Le aziende che sperano di coltivare alghe che succhiano il carbonio potrebbero correre avanti rispetto alla scienza

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A fine gennaio, Elon Musk twittato che intendeva donare 100 milioni di dollari a promettenti tecnologie di rimozione del carbonio, suscitando le speranze di ricercatori e imprenditori.

Poche settimane dopo, Arin Crumley, a regista che ha continuato a sviluppare skateboard elettrici, annunciato che una squadra si stava formando su Clubhouse, l'app audio popolare nella Silicon Valley, per competere per una quota del XPrize finanziato dal muschio .

Un gruppo di artisti, designer e ingegneri si è riunito lì e ha discusso una varietà di possibili mezzi naturali e tecnici per aspirare l'anidride carbonica dall'atmosfera. Mentre le conversazioni continuavano e un team centrale si univa, formarono una società, Pull To Refresh, e alla fine si stabilirono sulla coltivazione di alghe giganti nell'oceano.

Finora, gli sforzi principali dell'impresa includono la coltivazione delle alghe in una vasca e il test dei loro sistemi di controllo su un piccolo peschereccio su un lago della California settentrionale. Ma lo è già incoraggiare le aziende per mettersi in contatto se sono interessati all'acquisto di tonnellate di CO2 sequestrata, come un modo per bilanciare le loro emissioni di gas serra.

Crumley afferma che enormi flotte di navi semiautonome che coltivano alghe potrebbero aspirare circa un trilione di tonnellate di anidride carbonica e immagazzinarla nelle profondità del mare, invertendo efficacemente il cambiamento climatico. Con una piccola quantità di oceano aperto, dice, possiamo tornare ai livelli preindustriali di anidride carbonica atmosferica.

'Nessuno sa'

Numerosi studi mostrano che il mondo potrebbe aver bisogno di rimuovere miliardi di tonnellate di anidride carbonica all'anno dall'atmosfera entro la metà del secolo per prevenire pericolosi livelli di riscaldamento o far tornare il pianeta da essi. Inoltre, sempre più aziende stanno perlustrando il mercato alla ricerca di crediti di carbonio che consentano loro di compensare le proprie emissioni e rivendicare progressi verso l'obiettivo della neutralità del carbonio.

Tutto ciò ha spinto un numero crescente di aziende, investitori e gruppi di ricerca a esplorare approcci per la rimozione del carbonio che vanno dalla piantagione di alberi alla macinare minerali a costruendo gigantesche fabbriche che aspirano C02 .

Kelp è diventata un'area di ricerca e investimento particolarmente attiva perché esiste già un'industria che la coltiva su larga scala e il potenziale teorico di rimozione del carbonio è significativo. Un gruppo di esperti riunito dall'Energy Futures Initiative stimato quell'alga ha la capacità di abbattere da 1 miliardo a 10 miliardi di tonnellate di anidride carbonica all'anno.

Ma gli scienziati sono ancora alle prese con domande fondamentali su questo approccio. Quante alghe possiamo coltivare? Cosa ci vorrà per garantire che la maggior parte delle alghe affondi sul fondo dell'oceano? E quanta parte del carbonio rimarrà lì abbastanza a lungo da aiutare davvero il clima?

Inoltre, nessuno sa quale sarebbe l'impatto ecologico del deposito di miliardi di tonnellate di biomassa morta sul fondo del mare.

Abbiamo solo zero esperienza nel perturbare il fondo dell'oceano con quella quantità di carbonio, afferma Steven Davis, professore associato presso l'Università della California, a Irvine, che sta analizzando l'economia dei vari usi delle alghe. Non credo che nessuno abbia una grande idea di cosa significherà intervenire attivamente nel sistema su quella scala.

Le incognite scientifiche, tuttavia, non hanno impedito ad alcune imprese di andare avanti, fare promesse audaci e puntare a vendere crediti di carbonio. Se la pratica non cattura tanto carbonio quanto affermato, potrebbe rallentare o sovrastimare i progressi sui cambiamenti climatici, poiché le aziende che acquistano quei crediti continuano a emettere la falsa promessa che gli oceani stanno bilanciando quell'inquinamento, tonnellata per tonnellata.

