Ohtlik või geniaalne? Geoinsener võib olla võti kliimamuutustega võitlemiseks

Mõiste geoinsener võib alguses tunduda jultunud. Kuidas saab keegi midagi looduslikku või geoloogilist välja töötada? Asi pole aga sugugi looduse kursile vastuollu tegutsemises. Pigem on see vastupidi. Sageli nimetatakse seda "kliima plaaniks B", see on viis võidelda globaalse soojenemise või kliimamuutustega. 

Harvardi ülikooli päikeseenergia geoinseneride uurimisprogramm määratleb geotehnoloogia kui "tekkivate tehnoloogiate kogumi, mis võib manipuleerida keskkonda ja osaliselt kompenseerida mõningaid kliimamuutuste mõjusid". 

Harvardi ülikooli geoinseneride programm näeb seda domeeni kahe laiema kategooria koondina: süsiniku geotehnoloogia või süsinikdioksiidi eemaldamine (CDR) ja päikese geotehnoloogia või päikesekiirguse juhtimine (SRM). 

Mõned uuringud on hõlmanud kolmanda kategooria, ilmastikumuutused. Nendel kategooriatel võib olla täiendavaid alamkategooriaid. Kuid enne nendesse süvenemist vaatame, millele CDR ja SRM viitavad.

Carbon geoengineering või süsinikdioksiidi eemaldamine, nagu nimest nähtub, eesmärk on süsinikdioksiidi eemaldamine atmosfäärist. See tee näeb kliimamuutuste algpõhjuseks süsinikdioksiidi akumuleerumist atmosfääri. Süsinikdioksiid kahjustab keskkonda, töötades läbi emissiooniahela kontsentratsioonist temperatuurini kuni löögini. Ja süsiniku geoinseneri eesmärk on katkestada seos heite ja kontsentratsiooni vahel. 

Päikese geoinseneride või päikesekiirguse juhtimise eesmärk on katkestada seos kontsentratsiooni ja temperatuuri vahel. Täpsemalt on selle eesmärk peegeldada kosmosesse väike osa päikesevalgusest. Suurendades kosmosesse tagasi pöörduva päikesekiirguse hulka, püüab see protsess planeeti jahutada.  

Mõlemad geoinseneri tüübid saab siiski jagada mitmeks alamtüübiks, olenevalt asukohast, kus neid käsitletakse, ja piirkondadest, mida see mõjutab. 

Geoinseneri tüübid

Päikesekiirguse juhtimine toimib mitme tehnoloogia, sealhulgas stratosfääri aerosooli süstimise, pinna albeedo modifitseerimise ja mikromullide kaudu. 

Süsinikdioksiidi eemaldamine võib seevastu toimuda selliste tehnoloogiliste sekkumiste kaudu, nagu süsinikdioksiidi kogumine ja säilitamine, otsene õhu kogumine, süsiniku kogumise kasutamine ja säilitamine, bioenergia koos süsiniku kogumise ja säilitamisega, ookeanide väetamine, tõhustatud ilmastikuolud ja tõhustatud fotosüntees. Kõik need tehnoloogiad erinevad üksteisest. 

Stratosfääri aerosooli süstimine

Selle protsessi eesmärk on pihustada stratosfääri suurtes kogustes pisikesi peegeldavaid osakesi, et jahutada planeeti, peegeldades päikesevalgust kosmosesse. Kavandatav peegeldavate osakeste valik hõlmab vääveldioksiidi, peeneks pulbristatud soola või kaltsiumkarbonaati. Pihustada sai lennukilt, kasutades taevasse jõudmiseks suurtükirelvi või suuri voolikuid. 

Indiana ülikooli teadlaste juhitud uuringu kohaselt võib päikesevalgust peegeldavate osakeste hajumine atmosfääris aeglustada kiiret sulamist Lääne-Antarktikas ja vähendada merepinna katastroofilise tõusu ohtu. Indiana ülikooli teadlane ja uuringu juhtiv autor Paul Goddard selgitab selle lähenemisviisi võimalikke eeliseid. Tema sätestab:

"Uurides viise, kuidas päikesevalgust kosmosesse peegeldada enne, kui see neeldub Maa kliimasüsteemi, võib aidata meil saada rohkem aega kliimamuutustega tegelemiseks ja vältida või edasi lükata kliimamuutusi, näiteks Lääne-Antarktika jääkilbi kokkuvarisemist."

