Virksomheder, der håber på at dyrke kulstofsugende tang, skynder sig måske foran videnskaben

Getty

I slutningen af ​​januar, Elon Musk tweeted at han planlagde at give 100 millioner dollars til lovende kulstoffjernelsesteknologier, hvilket vækkede håbet hos forskere og iværksættere.

Et par uger senere, Arin Crumley, en filmskaber som fortsatte med at udvikle elektriske skateboards, annonceret at et hold var ved at danne sig på Clubhouse, den populære lydapp i Silicon Valley, for at konkurrere om en andel af Musk-finansieret XPrize .

En gruppe kunstnere, designere og ingeniører samledes der og diskuterede en række mulige naturlige og tekniske midler til at suge kuldioxid ud af atmosfæren. Efterhånden som samtalerne fortsatte, og et kernehold slog sig sammen, dannede de et firma, Pull To Refresh, og sluttede sig til at dyrke kæmpe blæretang i havet.

Indtil videre omfatter virksomhedens hovedindsats at dyrke tangen i en tank og teste deres kontrolsystemer på en lille fiskerbåd ved en sø i det nordlige Californien. Men det er det allerede opmuntre virksomheder for at komme i kontakt, hvis de er interesserede i at købe tonsvis af sekvestreret CO2, som en måde at balancere deres drivhusgasudledninger på.

Crumley siger, at enorme flåder af semi-autonome fartøjer, der dyrker tang, kunne suge omkring en billion tons kuldioxid op og gemme det væk i havets dybder, hvilket effektivt vende klimaændringer. Med en lille mængde åbent hav, siger han, kan vi komme tilbage til præindustrielle niveauer af atmosfærisk kuldioxid.

'Ingen ved'

Talrige undersøgelser viser, at verden muligvis skal fjerne milliarder af tons kuldioxid om året fra atmosfæren i midten af ​​århundredet for at forhindre farlige niveauer af opvarmning eller bringe planeten tilbage fra dem. Derudover gennemsøger flere og flere virksomheder markedet for CO2-kreditter, der giver dem mulighed for at udligne deres emissioner og hævde fremskridt hen imod målet om CO2-neutralitet.

Alt dette har ansporet et voksende antal virksomheder, investorer og forskningsgrupper til at udforske metoder til kulstoffjernelse, der spænder fra plantning af træer til formaling af mineraler til bygge gigantiske C02-sugende fabrikker .

Kelp er blevet et særligt aktivt område for undersøgelser og investeringer, fordi der allerede er en industri, der dyrker det i stor skala - og det teoretiske potentiale for kulfjernelse er betydeligt. Et ekspertpanel samlet af Energy Futures Initiative anslået at tang har kapacitet til at trække ned omkring 1 milliard til 10 milliarder tons kuldioxid om året.

Men videnskabsmænd kæmper stadig med grundlæggende spørgsmål om denne tilgang. Hvor meget tang kan vi dyrke? Hvad skal der til for at sikre, at det meste af tangen synker til bunden af ​​havet? Og hvor meget af kulstoffet vil blive der længe nok til virkelig at hjælpe klimaet?

Derudover ved ingen, hvad den økologiske virkning af at afsætte milliarder af tons død biomasse på havbunden ville være.

Vi har bare nul erfaring med at forstyrre bunden af ​​havet med den mængde kulstof, siger Steven Davis, lektor ved University of California, Irvine, som analyserer økonomien ved forskellige anvendelser af tang. Jeg tror ikke, at nogen har en god idé om, hvad det vil betyde at gribe aktivt ind i systemet i den skala.

De videnskabelige ubekendte har dog ikke forhindret nogle ventures i at skynde sig fremad, afgive dristige løfter og sigte mod at sælge kulstofkreditter. Hvis praksis ikke binder så meget kulstof som hævdet, kan det bremse eller overdrive fremskridt med klimaændringer, da de virksomheder, der køber disse kreditter, fortsætter med at udsende det falske løfte om, at havene udligner denne forurening, ton for ton.

For feltet som helhed tror jeg, at hvis denne forskning udføres af universiteter i partnerskab med regeringsforskere og nationale laboratorier, vil det gå langt i retning af at etablere et grundlæggende niveau af tillid, før vi kommercialiserer nogle af disse ting, siger Holly Buck, en assisterende professor ved universitetet i Buffalo, som studerer de sociale konsekvenser af havbaseret kulstoffjernelse.