Per il campo nel suo insieme, penso che fare questa ricerca da parte delle università in collaborazione con scienziati governativi e laboratori nazionali farebbe molto per stabilire un livello di fiducia di base prima di commercializzare alcune di queste cose, dice Holly Buck, un assistente professore presso l'Università di Buffalo, che sta studiando le implicazioni sociali della rimozione del carbonio dagli oceani.

Il richiamo dell'oceano

Colonne ondeggianti di alghe giganti fiancheggiano le coste rocciose della baia di Monterey in California, fornendo habitat e terreni di caccia per scorfani, lontre marine e ricci. Le macroalghe marroni attingono alla luce solare, all'anidride carbonica e ai nutrienti nelle fresche acque costiere per crescere fino a due piedi al giorno. Le foreste perdono continuamente le loro lame e fronde e le alghe possono essere completamente liberate da onde e tempeste.

Alla fine degli anni '80, i ricercatori del Monterey Bay Aquarium hanno iniziato una serie di esperimenti per determinare dove finiscono tutte quelle alghe. Collegarono trasmettitori radio a grandi zattere galleggianti di alghe e scansionarono le profondità oceaniche con sottomarini telecomandati.

Gli scienziati stimato che le foreste hanno rilasciato più di 130.000 tonnellate di alghe ogni anno. La maggior parte delle zattere di alghe è arrivata a riva all'interno della baia nel giro di pochi giorni. Ma nelle osservazioni subacquee, hanno trovato fasci di alghe che rivestono le pareti e il pavimento di un canale sottomarino adiacente noto come Carmel Submarine Canyon, a centinaia di metri sotto la superficie.

Gli scienziati hanno individuato resti simili di alghe sui fondali oceanici profondi nelle sacche costiere di tutto il mondo. Ed è chiaro che parte di quel carbonio nella biomassa rimane basso per millenni, perché le alghe sono una nota fonte di giacimenti di petrolio.

Un articolo del 2016 pubblicato su Nature Geoscience stimato quell'alga può naturalmente sequestrare quasi 175 milioni di tonnellate di carbonio in tutto il mondo ogni anno mentre affonda nelle profondità del mare o va alla deriva nei canyon sottomarini.

Ciò si traduce in livelli ben al di sotto dei livelli di anidride carbonica che il mondo dovrà probabilmente rimuovere ogni anno entro la metà del secolo, per non parlare delle quantità immaginate da Crumley e dal suo team. Ecco perché Pull To Refresh e altre società stanno esplorando modi per aumentare radicalmente la crescita delle alghe, su navi offshore o altrove.

Raggiungere i mari profondi

Ma quanto carbonio rimarrà intrappolato sotto la superficie e per quanto tempo?

Alcune specie di alghe, come le alghe giganti, hanno minuscole vesciche di gas sulle lame, consentendo alle macroalghe di raccogliere più luce solare necessaria per guidare la fotosintesi. Le vesciche possono anche tenere a galla i resti o le zattere per giorni o più a seconda della specie , aiutando le correnti a trasportare le alghe spostate verso coste lontane.

Quando il carbonio nelle alghe si decompone sulla terraferma o si trasforma in anidride carbonica inorganica disciolta in acque poco profonde, può tornare nell'atmosfera, afferma David Koweek, direttore scientifico di Ocean Visions, un'organizzazione di ricerca che collabora con istituzioni come MIT, Stanford e il Monterey Bay Aquarium Research Institute. Il carbonio può anche essere rilasciato se le creature marine digeriscono le alghe negli oceani superiori.

Ma anche alcune alghe affondano nell'oceano profondo. Le vescica si degradano. Le tempeste spingono le alghe così in profondità che si sgonfiano. Alcune specie sono naturalmente non galleggianti. E una parte che si libera sotto la superficie rimane lì e può andare alla deriva in acque più profonde attraverso canyon sottomarini, come quello al largo della costa di Monterey.

