Företag som hoppas kunna odla kolsugande kelp kan rusa före vetenskapen

Getty

I slutet av januari, Elon Musk twittrade att han planerade att ge 100 miljoner dollar till lovande teknik för kolavlägsnande, vilket väckte förhoppningar hos forskare och entreprenörer.

Några veckor senare, Arin Crumley, a filmskapare som fortsatte med att utveckla elektriska skateboards, meddelat att ett lag bildades på Clubhouse, den populära ljudappen i Silicon Valley, för att tävla om en del av Musk-finansierad XPrize .

En grupp konstnärer, designers och ingenjörer samlades där och diskuterade en mängd olika möjliga naturliga och tekniska sätt att suga ut koldioxid ur atmosfären. När samtalen fortsatte och ett kärnteam slogs samman, bildade de ett företag, Pull To Refresh, och så småningom bestämde sig för att odla jätteblåstång i havet.

Hittills har företagets huvudsakliga insatser inkluderar att odla tången i en tank och testa deras kontrollsystem på en liten fiskebåt på en sjö i norra Kalifornien. Men det är det redan uppmuntrande företag för att komma i kontakt om de är intresserade av att köpa massor av lagring av koldioxid, som ett sätt att balansera ut sina utsläpp av växthusgaser.

Crumley säger att enorma flottor av semi-autonoma fartyg som odlar kelp skulle kunna suga upp runt en biljon ton koldioxid och lagra den i havets djup, vilket effektivt vänder klimatförändringarna. Med en liten mängd öppet hav, säger han, kan vi komma tillbaka till förindustriella nivåer av atmosfärisk koldioxid.

'Ingen vet'

Många studier visar att världen kan behöva ta bort miljarder ton koldioxid om året från atmosfären i mitten av seklet för att förhindra farliga nivåer av uppvärmning eller föra planeten tillbaka från dem. Dessutom söker fler och fler företag marknaden efter koldioxidkrediter som gör att de kan kompensera sina utsläpp och hävda framsteg mot målet om koldioxidneutralitet.

Allt detta har sporrat ett växande antal företag, investerare och forskargrupper att utforska metoder för att avlägsna koldioxid som sträcker sig från att plantera träd till mala upp mineraler till bygga gigantiska C02-sugande fabriker .

Kelp har blivit ett särskilt aktivt område för undersökningar och investeringar eftersom det redan finns en industri som odlar det i stor skala – och den teoretiska kolavlägsnandepotentialen är betydande. En expertpanel sammansatt av Energy Futures Initiative beräknad att kelp har kapacitet att dra ner cirka 1 miljard till 10 miljarder ton koldioxid per år.

Men forskare brottas fortfarande med grundläggande frågor om detta tillvägagångssätt. Hur mycket kelp kan vi odla? Vad krävs för att se till att det mesta av tången sjunker till havets botten? Och hur mycket av kolet kommer att stanna där tillräckligt länge för att verkligen hjälpa klimatet?

Dessutom vet ingen vad den ekologiska effekten av att deponera miljarder ton död biomassa på havsbotten skulle bli.

Vi har bara noll erfarenhet av att störa havets botten med den mängden kol, säger Steven Davis, docent vid University of California, Irvine, som analyserar ekonomin för olika användningar av kelp. Jag tror inte att någon har en bra idé om vad det kommer att innebära att aktivt ingripa i systemet i den skalan.

De vetenskapliga okända har dock inte hindrat vissa företag från att rusa framåt, avge djärva löften och sikta på att sälja koldioxidkrediter. Om metoden inte binder så mycket kol som påstås kan det bromsa eller överdriva framstegen med klimatförändringarna, eftersom företagen som köper dessa krediter fortsätter att släppa ut det falska löftet att haven balanserar ut den föroreningen, ton för ton.