Havets lokkemiddel

Svajende søjler af kæmpe tang ligger langs de klippefyldte kyster af Californiens Monterey Bay og giver levesteder og jagtområder for stenfisk, havoddere og pindsvin. De brune makroalger trækker på sollys, kuldioxid og næringsstoffer i det kølige kystvand for at vokse op til to fod om dagen. Skovene kaster konstant deres blade og blade, og tangen kan slås helt løs af bølger og storme.

I slutningen af ​​1980'erne begyndte forskere ved Monterey Bay Aquarium en række eksperimenter for at bestemme, hvor al den tang ender. De fastgjorde radiosendere til store flydende flåder af tang og scannede havdybderne med fjernbetjente ubåde.

Forskerne anslået at skovene hvert år frigav mere end 130.000 tons tang. De fleste af tangflåderne skyllede op på kysten i bugten i løbet af få dage. Men i undervandsobservationerne fandt de bundter af tang langs væggene og gulvet i en tilstødende undervandskløft kendt som Carmel Submarine Canyon, hundreder af meter under overfladen.

Forskere har set lignende rester af tang på de dybe havbunde i kystlommer over hele verden. Og det er klart, at noget af det kulstof i biomassen forbliver nede i årtusinder, fordi tang er en kendt kilde til olieaflejringer.

Et papir fra 2016 udgivet i Nature Geoscience anslået at tang naturligt kan binde næsten 175 millioner tons kulstof rundt om i verden hvert år, når det synker ned i dybhavet eller driver ind i ubådskløfter.

Det svarer til et godt stykke under de niveauer af kuldioxid, som verden sandsynligvis bliver nødt til at fjerne årligt i midten af ​​århundredet - endsige de mængder, Crumley og hans team forestillede sig. Det er grunden til, at Pull To Refresh og andre virksomheder udforsker måder til radikalt at opskalere væksten af ​​tang, på offshore-fartøjer eller andre steder.

At nå det dybe hav

Men hvor meget af kulstoffet vil forblive fanget under overfladen og hvor længe?

Visse arter af tang, som kæmpe blæretang, har små gasblærer på deres vinger, hvilket gør det muligt for makroalgerne at opsamle mere af det sollys, der er nødvendigt for at drive fotosyntesen. Blærerne kan også holde resterne eller flåderne flydende i dage eller længere afhængig af arten , hjælper strømme med at føre forskudt tang til fjerne kyster.

Når kulstoffet i tang nedbrydes på landjorden eller bliver til opløst uorganisk kuldioxid i lavt havvand, kan det vende tilbage til atmosfæren, siger David Koweek, videnskabsdirektør ved Ocean Visions, en forskningsorganisation, der samarbejder med institutioner som MIT, Stanford og Monterey Bay Aquarium Research Institute. Kulstoffet kan også frigives, hvis havdyr fordøjer tangen i de øvre oceaner.

Men noget tang synker også ned i det dybe hav. Blærer nedbrydes. Storme presser tangen så dybt ned, at de tømmes for luft. Visse arter er naturligt ikke-flydende. Og en mængde, der bryder fri under overfladen, bliver der og kan drive ned i dybere vand gennem undervandskløfter, som den ud for Montereys kyst.

GETTY

Oceancirkulationsmodeller tyder på, at meget af kulstoffet i biomasse, der når store dybder af havene, kan forblive der i meget lang tid, fordi de væltende mønstre, der bringer dybt vand mod overfladen, fungerer så langsomt. Under 2.100 meter, for eksempel, ville median-sekvestreringstiden overstige 750 år over store dele af det nordlige Stillehav, ifølge en nyere papir i Miljøforskningsbreve.

Alt dette tyder på, at bevidst synkende tang kunne opbevare kulstof længe nok til at lette noget af presset fra klimaændringer. Men det vil betyde meget, hvor det bliver gjort, og hvilke bestræbelser der gøres for at sikre, at det meste af biostoffet når det dybe hav.

For-profit planer

Træk for at opdatere plan er at udvikle semi-autonome fartøjer udstyret med flydere, solpaneler, kameraer og satellitantenner, der gør det muligt for fartøjerne at justere deres styring og hastighed for at nå frem til udpegede punkter i det åbne hav.

Hver af disse såkaldte Kanariske Øer vil også slæbe en slags undervandsespalier lavet af ståltråd, kendt som haletuden, der binder sammen vaser, hvori kæmpe blæretang kan vokse. Skibet vil fodre tangen gennem rør fra en indbygget tank med mikronæringsstoffer.

Pull To Refresh har testet sine kontrolsystemer på en fiskerbåd på en sø i det nordlige Californien.

