Исследование показало, что фермы по выращиванию морских водорослей способствуют долгосрочному накоплению углерода за счёт изменения химического состава океана.
Морские водоросли — это универсальные растения. Они являются источником пищи, лекарств и многих других продуктов, а также обладают дополнительным преимуществом — чрезвычайно эффективно удаляют CO₂ из атмосферы в процессе своего роста.
Однако потенциал аквакультуры водорослей в плане поглощения углерода затмевается предположением, что биомасса легко преобразуется обратно в CO₂ , говорит Моджтаба Фахраи, доцент кафедры наук о Земле Университета Коннектикута. Фахраи и его соавтор Ноа Планавски из Йельского университета утверждают, что это не так, и нам необходимо пересмотреть потенциал удаления углерода этими динамическими системами. Их исследование опубликовано в журнале Communications Sustainability.
Фахраи объясняет, что прибрежные фермы по выращиванию морских водорослей являются чрезвычайно эффективным способом удаления CO₂ из атмосферы, поскольку эти водоросли поглощают углерод с высокой скоростью. «Эта природная технология удаляет CO₂ и преобразует его в биомассу, но одна из главных проблем, обсуждавшихся в ходе дискуссии, заключается в том, что ожидается, что большая часть произведенного углерода и биомассы в конечном итоге будет использована микробами в воде или в осадках для производства CO₂ . Это и было главной проблемой: действительно ли это хороший способ улавливания углерода или нет».
Исследователи хотели выяснить, действительно ли это вызывает опасения, и случайно обнаружили ранее не упоминавшийся процесс, происходящий в отложениях под плантациями морских водорослей, говорит Фахраи.
Как плантации морских водорослей изменяют химический состав воды
«В этой статье мы подчеркнули тот факт, что эти водорослевые фермы запускают благоприятную для климата обратную связь . Эта обратная связь заключается в образовании щелочности с помощью химических соединений бикарбоната, которые в конечном итоге могут изменить химический состав воды, сместить pH и общее равновесие CO₂ в воде», — говорит Фахраи.
Этот метод работает потому, что фермы по выращиванию морских водорослей ускоряют процесс образования слоя осадка по мере того, как органическое вещество опускается на морское дно. Эти осадки создают анаэробные (с низким или нулевым содержанием кислорода) условия, в которых микроорганизмы поглощают богатую углеродом биомассу и производят бикарбонат. Затем бикарбонат действует как буфер, создавая более щелочные или менее кислые условия. Это крайне важно, поскольку в условиях насыщения кислородом (аэробных) микроорганизмы используют другие пути для потребления органического вещества, включая производство CO₂.
«Бикарбонат подобен волшебному химическому веществу, изменяющему химический состав воды, поскольку он меняет pH, а увеличение количества органических веществ из водорослей приводит к увеличению скорости образования бикарбоната», — говорит Фахраи.
«В конечном итоге это приведет к созданию последовательности процессов, удаляющих CO₂ из атмосферы. Этот химический процесс не рассматривался или был в значительной степени упущен из виду в предыдущих исследованиях».
Моделирование поглощения углерода в отложениях
Как говорит Фахраи, исследователи хотели изучить образование бикарбоната в результате анаэробного дыхания и растворения карбоната кальция под плантациями морских водорослей, и они использовали модель, отслеживающую судьбу органического углерода в осадке под водорослями, чтобы продемонстрировать, что эти системы идеально подходят для процесса связывания углерода.
Важной особенностью производства бикарбоната является то, что даже если органическое вещество надежно хранится в осадке, всегда существует вероятность того, что оно может быть вытеснено и стать доступным для микроорганизмов, которые переработают его и высвободят биомассу в виде CO₂. Однако, если органическое вещество используется для производства бикарбоната, это более постоянный тип улавливания углерода, и изменение химического состава воды является долговременным, возможно, в масштабе тысяч лет, говорит Фахраи.
Глобальное влияние и будущий потенциал
Используя модель и оценки со всего мира, в настоящее время насчитывается приблизительно 3,5 миллиона гектаров , занятых под выращивание морских водорослей, что потенциально позволяет ежегодно поглощать до семи миллионов тонн CO₂. Фахраи говорит, что прогнозируется увеличение площади и существенное развитие отрасли в ближайшие годы, а также наращивание потенциала этой сельскохозяйственной практики по поглощению углерода.
«Это очень экологично, не требует больших технологических затрат, и использование морских водорослей в качестве источника пищи не вызывает особых споров по сравнению с другими источниками белка, в частности, из-за выбросов парниковых газов и других негативных последствий», — говорит Фахраи. «Я бы сказал, что интерес к инвестициям в этот вид сельского хозяйства будет расти».
Фахраи говорит, что они не ожидали, что масштабы поглощения углерода окажутся настолько значительными, а показатели будут сопоставимы с другими прибрежными экосистемами, такими как мангровые леса и морские травы.
«Фермы морских водорослей поглощают немного больше углерода, чем морские травы, и находятся на одном уровне с мангровыми лесами и некоторыми другими основными типами экосистем, поглощающих углерод. Довольно удивительно осознавать огромный потенциал этой экосистемы в поглощении углерода, но в то же время, в отличие от других типов экосистем, поглощающих углерод, которые обладают широким спектром экосистемных услуг, они, безусловно, также приносят большую пользу людям».
Потребности в исследованиях и экономические последствия
Чтобы получить более полное представление о недавно обнаруженных преимуществах ферм по выращиванию морских водорослей, Фахраи говорит, что важно количественно оценить происходящее путём проведения крупномасштабных измерений. Это позволит понять факторы, влияющие на различные элементы процесса улавливания углерода. Например, сезонные изменения или другие факторы, влияющие на объём углерода, улавливаемого в системе.
«Это необходимо сделать. Наше исследование было направлено лишь на продвижение этой идеи и изменение дискуссии. Такие природоориентированные технологии улавливания углерода должны быть более интересными и привлекательными для людей. Именно на это мы надеемся, глядя на эту статью», — говорит Фахраи.
Фахраи объясняет, что это открытие также имеет важные экономические последствия. Например, в отношении поглощения углерода оно открывает потенциал для монетизации посредством таких способов, как торговля углеродными кредитами. Поскольку аквакультура водорослей является устоявшейся отраслью с растущим интересом, эта дополнительная экономическая возможность может сделать отрасль ещё более привлекательной и стимулировать дальнейшие инвестиции.
«Есть ещё одна сторона этой истории, которую необходимо признать и изучить более подробно, чтобы лучше её понять», — говорит Фахраи. «Фермы по выращиванию морских водорослей — это не только еда; это также надёжный способ улавливания углерода».
Мастер пера, обрабатывает новостную ленту.
get newsletter