För fältet som helhet tror jag, att ha den här forskningen gjord av universitet i samarbete med statliga forskare och nationella laboratorier skulle gå långt mot att etablera en grundläggande nivå av förtroende innan vi kommersialiserar en del av det här, säger Holly Buck, en biträdande professor vid universitetet i Buffalo, som studerar de sociala konsekvenserna av havsbaserat kolborttagning.

Havets lockelse

Vajande kolonner av jättekelp kantar de klippiga stränderna av Kaliforniens Monterey Bay, vilket ger livsmiljöer och jaktmarker för stenfisk, havsutter och sjöborrar. De bruna makroalgerna drar på solljus, koldioxid och näringsämnen i de svala kustvattnen för att växa upp till två fot om dagen. Skogarna fäller ständigt sina blad och blad, och tången kan slås loss helt av vågor och stormar.

I slutet av 1980-talet började forskare vid Monterey Bay Aquarium en serie experiment för att avgöra var allt det där tången hamnar. De fäste radiosändare på stora flytande flottar av kelp och skannade havsdjupen med fjärrmanövrerade ubåtar.

Forskarna beräknad att skogarna släppte ut mer än 130 000 ton kelp varje år. De flesta av flottarna av kelp spolades upp på stranden i viken på några dagar. Men i undervattensobservationerna hittade de knippen av tång som kantade väggarna och golvet i en intilliggande undervattensbrunn känd som Carmel Submarine Canyon, hundratals meter under ytan.

Forskare har sett liknande rester av kelp på de djupa havsbotten i kustfickor över hela världen. Och det är tydligt att en del av det kolet i biomassan stannar kvar i årtusenden, eftersom kelp är en känd källa till oljeavlagringar.

En artikel från 2016 publicerad i Nature Geoscience beräknad att tång naturligt kan binda upp nästan 175 miljoner ton kol runt om i världen varje år när det sjunker ner i djuphavet eller driver in i ubåtskajoner.

Det översätts till långt under nivåerna av koldioxid som världen sannolikt kommer att behöva ta bort årligen i mitten av århundradet - än mindre de mängder som Crumley och hans team föreställde sig. Det är därför Pull To Refresh och andra företag undersöker sätt att radikalt skala upp tillväxten av kelp, på offshorefartyg eller någon annanstans.

Att nå de djupa haven

Men hur mycket av kolet kommer att förbli instängt under ytan och hur länge?

Vissa arter av tång, som jätteblåstången, har små gasblåsor på sina blad, vilket gör att makroalgerna kan samla in mer av det solljus som behövs för att driva fotosyntesen. Blåsorna kan också hålla kvar resterna eller flottarna flytande i dagar eller längre beroende på art , hjälper strömmar att bära loss kelp till avlägsna stränder.

När kolet i kelp sönderfaller på land, eller förvandlas till löst oorganisk koldioxid i grunt havsvatten, kan det återgå till atmosfären, säger David Koweek, vetenskapschef på Ocean Visions, en forskningsorganisation som samarbetar med institutioner som MIT, Stanford och Monterey Bay Aquarium Research Institute. Kolet kan också frigöras om marina varelser smälter kelpen i de övre haven.

Men en del kelp sjunker ner i djuphavet också. Blåsor bryts ned. Stormar trycker ner tången så djupt att de töms. Vissa arter är naturligt icke-flytande. Och en del som bryter sig loss under ytan stannar där och kan driva ner i djupare vatten genom undervattenskanjoner, som den utanför Montereys kust.

GETTY

Havscirkulationsmodeller tyder på att mycket av kolet i biomassa som når stora djup av haven kan förbli där under mycket långa tider, eftersom de vältande mönstren som för djupa vatten mot ytan fungerar så långsamt. Under 2 100 meter, till exempel, skulle mediansekvestreringstiden överstiga 750 år över stora delar av norra Stilla havet, enligt en färsk tidning i Miljöforskningsbrev.

Allt detta tyder på att avsiktligt sjunkande tång skulle kunna lagra bort kol tillräckligt länge för att lindra en del av trycket från klimatförändringarna. Men det kommer att spela stor roll var det görs och vilka ansträngningar som görs för att säkerställa att det mesta av biomaterian når djuphavet.