Pinna albeedo modifikatsioon

Selle väljapakutud geoinseneri tehnika eesmärk on peegeldada rohkem päikesevalgust kosmosesse, suurendades Maa albeedot, mis mõõdab, kui suur osa Päikese valgusest peegeldub Maa pinnalt tagasi kosmosesse. 

Seda saab teha mitmel viisil, sealhulgas rohkem valgust peegeldavate põllukultuuride kasvatamine, suurte kõrbe- või jääalade katmine peegeldavate materjalidega, mäetippude ja katuste valgendamine valge värviga ja palju muud. 

Konteksti lisamiseks on kõrge albeedo see, kui suurem osa kiirgusest peegeldub. Seevastu madal albeedopind viitab tumedatele ookeanipindadele, mis peegeldavad väikest osa ja neelavad suurema osa päikesekiirgusest soojuse kujul. 

Merepilvede heledamaks muutmine

Selle tehnika eesmärk on genereerida või luua valgemaid pilvi, et peegeldada rohkem päikesevalgust kosmosesse. Selle eesmärgi saavutamiseks on kavandatud tehnoloogia eesmärk suurendada väiksemate pilvepiiskade kontsentratsiooni. 

Selle tehnoloogia pooldajad soovitavad tulistada suurtes kogustes pisikesi osakesi, nagu meresoola aerosoole, merepilvedesse, mis toimiksid pilvede kondenseerumistuumadena. 

Et osakesed jõuaksid pilvedeni, soovitatakse ettepanekus süstida soolaseid aerosoole mere pilvekihtidesse, pihustades merevett laevadelt, mille pihustid on võimelised soolast vett pisikesteks osakesteks muutma.

Mikromullid

See geotehniline tehnika pakub mikromullide süstimist veekogudesse või merevahtu, et pihustada need ookeani pinnale. Eesmärk on peegeldada ruumi rohkem päikesevalgust, muutes veepindade albeedot. 

Heledamal veepinnal oleks albeedo kõrgem, mille tulemuseks on väiksem neeldumine ja väiksem Päikese energia muundumine soojuseks. Nüüd uurime mõningaid süsinikdioksiidi eemaldamise tehnikaid.

Süsinikdioksiidi kogumine ja säilitamine

Selle protsessi töötas algselt välja naftatööstus ja seda nimetatakse sageli täiustatud õli taastamise tehnikaks (EDR). See töötab rõhu all oleva süsinikdioksiidi pumpamisel naftareservuaaridesse, et eraldada vananevatest naftaväljadest allesjäänud ladestused ja taastada õli, millele muidu ligi ei pääsetud. 

Otsene õhu püüdmine

Teine kavandatud kasvuhoonegaaside eemaldamise (GGR) tehnoloogia, Direct Air Capture, võib süsinikdioksiidi planeedi atmosfäärist suures ulatuses eemaldada. See tehnika kavatseb kasutada keemilisi reaktsioone süsinikdioksiidi puhastamiseks atmosfäärist ainetega, mis võivad toimida selektiivse süsinikdioksiidi filtrina. Välja on töötatud kaks protsessi: vedelad lahustid ja tahked sorbendid. 

Vedela lahusti näide võib olla tugev hüdroksiidilahus, milles süsinikdioksiid lahustub. Vastasel juhul võib süsinikdioksiid kleepuda tahke sorbendi, näiteks plastvaigu pinnale. 

Süsiniku kogumise kasutamine ja ladustamine

See tehnoloogia pakub süsinikdioksiidi eemaldamist, püüdes gaasi tööstuslikest heitgaasidest või otse atmosfäärist. Kogutud gaasi kasutatakse tootmise lähteainena. Seda hoitakse tööstuskaupades seni, kuni see uuesti atmosfääri lastakse. 