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I modelli di circolazione oceanica suggeriscono che gran parte del carbonio nella biomassa che raggiunge grandi profondità degli oceani potrebbe rimanere lì per tempi molto lunghi, perché i modelli di ribaltamento che portano le acque profonde verso la superficie operano così lentamente. Al di sotto dei 2.100 metri, ad esempio, il tempo medio di sequestro supererebbe i 750 anni nelle principali parti del Pacifico settentrionale, secondo un carta recente in lettere di ricerca ambientale.

Tutto ciò suggerisce che le alghe che affondano deliberatamente potrebbero immagazzinare carbonio abbastanza a lungo da alleviare alcune delle pressioni del cambiamento climatico. Ma sarà molto importante dove viene fatto e quali sforzi vengono presi per garantire che la maggior parte della biomateria raggiunga le profondità oceaniche.

Piani a scopo di lucro

Tira per aggiornare Piano è quello di sviluppare navi semiautonome dotate di galleggianti, pannelli solari, telecamere e antenne satellitari, consentendo alle imbarcazioni di regolare la direzione e la velocità per arrivare a punti designati in mare aperto.

Ognuna di queste cosiddette Canarie trainerà anche una sorta di traliccio sottomarino fatto di filo d'acciaio, noto come girino, che lega insieme vasi in cui possono crescere alghe giganti. La nave alimenterà le alghe attraverso tubi provenienti da un serbatoio di micronutrienti a bordo.

Pull To Refresh ha testato i suoi sistemi di controllo su un peschereccio su un lago nel nord della California.

TIRARE PER AGGIORNARE

Alla fine, dice Crumley, le alghe moriranno, cadranno e naturalmente si dirigeranno verso il fondo dell'oceano. Allontanando le navi dalla costa, ritiene la compagnia, si può affrontare il rischio che le alghe morte si riversino a terra.

Pull To Refresh ha già avviato discussioni con le aziende sull'acquisto di tonnellate di alghe dalle alghe che alla fine cresceranno.

Abbiamo bisogno di un modello di business che funzioni adesso o il prima possibile, dice Crumley. Quelli con cui stiamo parlando stanno perdonando; capiscono che è nella sua infanzia. Quindi saremo in anticipo su tutto ciò che non sappiamo. Ma continueremo a distribuire queste Canarie finché non avremo abbastanza tonnellate per chiudere il tuo ordine.

Crumley ha affermato in un'e-mail che la società avrà due anni per ottenere l'approvazione della contabilità del carbonio per il suo processo da un accreditatore di terze parti, come parte di qualsiasi transizione. Ha affermato che la società sta conducendo sforzi interni sull'impatto ambientale, parlando con almeno un registro di rimozione del carbonio e spera di ricevere input da ricercatori esterni che lavorano su questi problemi.

Non venderemo mai una tonnellata che non sia verificata da terze parti semplicemente perché non vogliamo far parte di qualcosa che potrebbe anche solo suonare losco, ha scritto.

'Scala oltre ogni altro'

Altre iniziative stanno adottando misure aggiuntive per garantire che l'alga affondi e per coordinarsi con esperti scientifici nel campo.

Running Tide, un'azienda di acquacoltura con sede a Portland, nel Maine, sta conducendo prove sul campo nell'Atlantico settentrionale per determinare dove e come i vari tipi di alghe crescono meglio in una varietà di condizioni. L'azienda si concentra principalmente su specie di macroalghe non galleggianti e ha anche sviluppato galleggianti biodegradabili.

L'azienda non sta ancora testando l'affondamento, ma il concetto di base è che i galleggianti si rompono quando le alghe crescono nell'oceano. Dopo circa sei-nove mesi, l'intera cosa dovrebbe affondare prontamente sul fondo dell'oceano e rimanere lì.

Marty Odlin, amministratore delegato di Running Tide, sottolinea che l'azienda sta lavorando con gli scienziati per assicurarsi che stiano valutando il potenziale di rimozione del carbonio delle alghe in modi rigorosi e appropriati.