Vinstdrivande planer

Dra för att uppdatera planen är att utveckla semi-autonoma fartyg utrustade med flottörer, solpaneler, kameror och satellitantenner, vilket gör det möjligt för farkosterna att justera sin styrning och hastighet för att komma fram till angivna punkter i det öppna havet.

Var och en av dessa så kallade Kanarieöarna kommer också att dra en sorts undervattensspaljé gjord av ståltråd, känd som grodyngeln, som knyter ihop vaser där gigantisk blåstång kan växa. Fartyget kommer att mata tången genom rör från en tank med mikronäringsämnen ombord.

Pull To Refresh har testat sina styrsystem på en fiskebåt på en sjö i norra Kalifornien.

DRAG FÖR ATT UPPDATERA

Så småningom, säger Crumley, kommer kelpen att dö, falla av och naturligt ta sig ner till havets botten. Genom att sätta fartygen långt från kusten tror företaget att man kan komma till rätta med risken att det döda tånget sköljer upp på land.

Pull To Refresh har redan inlett diskussioner med företag om att köpa ton kelp från det tång som det så småningom kommer att växa.

Vi behöver en affärsmodell som fungerar nu eller så snart som möjligt, säger Crumley. De vi pratar med är förlåtande; de förstår att det är i sin linda. Så vi kommer att vara på förhand om allt vi inte vet om. Men vi kommer att fortsätta att distribuera dessa Kanarieöarna tills vi har tillräckligt med ton för att avsluta din beställning.

Crumley sa i ett e-postmeddelande att företaget kommer att ha två år på sig att få koldioxidredovisningen för sin process godkänd av en tredjepartsackreditör, som en del av en övergång. Han sa att företaget genomför interna miljöpåverkansinsatser, pratar med minst ett kolborttagningsregister och att det hoppas få input från externa forskare som arbetar med dessa frågor.

Vi kommer aldrig att sälja ett ton som inte är tredjepartsverifierat bara för att vi inte vill vara en del av något som till och med bara kan låta skumt, skrev han.

'Skala bortom alla andra'

Andra satsningar tar ytterligare åtgärder för att säkerställa att kelpen sjunker, och för att samordna med vetenskapliga experter på området.

Running Tide, ett vattenbruksföretag baserat i Portland, Maine, genomför fälttester i Nordatlanten för att avgöra var och hur olika typer av kelp växer bäst under en mängd olika förhållanden. Företaget är främst inriktat på icke-flytande arter av makroalger och har även utvecklat biologiskt nedbrytbara flottörer.

Företaget testar inte att sjunka ännu, men grundkonceptet är att flottörerna kommer att gå sönder när tången växer i havet. Efter ungefär sex till nio månader borde det hela lätt sjunka till havets botten och stanna där.

Marty Odlin, verkställande direktör för Running Tide, betonar att företaget arbetar med forskare för att säkerställa att de utvärderar kolavskiljningspotentialen hos kelp på rigorösa och lämpliga sätt.

Ocean Visions hjälpte till att etablera ett vetenskapligt rådgivande team för att vägleda företagets fältförsök, bestående av forskare från Monterey Bay Aquarium Research Institute, UC Santa Barbara och andra institutioner. Företaget samordnar också med Center for Climate Repair i Cambridge om ansträngningar för att mer exakt bestämma hur mycket kol haven kan ta upp genom dessa typer av tillvägagångssätt.

Running Tide planerar att genomföra tester i minst två och ett halvt år för att utveckla en robust datauppsättning om effekterna av dessa metoder.

Vid den tidpunkten kan slutsatsen vara att vi behöver mer data eller så fungerar det inte eller så är det redo att gå, säger Odlin.

Företaget har stora förhoppningar om vad det kan uppnå, anger på sin hemsida: Att odla kelp och sänka ner den i djuphavet är en lösning för kolbindning som kan skala bortom alla andra.

