgla.

Jak zatrzymać globalne ocieplenie

Z procesem tym od dawna wiązane są ogromne nadzieje wszystkich, którzy szukają nowych sposobów na usunięcie nadmiernych ilości CO₂, wypuszczonych do atmosfery od początku ery przemysłowej. Jednym z kontrowersyjnych pomysłów jest przyspieszenie rozwoju fitoplanktonu.

Stężenie dwutlenku węgla w atmosferze pobiło wszelkie rekordy. Tak źle nie było od 4 milionów lat

W atmosferze jest aż o 50% więcej dwutlenku węgla niż przed erą przemysłową. Rekord stężenia CO2 padł w maju.

W tym celu część naukowców postuluje tzw. nawożenie oceanów. Czyli wypuszczanie do ich wód takich substancji, które pobudziłyby wzrost fitoplanktonu. A następnie przyspieszyłyby usuwanie dwutlenku węgla z powietrza i składowanie węgla na dnie.

Niestety, nawożenie oceanów np. związkami żelaza wiąże się z ogromnym ryzykiem. Można bowiem w ten sposób doprowadzić do zakwitów, czyli masowego rozwoju fitoplanktonu.

Zakwity to ogromny współczesny problem ekologiczny. Spływające ze stałego lądu ścieki i nawozy napędzają rozwój planktonu i skutkują regularnymi zakwitami. Gęsta warstwa mikroorganizmów na powierzchni może po pierwsze doprowadzić do zatrucia wody toksynami, wytwarzanymi przez pewne gatunki sinic. Po drugie, prowadzi do powstawania „stref śmierci” – ogromnych obszarów wody pozbawionych tlenu. Szacuje się, że powierzchnia „strefy śmierci” na Bałtyku wynosi już ok. 60 tys. km kw.

Jak bezpiecznie nawozić ocean?

To wszystko powoduje, że nawożenie oceanów może odbywać się wyłącznie w ramach eksperymentów naukowych. Takich, jak np. zrzucanie do wody zawierającego żelazo piasku i sprawdzanie, jak wpłynie to na rozwój fitoplanktonu. Takie badania rok temu rozpoczęli brytyjscy badacze z Centrum Naprawy Klimatu Uniwersytetu Cambridge.

Inny pomysł ma za to grupa naukowców z Departamentu Energii Narodowego Laboratorium Północnozachodniego Pacyfiku. Zespół na czele z Michaelem Hochellą opublikował właśnie pracę w czasopiśmie naukowym „Nature Nanotechnology”, w której postuluje usprawnienie metody nawożenia oceanów. Do tego celu, zdaniem uczonych, należy wykorzystać specjalnie zaprojektowane nanocząsteczki. Ich użycie ma zniwelować wady tradycyjnych metod nawożenia.

„Do dzisiaj przeprowadzono 13 terenowych eksperymentów, polegających na dodawaniu żelaza (Fe²⁺) do oceanu. Wykonano też kilka badań monitorujących nawożenie oceanu żelazem w sposób naturalny. Okazało się, że chociaż celowe rozpuszczanie żelaza może stymulować znaczne zakwity fitoplanktonu, jego efektywność w usuwaniu dwutlenku węgla jest mniejsza niż w procesach naturalnych” – napisali badacze w swojej pracy.

Nanocząsteczki szyte na miarę

Jak więc bezpiecznie nawozić oceany? Naukowcy przeanalizowali 123 artykuły opisujące różne nanocząsteczki stymulujące rozwój fitoplanktonu. Za najbardziej obiecujące uznali te zawierające żelazo, dwutlenek krzemu czy tlenek glinu. I choć nawożenie oceanów z ich pomocą jest 2–5 razy droższe niż tradycyjnymi metodami, to jednak nanocząsteczki mają pewne unikatowe zalety.

Do 2050 roku lasy z pochłaniaczy CO2 zmienią się w trucicieli. Ziemia straci „zielone płuca”

Jeśli nie zatrzymamy postępu globalnego ocieplenia i tempa wylesiania do 2050 roku lasy zmienią się z „pochłaniaczy” dwutlenku węgla w jego „źródła”. Już teraz ekosystemy lądowe ...

Po pierwsze, mogą zostać dostosowane do konkretnych środowisk. W pewnych miejscach lepszy efekt przyniosą nawozy z nanocząsteczkami zawierającymi węgiel, w innych krzem. Po drugie, proces jest znacznie efektywniejszy. Nanocząsteczki mogą zostać zaprojektowane tak, by były łatwiej przyswajalne i pozostawały dłużej dostępne dla fitoplanktonu. Ma to skutkować powstawaniem większej ilości biomasy, która będzie opadała na dno oceanu i składowała tam węgiel.

– Cały pomysł opiera się na tym, by wykorzystać naturalny proces – mówi Michael Hochella. – Ludzie od wieków nawożą glebę pod uprawy. Możemy nauczyć się również, jak odpowiedzialnie nawozić oceany – dodaje badacz.

Źródła: phys.org, Nature Nanotechnology.

Nasz ekspert

Magdalena Salik

Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com