Eine Lösung für Hyperkapnie? Eine neue Studie schlägt vor, den Ozean zu düngen

Die Aussaat der Ozeane mit Nano-Düngemitteln könnte eine große, dringend benötigte Kohlenstoffsenke schaffen. Bildnachweis: Illustration von Stephanie King | Nationales Labor des pazifischen Nordwestens

Eisenbasierte Düngemittel in Form von Nanopartikeln haben das Potenzial, überschüssiges Kohlendioxid im Ozean zu speichern.

Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Michael Hochela von Nationales Labor des pazifischen Nordwestens Es wird vorgeschlagen, dass der Einsatz von Mikroorganismen eine Lösung sein könnte, um den dringenden Bedarf zu decken, überschüssiges Kohlendioxid aus der Umwelt der Erde zu entfernen.

Das Team führte eine Analyse durch, die in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Nanotechnologie der Naturüber die Möglichkeit, Samen für die Ozeane mit eisenreichen künstlichen Düngemittelpartikeln in der Nähe von Ozeanplankton zu säen, mikroskopisch kleinen Pflanzen, die für das Ozeanökosystem von entscheidender Bedeutung sind, um das Wachstum und die Aufnahme von Kohlendioxid durch Phytoplankton zu fördern.

„Die Idee ist, bestehende Prozesse zu erweitern“, sagte Hochella, ein Labormitarbeiter am Pacific Northwest National Laboratory. Seit Jahrhunderten düngen Menschen das Land, um Getreide anzubauen. Wir können lernen, die Ozeane verantwortungsvoll zu düngen.“

Michael Hochela ist ein international anerkannter Umweltgeochemiker. Bildnachweis: Virginia Tech Photographic Services

In der Natur gelangen Nährstoffe vom Land über Flüsse in die Ozeane und wirbeln Staub auf, um Plankton zu düngen. Das Forschungsteam schlägt vor, diesen natürlichen Prozess einen Schritt weiter zu gehen, um dazu beizutragen, überschüssiges Kohlendioxid aus dem Ozean zu entfernen. Sie untersuchten Beweise dafür, dass das Hinzufügen spezifischer Kombinationen sorgfältig entwickelter Materialien die Ozeane effektiv düngen kann, wodurch Phytoplankton ermutigt wird, als Kohlenstoffsenke zu fungieren. Lebende Organismen nehmen Kohlenstoff in großen Mengen auf. Wenn sie dann sterben, sinken sie in die Tiefen des Ozeans und nehmen den überschüssigen Kohlenstoff mit sich. Wissenschaftler sagen, dass diese vorgeschlagene Düngung einfach einen natürlichen Prozess beschleunigen würde, der Kohlenstoff bereits sicher in einer Form bindet, die ihn für Tausende von Jahren aus der Atmosphäre entfernen könnte.

„Zu diesem Zeitpunkt ist die Zeit von entscheidender Bedeutung“, sagte Hochela. „Um die steigenden Temperaturen zu bekämpfen, müssen wir den Kohlendioxidgehalt auf globaler Ebene reduzieren. Wenn wir alle unsere Optionen in Betracht ziehen, einschließlich der Nutzung der Ozeane als Kohlendioxidsenke, haben wir die besten Chancen, den Planeten zu kühlen.“

Erkenntnisse aus der Literatur extrahieren

In ihrer Analyse argumentierten die Forscher, dass technisch hergestellte Nanopartikel mehrere attraktive Eigenschaften bieten. Hochgradig steuerbar und speziell für verschiedene Meeresumgebungen konzipiert. Oberflächenbeschichtungen können dazu beitragen, dass Partikel am Plankton haften bleiben. Einige Partikel haben auch lichtabsorbierende Eigenschaften, wodurch Plankton mehr Kohlendioxid verbrauchen und verwenden kann. Der allgemeine Ansatz kann auch abgestimmt werden, um die Bedürfnisse spezifischer Ozeanumgebungen zu erfüllen. Beispielsweise könnte ein Bereich mehr von Partikeln auf Eisenbasis profitieren, während Partikel auf Siliziumbasis in anderen möglicherweise effektiver sind, sagen sie.

Die Analyse der Forscher von 123 veröffentlichten Studien zeigte, dass mehrere ungiftige mineralische Sauerstoffsubstanzen das Planktonwachstum sicher fördern können. Sie argumentieren, dass die Stabilität, der Reichtum an Land und die einfache Herstellung dieser Materialien sie zu brauchbaren Optionen als Planktondünger machen.

Das Team analysierte auch die Kosten für die Herstellung und Verteilung verschiedener Moleküle. Das Verfahren ist zwar viel teurer als das Hinzufügen von nicht technisch hergestellten Materialien, aber auch wesentlich effizienter.

Referenz: „Potential Use of Engineered Nanoparticles in Ocean Fertilization for Large-Scale Removal of Atmospheric Carbon Dioxide“ von Peyman Babakhani, Tannabon Vinrat, Mohamed Balousha, Colaba Suratana, Carolyn L. Peacock und Benjamin S. Twining, Michael F. Hochela Jr. 28. November 2022, hier erhältlich. Nanotechnologie der Natur.
DOI: 10.1038/s41565-022-01226-w

Neben Hochella gehörten dem Team Forscher aus England, Thailand und mehreren US-amerikanischen Forschungseinrichtungen an. Die Studie wurde vom Europäischen Forschungsrat im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms Horizon 2020 der Europäischen Union finanziert.