Running Tide har samlat in miljontals dollar från Venrock, Lowercarbon Capital och andra investerare. Teknikföretagen Shopify och Stripe har båda också tillhandahållit pengar och köpt framtida koldioxidavlägsnande till höga priser (250 USD per ton i Stripes fall ) för att hjälpa till att finansiera forsknings- och utvecklingsinsatser.

Flera andra företag och ideella organisationer undersöker också sätt att binda koldioxid från tång. Det inkluderar Klimatstiftelsen , vilket är försäljning ett blockchain-säkrat 'kelp-mynt' för 125 $ för att stödja dess bredare forskningsansträngningar för att öka kelpproduktionen för mat och andra ändamål.

Riskerna

Vissa kolborttagningsexperter fruktar att marknadskrafterna kan driva kelp-sänkningsinsatser framåt, oavsett vad forskningen finner om dess effektivitet eller risker. De företag eller ideella organisationer som gör det kommer att ha ekonomiska incitament att sälja krediter. Investerare kommer att vilja tjäna tillbaka sina pengar. Företagens efterfrågan på källor till koldioxidkrediter skjuter i höjden. Och offsetregister, som tjänar pengar genom att ge en godkännandestämpel för program för koldioxidkrediter, har ett tydligt intresse av att lägga till en ny kategori till koldioxidmarknaden.

Ett frivilligt offsetregister, Verra, finns redan utveckla ett protokoll för kolborttagning genom sjögräsodling och tittar aktivt på kelputrymmet, enligt Yale Environment 360.

Vi har redan sett dessa påtryckningar spela ut med andra metoder för att kompensera krediter, säger Danny Cullenward, policychef på CarbonPlan, en ideell organisation som bedömer den vetenskapliga integriteten i ansträngningar för att avlägsna koldioxid.

CarbonPlan och andra forskargrupper har framhävde överdriven kreditering och andra problem med program utformade för att stimulera, mäta och verifiera utsläpp undviks eller kolavskiljning uppnås genom skog och markhanteringsmetoder . Ändå fortsätter koldioxidkreditmarknaderna att växa när nationer och företag letar efter sätt att kompensera sina pågående utsläpp, på papper om inte i atmosfären.

Att sjunka ner tång till havets botten skapar särskilt knepiga utmaningar när det gäller att verifiera att kolavskiljningen verkligen sker. När allt kommer omkring är det mycket lättare att mäta träd än det kommer att vara att spåra flödet av kol löst i djuphavet. Det betyder att alla kolredovisningssystem för kelp kommer att förlita sig mycket på modeller som bestämmer hur mycket kol som ska stanna under ytan hur länge i vissa delar av havet, under vissa omständigheter. Att få rätt antaganden kommer att vara avgörande för integriteten hos alla eventuella offsetprogram – och all företagsuträkning av koldioxid som förlitar sig på dem.

Vissa forskare oroar sig också för de ekologiska effekterna av att sjögräs sjunker.

Wil Burns, en gästprofessor med fokus på kolavlägsnande vid Northwestern University och medlem av Running Tides rådgivande styrelse, noterar att odling av tillräckligt med kelp för att uppnå en miljard ton kolavskiljning kan kräva miljontals bojar i haven.

Dessa flytande skogar kan blockera migrationsvägarna för marina däggdjur. Varelser kan också koppla ombord på bojarna eller fartygen som levererar dem, vilket potentiellt kan introducera invasiva arter i olika områden. Och kelpskogarna själva skulle kunna skapa gigantiska nya sushibarer, säger Burns, och kanske tipsar näringskedjorna på sätt som är svåra att förutse.

En undervattenskelpskog utanför Kaliforniens kust.

GETTY

Tillsatsen av så mycket biomateria och kol i djuphavet kan också förändra vattnets biokemi, och det kan ha kaskadeffekter på det marina livet.

Om du pratar om ett tillvägagångssätt som massivt kan förändra havets ekosystem, vill du ha det i händerna på den privata sektorn? säger Burns.