Ocean Visions ha contribuito a creare un team di consulenza scientifica per guidare le prove sul campo dell'azienda, composto da ricercatori del Monterey Bay Aquarium Research Institute, dell'UC Santa Barbara e di altre istituzioni. L'azienda si sta inoltre coordinando con il Centro per la riparazione del clima a Cambridge sugli sforzi per determinare con maggiore precisione la quantità di carbonio che gli oceani possono assorbire attraverso questo tipo di approcci.

Running Tide prevede di effettuare test per almeno due anni e mezzo per sviluppare un solido set di dati sugli effetti di queste pratiche.

A quel punto, la conclusione potrebbe essere che abbiamo bisogno di più dati o questo non funziona o è pronto per l'uso, dice Odlin.

L'azienda ha grandi speranze per ciò che potrebbe ottenere, affermando sul suo sito Web: coltivare alghe e affondarle nelle profondità dell'oceano è una soluzione di sequestro del carbonio che può scalare oltre ogni altra.

Running Tide ha raccolto milioni di dollari da Venrock, Lowercarbon Capital e altri investitori. Anche le società tecnologiche Shopify e Stripe hanno fornito fondi, acquistando la futura rimozione di anidride carbonica a prezzi elevati ($ 250 a tonnellata in Il caso di Stripe ) per contribuire a finanziare le attività di ricerca e sviluppo.

Diverse altre società e organizzazioni no profit stanno anche esplorando modi per sequestrare l'anidride carbonica dalle alghe. Ciò include il Fondazione per il clima , che è vendita una 'moneta di alghe' da $ 125 protetta da blockchain per supportare i suoi più ampi sforzi di ricerca per aumentare la produzione di alghe per il cibo e altri scopi.

I rischi

Alcuni esperti di rimozione del carbonio temono che le forze del mercato possano spingere in avanti gli sforzi per affondare le alghe, qualunque cosa la ricerca trovi sulla sua efficacia o sui suoi rischi. Le società o le organizzazioni no profit che lo fanno avranno incentivi finanziari per vendere crediti. Gli investitori vorranno riguadagnare i loro soldi. La domanda aziendale di fonti di crediti di carbonio è alle stelle. E i registri di compensazione, che guadagnano denaro fornendo un timbro di approvazione per i programmi di crediti di carbonio, hanno un chiaro interesse ad aggiungere una nuova categoria al mercato del carbonio.

Un registro di compensazione volontario, Verra, lo è già sviluppare un protocollo per la rimozione del carbonio attraverso la coltivazione di fanerogame marine e osserva attivamente lo spazio delle alghe, secondo Yale Environment 360.

Abbiamo già visto queste pressioni manifestarsi con altri approcci per compensare i crediti, afferma Danny Cullenward, direttore delle politiche di CarbonPlan, un'organizzazione no profit che valuta l'integrità scientifica degli sforzi di rimozione del carbonio.

CarbonPlan e altri gruppi di ricerca hanno evidenziato crediti eccessivi e altri problemi con programmi progettati per incentivare, misurare e verificare emissioni evitato o la rimozione del carbonio ottenuta attraverso la foresta e pratiche di gestione del suolo . Eppure i mercati del credito di carbonio continuano a crescere mentre le nazioni e le società cercano modi per compensare le loro emissioni in corso, sulla carta se non nell'atmosfera.

L'affondamento delle alghe sul fondo dell'oceano crea sfide particolarmente difficili nel verificare che la rimozione del carbonio stia realmente avvenendo. Dopotutto, è molto più facile misurare gli alberi che monitorare il flusso di carbonio disciolto nelle profondità dell'oceano. Ciò significa che qualsiasi sistema di contabilizzazione del carbonio per le alghe farà molto affidamento su modelli che determinano la quantità di carbonio che dovrebbe rimanere sotto la superficie per quanto tempo in determinate parti dell'oceano, in determinate circostanze. Ottenere i presupposti corretti sarà fondamentale per l'integrità di qualsiasi eventuale programma di compensazione e di qualsiasi calcolo del carbonio aziendale che si basi su di essi.