TRÆK FOR AT OPDATERE

Til sidst, siger Crumley, vil tangen dø, falde af og naturligt komme ned til bunden af ​​havet. Ved at lægge fartøjerne langt fra kysten, mener rederiet, kan man imødegå risikoen for, at den døde tang skyller op på land.

Pull To Refresh har allerede indledt diskussioner med virksomheder om at købe tangtons fra den tang, den i sidste ende vil vokse.

Vi har brug for en forretningsmodel, der fungerer nu-ish eller så hurtigt som muligt, siger Crumley. Dem vi taler med er tilgivende; de forstår, at det er i sin vorden. Så vi vil være på forkant med alt, hvad vi ikke ved om. Men vi fortsætter med at implementere disse Kanariske Øer, indtil vi har tons nok til at lukke din ordre.

Crumley sagde i en e-mail, at virksomheden vil have to år til at få kulstofregnskabet for dets proces godkendt af en tredjeparts akkreditering, som en del af enhver overgang. Han sagde, at virksomheden udfører interne miljøpåvirkningsbestræbelser, taler med mindst ét ​​register for kulstoffjernelse, og at det håber at modtage input fra eksterne forskere, der arbejder med disse spørgsmål.

Vi kommer aldrig til at sælge et ton, der ikke er tredjepartsverificeret, simpelthen fordi vi ikke ønsker at være en del af noget, der lige kan lyde lyssky, skrev han.

'Skala ud over enhver anden'

Andre foretagender tager yderligere skridt for at sikre, at tangen synker, og for at koordinere med videnskabelige eksperter på området.

Running Tide, en akvakulturvirksomhed baseret i Portland, Maine, udfører feltforsøg i Nordatlanten for at bestemme, hvor og hvordan forskellige typer tang vokser bedst under en række forskellige forhold. Virksomheden er primært fokuseret på ikke-flydende arter af makroalger og har også udviklet biologisk nedbrydelige flydere.

Virksomheden tester ikke at synke endnu, men grundkonceptet er, at flyderne vil bryde ned, efterhånden som tangen vokser i havet. Efter omkring seks til ni måneder burde det hele let synke til bunden af ​​havet og blive der.

Marty Odlin, administrerende direktør for Running Tide, understreger, at virksomheden arbejder sammen med forskere for at sikre, at de evaluerer tangens kulstoffjernelsespotentiale på strenge og passende måder.

Ocean Visions hjalp med at etablere et videnskabeligt rådgivende team til at guide virksomhedens feltforsøg, bestående af forskere fra Monterey Bay Aquarium Research Institute, UC Santa Barbara og andre institutioner. Virksomheden koordinerer også med Center for Klimareparation i Cambridge om bestræbelser på mere præcist at bestemme, hvor meget kulstof havene kan optage gennem denne slags tilgange.

Running Tide planlægger at udføre tests i mindst to et halvt år for at udvikle et robust datasæt om virkningerne af denne praksis.

På det tidspunkt kan konklusionen være, at vi har brug for flere data, eller det virker ikke, eller det er klar til at gå, siger Odlin.

Virksomheden har store forhåbninger til, hvad den kan opnå, angiver på sin hjemmeside: At dyrke tang og synke den i det dybe hav er en kulstofbindingsløsning, der kan skalere ud over enhver anden.

Running Tide har rejst millioner af dollars fra Venrock, Lowercarbon Capital og andre investorer. Teknologivirksomhederne Shopify og Stripe har også ydet midler til at købe fremtidig fjernelse af kuldioxid til høje priser ($250 pr. ton i Stripes sag ) for at hjælpe med at finansiere forsknings- og udviklingsindsatser.

Flere andre virksomheder og nonprofitorganisationer udforsker også måder at binde kuldioxid fra tang. Det inkluderer Klimafonden , som er sælger en blockchain-sikret 'kelp-mønt' til $125 for at støtte dens bredere forskningsindsats for at øge tangproduktionen til fødevarer og andre formål.

Risiciene

Nogle eksperter i fjernelse af kulstof frygter, at markedskræfterne kan drive tang-synkning fremad, uanset hvad forskningen finder om dets effektivitet eller risici. De virksomheder eller nonprofitorganisationer, der gør det, vil have økonomiske incitamenter til at sælge kreditter. Investorer vil gerne tjene deres penge tilbage. Virksomhedernes efterspørgsel efter kilder til CO2-kreditter stiger i vejret. Og offset-registre, som tjener penge ved at give et stempel for godkendelse af CO2-kreditprogrammer, har en klar andel i at tilføje en ny kategori til CO2-markedet.