Klõpsake siin, et näha parimate süsinikdioksiidi kogumise aktsiate loendit, millesse investeerida.

Bioenergia süsiniku kogumise ja säilitamisega

Nagu nimest nähtub, on selle pakutud tehnika eesmärk koguda bioenergia rakendustest süsinikdioksiid ja säilitada see süsinikdioksiidi kogumise ja säilitamise kaudu või taaskasutada süsinikdioksiidi sidumisel. 

Ookeani väetamine

See teoreetiline tehnoloogia soovitab suurtes kogustes mikro- ja makrotoitaineid heita ookeanipiirkondadesse, kus bioloogiline tootlikkus on madal. Eesmärk on soodustada fütoplanktoni kasvu, mis neelab atmosfääri süsinikdioksiidi ja säilitab seda. Saadaolevad andmed osutavad suunas vähemalt kuusteist avaookeani väetamise katset viimase 30 aasta jooksul. 

Täiustatud ilmastikukindlus

Kavandatav tõhustatud ilmastikumõjude sekkumine püüab eemaldada süsinikdioksiidi, levitades suuri tükke valitud ja peeneks jahvatatud kivimaterjali laiale maa-aladele, randadele ja merepindadele. Protsess ammutab inspiratsiooni silikaat- ja karbonaatkivimite looduslikust ilmastikuprotsessist. 

Selle teooria pooldajad tahavad luua aeglase karboniseerimisprotsessi, mis kulutaks ja neelaks igal aastal atmosfäärist aeglaselt ligi miljard tonni süsinikdioksiidi. 

Tõhustatud fotosüntees

Täiustatud fotosüntees täidaks oma eesmärki taimi ja vetikaid geneetiliselt manipuleerides. See toimiks selliste põllukultuuride puhul nagu riis, nisu, puuvill ja puud. Eesmärk on panna need põllukultuurid rohkem süsihappegaasi metaboliseerima, eeldusel, et need taimed suudavad maapinnale täiendavat süsinikku talletada. 

Kui kõik need geotehnilised sekkumised on kasutuselevõtuks valmis, tuleb hoolikalt hinnata, kui kasulikud või ohtlikud need tegelikus rakendustes olla võivad. Vaatleme mõnda populaarsemat tehnikat ning nende plusse ja miinuseid.

Geoengineeringu võimalikud eelised ja ohud

Plussid ja miinused Stratosfääri aerosooli süstimine

See protsess võib osutuda vahendiks globaalse soojenemise vastu, kompenseerides planeedi kuumenemise süsinikdioksiidi kahekordistumise tõttu. Kuna see töötab selle mudeli järgi, kuidas suured vulkaanipursked planeeti jahutavad, on see tuntud protsess. See on ka taskukohane ja teostatav. 

Oodatavad puudused võivad olla sademete vähenemine või piirkondliku kliima muutumine, mille tulemuseks on looduslikud ohud. See protsess ei peata ookeanide hapestumist ja selle peatamine võib kaasa tuua planeetide kiire soojenemise, kui süsinikdioksiidi tase tõuseb jätkuvalt. 

Plussid ja miinused Merepilvede heledamaks muutmine

Merepilvede heledamaks muutmise peamine eelis on kogu soojenemise kompenseerimine süsinikdioksiidi kahekordistumise tõttu. Selle protsessi teine ​​oluline eelis võib olla pooluste jahutamine rohkem kui troopikas, jääkao aeglustamine või peatamine. Protsess ei vaja toksilisi kemikaale ning on taskukohane ja teostatav. 

Siiski tuleb meeles pidada, et merepilvede helendamine on veel väga teoreetilises staadiumis, ilma et oleks tehtud reaalseid katseid ja vajalikud tehnoloogiad on enamasti kättesaamatud. Protsess võib vähendada sademete hulka ja muuta piirkondlikku kliimat, mille tagajärjed on samad katastroofilised kui Amazonase kuivamine. 