Alcuni ricercatori si preoccupano anche dell'impatto ecologico dell'affondamento delle alghe.

Wil Burns, un professore in visita incentrato sulla rimozione del carbonio presso la Northwestern University e membro del comitato consultivo di Running Tide, osserva che la crescita di alghe sufficienti per ottenere un miliardo di tonnellate di rimozione del carbonio potrebbe richiedere milioni di boe negli oceani.

Quelle foreste galleggianti potrebbero bloccare i percorsi migratori dei mammiferi marini. Le creature potrebbero anche agganciarsi a bordo delle boe o delle navi che le trasportano, introducendo potenzialmente specie invasive in aree diverse. E le stesse foreste di alghe potrebbero creare nuovi giganteschi sushi bar, dice Burns, forse ribaltando le catene alimentari in modi difficili da prevedere.

Una foresta di alghe sottomarina al largo della costa della California.

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L'aggiunta di così tanta biomateria e carbonio nelle profondità oceaniche potrebbe alterare anche la biochimica delle acque e ciò potrebbe avere effetti a cascata sulla vita marina.

Se stai parlando di un approccio che potrebbe alterare in modo massiccio gli ecosistemi oceanici, lo vuoi nelle mani del settore privato? dice Burns.

Odlin di Running Tide sottolinea che non ha alcun interesse a lavorare su metodi di rimozione del carbonio che non funzionano o che danneggiano gli oceani. Dice che il motivo per cui ha iniziato a studiare l'affondamento delle alghe è che ha assistito in prima persona a come il cambiamento climatico stesse influenzando gli ecosistemi marini e popolazioni ittiche .

Sto cercando di risolvere il problema, dice. Se questa attività non risolve il problema, andrò a lavorare su qualcos'altro che lo farà.

Scalare

Aumentare la rimozione del carbonio a base di alghe dal centinaia di milioni di tonnellate si stima che si verifichino naturalmente i miliardi di tonnellate necessarie dovranno anche affrontare alcune ovvie sfide logistiche, afferma John Beardall, professore emerito alla Monash University in Australia, che ha studiato il potenziale e le sfide della coltivazione delle alghe.

Per uno, solo alcune parti del mondo offrono un habitat adatto per la maggior parte delle alghe. Le alghe crescono in gran parte in acque relativamente poco profonde, fresche e ricche di nutrienti lungo le coste rocciose.

L'espansione della coltivazione delle alghe vicino alla costa sarà limitata dagli usi esistenti come la navigazione, la pesca, le aree marine protette e i territori indigeni, osserva Ocean Visions in uno stato di tecnologia valutazione . Spostarlo al largo, con zattere o boe, creerà sfide ingegneristiche e aggiungerà costi.

Inoltre, le aziende potrebbero dover superare complicazioni legali se il loro scopo principale sarà quello di affondare alghe su larga scala commerciale. Esistono insiemi di regole complesse e in evoluzione nell'ambito di trattati come la Convenzione di Londra e il Protocollo di Londra che impediscono lo scarico in mare aperto e regolano le attività di geoingegneria marina progettate per contrastare il cambiamento climatico.

Gli sforzi commerciali per portare avanti l'affondamento delle alghe in alcune aree potrebbero essere soggetti a requisiti di autorizzazione ai sensi di una risoluzione della Convenzione di Londra, o violare almeno lo spirito della regola se procedono senza valutazioni ambientali, afferma Burns.

Il cambiamento climatico stesso sta già devastando le foreste di alghe in alcune parti del mondo, ha osservato Beardall in un'e-mail. Acque calde insieme a un'esplosione demografica di ricci di mare che si nutrono di alghe hanno decimato le foreste di alghe lungo la costa della California. Anche le foreste di alghe giganti lungo la Tasmania si sono ridotte circa il 95% in anni recenti.

Questo non vuol dire che non dovremmo guardare alla raccolta delle alghe e all'acquacoltura come uno approccio al sequestro di CO2, ha scritto Beardall. Ma voglio semplicemente sottolineare che non sarà una strada importante.