Et frivilligt offset-register, Verra, er allerede udvikle en protokol til kulstoffjernelse gennem havgræsdyrkning og holder aktivt øje med tangrummet, ifølge Yale Environment 360.

Vi har allerede set dette pres udspille sig med andre tilgange til at udligne kreditter, siger Danny Cullenward, policy director hos CarbonPlan, en nonprofitorganisation, der vurderer den videnskabelige integritet af CO2-fjernelsesindsatsen.

CarbonPlan og andre forskningsgrupper har fremhævet overdreven kreditering og andre problemer med programmer designet til at stimulere, måle og verificere emissioner undgået eller kulstoffjernelse opnået gennem skov og jordforvaltningspraksis . Alligevel fortsætter CO2-kreditmarkederne med at vokse, efterhånden som nationer og virksomheder leder efter måder at kompensere for deres igangværende emissioner, på papiret, hvis ikke i atmosfæren.

At synke tang til bunden af ​​havet skaber særligt vanskelige udfordringer med at verificere, at kulstoffjernelsen virkelig sker. Det er trods alt langt nemmere at måle træer, end det vil være at spore strømmen af ​​kulstof opløst i det dybe hav. Det betyder, at ethvert kulstofregnskabssystem for tang vil være stærkt afhængigt af modeller, der bestemmer, hvor meget kulstof der skal forblive under overfladen, hvor længe i visse dele af havet under visse omstændigheder. At få antagelserne rigtige vil være afgørende for integriteten af ​​ethvert eventuel offset-program – og enhver virksomheds CO2-matematik, der er afhængig af dem.

Nogle forskere bekymrer sig også om den økologiske virkning af tangsænkning.

Wil Burns, en gæsteprofessor med fokus på kulstoffjernelse ved Northwestern University og medlem af Running Tides rådgivende bestyrelse, bemærker, at dyrkning af nok tang til at opnå en milliard tons kulstoffjernelse kan kræve millioner af bøjer i havene.

Disse flydende skove kunne blokere havpattedyrs migrationsveje. Væsner kunne også slå sig ombord på bøjerne eller de fartøjer, der leverer dem, og potentielt introducere invasive arter i forskellige områder. Og tangskovene i sig selv kunne skabe gigantiske nye sushibarer, siger Burns, og måske giver fødekæderne et væld på måder, der er svære at forudsige.

En undersøisk tangskov ud for Californiens kyst.

GETTY

Tilføjelsen af ​​så meget biostof og kulstof i det dybe hav kan også ændre biokemien i vandet, og det kan have kaskadevirkninger på livet i havet.

Hvis du taler om en tilgang, der massivt kan ændre havets økosystemer, vil du have det i hænderne på den private sektor? siger Burns.

Running Tide's Odlin understreger, at han ikke har nogen interesse i at arbejde med kulstoffjernelsesmetoder, der ikke virker, eller som skader havene. Han siger, at grunden til, at han begyndte at undersøge tangens synkning, var, at han var vidne til, hvordan klimaændringer påvirkede marine økosystemer og fiskebestande .

Jeg forsøger at løse det problem, siger han. Hvis denne aktivitet ikke løser det problem, vil jeg arbejde på noget andet, der vil.

Opskalere

Opskalering af kelp-baseret kulfjernelse fra hundreder af millioner tons estimeret til at forekomme naturligt til de milliarder af tons, der er nødvendige, vil også stå over for nogle åbenlyse logistiske udfordringer, siger John Beardall, en emeritus professor ved Monash University i Australien, som har studeret tangdyrkningens potentiale og udfordringer.

For det første tilbyder kun visse dele af verden passende levesteder for de fleste tang. Tang vokser stort set i relativt lavvandede, kølige, næringsrige farvande langs klippekystlinjer.

Udvidelse af tangdyrkning nær kysten vil blive begrænset af eksisterende anvendelser som skibsfart, fiskeri, beskyttede havområder og oprindelige territorier, bemærker Ocean Visions i en teknologisk tilstand. vurdering . At flytte det offshore med flåder eller bøjer vil skabe tekniske udfordringer og øge omkostningerne.

Desuden kan virksomheder blive nødt til at overvinde juridiske komplikationer, hvis deres primære formål vil være at synke tang i store, kommercielle skalaer. Der er komplekse og udviklende regelsæt under traktater som London-konventionen og London-protokollen, der forhindrer dumpning i det åbne hav og regulerer marine geoingeniøraktiviteter designet til at modvirke klimaændringer.

Kommercielle bestræbelser på at komme videre med synkende tang i visse områder kan være underlagt tilladelseskrav i henhold til en resolution i London-konventionen eller i det mindste stride mod reglens ånd, hvis de går videre uden miljøvurderinger, siger Burns.