Plussid ja miinused Tõhustatud fotosüntees

Plaan on muuta taimed biosöeks ja panna need süsinikku absorbeerima, et lõpuks pinnasesse seguneda. Selle protsessi üks suurimaid eeliseid on see, et see on ohutu ja selle eesmärk on pigem aeglustada kliimamuutusi kui püüda seda drastiliselt tagasi pöörata. Erinevalt paljudest teistest geoinseneri tehnoloogiatest võib tõhustatud fotosüntees aeglustada ookeanide hapestumise kiirust. 

Kuid fotosünteesi tõhusust ei ole veel kindlaks tehtud. Paljud eksperdid on arvamusel, et see võib kompenseerida maksimaalselt 10 protsenti süsihappegaasi kahekordistumisest tingitud soojenemist. Samuti peetakse seda protsessi suutmatuks ära hoida merepinna suurt tõusu. 

Ookeani väetamise plussid ja miinused

Ookeani väetamine on ohutu ja selle eesmärk on pigem aeglustada muutuste kiirust kui kurssi drastiliselt muuta. See on võimeline aeglustama ka ookeanide hapestumise kiirust. 

Kuid teadlased usuvad, et selle tõhusus võib olla väga piiratud ja kompenseerida vaid 5 protsenti süsinikdioksiidi kahekordistumisest tulenevast soojenemisest. Selle protsessi rakendamine võib lõppeda ka ookeanide hapnikuvaeguse põhjustamise või kiirendamisega ning mere ökosüsteemide kahjustamisega.

Kuigi paljud geoinseneri tehnikad on teoreetilised ja ootavad reaalses elus rakendamist, on mõned ettevõtted, kes on sellega mingil määral alustanud.  

Geoengineeringu rakendustega töötavad ettevõtted

1. Tee päikeseloojanguid

Make Sunsets töötab peamiselt stratosfäärilise aerosooli süstimise tehnikaga. Vastavalt andmed Ettevõte avalikustas, on see õhku lasknud 28 õhupalli ja kompenseerinud 4,791 tonni aasta pikkuse soojenemise. Ettevõte usub, et SAI on vahetu ja vajalik lahendus planeedi jahutamiseks ning võib võita aega inimkonnale üleminekuks jätkusuutlikumale tulevikule. 

Tee päikeseloojanguid positsioneerib end päikesevalgust peegeldava ettevõttena, mis loob planeedi jahutamiseks suurel kõrgusel biolagunevaid peegeldavaid pilvi. Selle peakorter asub Box Elderis, Lõuna-Dakotas, Ameerika Ühendriikides. Ettevõte kogus 750,000. aasta detsembris Boost VC-lt ja Pioneer Fundilt 2022 XNUMX USA dollari suuruse eelfinantseeringu. 

Geoengineering: ohtlik või geniaalne

Kliimamuutused on reaalsus ja nende probleemidega on vaja tegeleda võimalikult kiiresti teaduslike ja tehnoloogiliste vahenditega. Kas GeoEngineering võiks olla vastus, otsustab tulevik. See on alles rakendamise varases staadiumis ja paljud tehnikad piirduvad ainult teoreetiliste kontseptualiseerimisega. 

Positiivne on see, et SAI rakendamine on võrreldes teiste suuremahuliste kliimamuutuste leevendamise strateegiatega suhteliselt odav. Kui see ei ole iseenesest täieõiguslik abinõu, võib see toimida täiendusena teistele strateegiatele, toimides ajutise meetmena, kui arendatakse ja rakendatakse pikaajalisi jõupingutusi kasvuhoonegaaside heitkoguste vähendamiseks. 

Kuid kõike seda tuleb teha ettevaatlikult. Tuleb tagada, et protsessi peatamisel ei tekiks kahjulikke ega soovimatuid tagajärgi, nagu osoonikihi kahanemine või kiire tagasilöök. 

Geoinseneri elujõulisuse kindlakstegemiseks tuleb teha rohkem teaduslikke ja tehnoloogilisi uuringuid. Kuid see kindlasti avab ja laiendab teadusliku mõtlemise horisonti, et saada rohkem ideid selle kohta, kuidas kliimamuutustega tõhusalt võidelda.