Altri usi migliori

Un'altra domanda è semplicemente se affondare le alghe ne sia il miglior uso.

È una fonte di cibo e di reddito fondamentale per gli agricoltori di parti significative dell'Asia e che è già sottoposta a crescenti tensioni con l'accelerazione del cambiamento climatico. È usato in prodotti farmaceutici, additivi alimentari e Cibo per animali . E potrebbe essere impiegato in altre applicazioni che legano il carbonio, come le bioplastiche o il biochar che arricchisce i suoli.

Le alghe coltivate in modo sostenibile sono un prodotto prezioso con una vasta gamma di usi... e un basso impatto ambientale, ha affermato Dorte Krause-Jensen, professore all'Università di Aarhus in Danimarca che ha studiato sequestro di carbonio alghe, in una e-mail. Secondo me sarebbe uno spreco terribile scaricare la biomassa nelle profondità marine.

La Davis della UC Irvine ha condotto un'analisi economica comparativa di vari modi di utilizzare le alghe, incluso l'affondamento, la conversione in biocarburanti potenzialmente a emissioni zero o l'utilizzo come mangime per animali. I risultati preliminari mostrano che anche se ogni costo fosse all'estremità più bassa delle gamme, l'affondamento delle alghe potrebbe aggirarsi intorno ai $ 200 a tonnellata, che è più del doppio delle stime dei costi a lungo termine e di fascia bassa per le fabbriche che aspirano carbonio.

Davis afferma che quei costi probabilmente spingerebbero i coltivatori di alghe verso usi con un valore economico più elevato. Sono sempre più convinto che i maggiori benefici climatici delle alghe d'allevamento non riguarderanno l'affondamento, dice.

'Fallo'

Crumley di Pull To Refresh dice che lui e il suo team sperano di iniziare a testare una nave nell'oceano quest'anno. Se funziona bene, hanno in programma di attaccare il cucciolo di alghe al girino e di inviarlo nel suo viaggio, dice.

Ha contestato l'argomento secondo cui le aziende dovrebbero astenersi dal vendere tonnellate ora con la promessa di un'eventuale rimozione del carbonio. Dice che le aziende hanno bisogno delle risorse per sviluppare e ampliare queste tecnologie e che le sovvenzioni governative non porteranno il campo dove dovrebbero essere.

Abbiamo appena deciso di farlo, dice. Se, alla fine, ci sbagliamo, ci assumeremo la responsabilità di eventuali errori. Ma pensiamo che questa sia la mossa giusta.

Non è chiaro, tuttavia, come una tale startup possa assumersi la responsabilità di errori se le attività danneggiano gli ecosistemi marini. E almeno per ora, non ci sono meccanismi chiari che ritengano le aziende responsabili della sopravvalutazione della rimozione del carbonio attraverso le alghe.

In questa fase, è fondamentale eseguire test sul campo controllati per fornire maggiori informazioni sulla scala, la durata e i rischi ambientali dell'affondamento delle alghe, afferma Koweek di Ocean Vision. Colmare queste lacune di conoscenza sarà essenziale per impostare metodi affidabili di contabilità del carbonio per qualsiasi programma di compensazione volontario o regolamentato dal governo che alla fine consentirà alle aziende di acquistare e scambiare crediti di carbonio kelp.

Crede che le aziende possano svolgere un ruolo utile in questo, lavorando con scienziati e ingegneri di tutto il mondo accademico e non profit per fornire più rapidamente le informazioni necessarie per produrre standard affidabili e determinare le migliori pratiche. Ma senza rivolgersi a una società specifica, afferma anche che la scienza è troppo prematura per iniziare a commercializzare crediti di carbonio da alghe.

L'intero campo in generale - gli imprenditori, le startup, gli investitori, le filantropie, gli scienziati e gli ingegneri - trarremmo tutti vantaggio dall'impiegare tempo e risorse per costruire insieme la base di prove, prima di saltare la pistola e iniziare a vendere crediti di carbonio, dice.

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