Selve klimaforandringerne ødelægger allerede tangskove i visse dele af verden, bemærkede Beardall i en e-mail. Varmende vand kombineret med en bestandseksplosion af søpindsvin, der lever af tang har decimeret tangskovene langs Californiens kystlinje. De gigantiske tangskove langs Tasmanien er også skrumpet forbi omkring 95 % i de seneste år.

Dermed ikke sagt, at vi ikke skal se på tanghøst og akvakultur som en tilgang til CO2-binding, skrev Beardall. Men jeg vil blot understrege, at det ikke bliver en større rute.

Andre, bedre anvendelser

Et andet spørgsmål er blot, om synkende tang er den bedste udnyttelse af det.

Det er en kritisk fødevare- og indkomstkilde for landmænd i betydelige dele af Asien, og en kilde, der allerede er under voksende belastning, efterhånden som klimaændringerne accelererer. Det bruges i lægemidler, fødevaretilsætningsstoffer og dyrefoder . Og det kunne bruges i andre applikationer, der binder kulstoffet, som bioplast eller biokul, der beriger jord.

Bæredygtigt opdrættet tang er et værdifuldt produkt med en meget bred vifte af anvendelser … og et lavt miljøaftryk, sagde Dorte Krause-Jensen, professor ved Aarhus Universitet i Danmark, som har studeret kelp-kulstofbinding, i en e-mail. Efter min mening ville det være et frygteligt spild at dumpe biomassen i dybhavet.

UC Irvine's Davis har gennemført en komparativ økonomisk analyse af forskellige måder at bruge tang på, herunder at synke den, konvertere den til potentielt kulstofneutral biobrændsel eller bruge den som dyrefoder. De foreløbige resultater viser, at selv hvis alle omkostninger var i den laveste ende af intervallerne, kunne tangsænkning løbe omkring $200 pr. ton, hvilket er mere end det dobbelte af de langsigtede, lave omkostningsestimater for kulstofsugende fabrikker.

Davis siger, at disse omkostninger sandsynligvis vil drive tangkultivatorer i retning af anvendelser med højere økonomisk værdi. Jeg er mere og mere overbevist om, at de største klimafordele ved opdrættet tang ikke vil involvere at synke den, siger han.

'Få det gjort'

Pull To Refresh's Crumley siger, at han og hans team håber på at begynde at teste et fartøj i havet i år. Hvis det fungerer godt, planlægger de at fæstne babytang til haletuden og sende den på rejsen, siger han.

Han anfægtede argumentet om, at virksomheder skulle holde ud med at sælge tons nu på løftet om eventuel kulstoffjernelse. Han siger, at virksomhederne har brug for ressourcerne til at udvikle og opskalere disse teknologier, og at offentlige tilskud ikke får det felt, hvor det skal være.

Vi har lige besluttet at få det gjort, siger han. Hvis vi i sidste ende tager fejl, tager vi ansvar for eventuelle fejl. Men vi synes, det er det rigtige skridt.

Det er dog ikke klart, hvordan sådan en startup kan tage ansvar for fejl, hvis aktiviteterne skader marine økosystemer. Og i det mindste for nu er der ingen klare mekanismer, der vil holde virksomheder ansvarlige for at overvurdere kulstoffjernelse gennem tang.

På dette stadium er det afgørende at udføre kontrollerede felttest for at give mere information om skalaen, holdbarheden og miljørisiciene ved kelp at synke, siger Ocean Visions Koweek. At udfylde disse videnshuller vil være afgørende for at etablere pålidelige CO2-regnskabsmetoder for frivillige eller regeringsregulerede offset-programmer, der i sidste ende giver virksomheder mulighed for at købe og handle med kelp-carbon-kreditter.

Han mener, at virksomheder kan spille en nyttig rolle i det, ved at arbejde med videnskabsmænd og ingeniører på tværs af den akademiske verden og nonprofitorganisationer for hurtigere at levere den nødvendige information til at producere pålidelige standarder og fastlægge bedste praksis. Men uden at henvende sig til nogen specifik virksomhed, siger han også, at videnskaben er for tidlig til at begynde at markedsføre kulstofkreditter fra tang.

Hele feltet bredt – iværksætterne, startups, investorerne, filantropierne, videnskabsmændene og ingeniørerne – ville vi alle have gavn af at bruge tid og ressourcer på at opbygge evidensgrundlaget sammen, før vi springer over pistolen og begynder at sælge CO2-kreditter, siger han.

skjule