Running Tide’s Odlin betonar att han inte har något intresse av att arbeta med kolborttagningsmetoder som inte fungerar eller som skadar haven. Han säger att anledningen till att han började undersöka kelpsänkning var att han bevittnade hur klimatförändringarna påverkade marina ekosystem och fiskpopulationer .

Jag försöker lösa det problemet, säger han. Om den här aktiviteten inte löser det problemet kommer jag att arbeta på något annat som gör det.

Uppskalning

Skala upp kelp-baserad kolborttagning från hundratals miljoner ton beräknas förekomma naturligt till de miljarder ton som behövs kommer också att möta några uppenbara logistiska utmaningar, säger John Beardall, en emeritusprofessor vid Monash University i Australien, som har studerat tångodlingens potential och utmaningar.

För det första erbjuder endast vissa delar av världen lämpliga livsmiljöer för de flesta kelp. Tång växer till stor del i relativt grunda, svala, näringsrika vatten längs klippiga kuster.

Utvidgning av kelpodling nära stranden kommer att begränsas av befintliga användningsområden som sjöfart, fiske, marina skyddade områden och inhemska territorier, konstaterar Ocean Visions i ett tekniskt tillstånd bedömning . Att flytta den till havs, med flottar eller bojar, kommer att skapa tekniska utmaningar och öka kostnader.

Dessutom kan företag behöva övervinna juridiska komplikationer om deras primära syfte är att sänka kelp i stor kommersiell skala. Det finns komplexa och utvecklande uppsättningar av regler under fördrag som Londonkonventionen och Londonprotokollet som förhindrar dumpning i öppna hav och reglerar marin geoteknik som är utformad för att motverka klimatförändringar.

Kommersiella ansträngningar att gå vidare med sjunkande tång i vissa områden kan vara föremål för tillståndskrav enligt en resolution i Londonkonventionen, eller gå i strid med åtminstone regelns anda om de går vidare utan miljöbedömningar, säger Burns.

Klimatförändringen i sig förstör redan kelpskogar i vissa delar av världen också, noterade Beardall i ett mejl. Värmande vatten i kombination med en befolkningsexplosion av sjöborrar som livnär sig på tång har decimerat kelpskogarna längs Kaliforniens kustlinje. De gigantiska kelpskogarna längs Tasmanien har också krympt förbi ca 95% under senare år.

Detta är inte att säga att vi inte bör se till tångskörd och vattenbruk som ett inställning till CO2-bindning, skrev Beardall. Men jag vill helt enkelt påpeka att det inte kommer att bli en större väg.

Andra, bättre användningsområden

En annan fråga är helt enkelt om sjunkande tång är den bästa användningen av det.

Det är en viktig mat- och inkomstkälla för bönder över betydande delar av Asien, och en som redan är under växande påfrestningar när klimatförändringarna accelererar. Det används i läkemedel, livsmedelstillsatser och djurfoder . Och det kan användas i andra applikationer som binder upp kolet, som bioplaster eller biokol som berikar jordar.

Hållbart odlat tång är en värdefull produkt med ett mycket brett användningsområde ... och ett lågt miljöavtryck, säger Dorte Krause-Jensen, professor vid Aarhus Universitet i Danmark som har studerat kelp-kolbindning, i ett e-postmeddelande. Enligt min åsikt skulle det vara ett fruktansvärt slöseri att dumpa biomassan i djuphavet.

UC Irvines Davis har genomfört en jämförande ekonomisk analys av olika sätt att använda kelp, inklusive att sänka den, omvandla den till potentiellt kolneutrala biobränslen eller använda den som djurfoder. De preliminära resultaten visar att även om varje kostnad var i den lägsta änden av intervallen, kan sjögrässänkning uppgå till runt 200 dollar per ton, vilket är mer än dubbelt så långa, låga kostnadsuppskattningar för kolsugande fabriker.

Davis säger att dessa kostnader sannolikt skulle driva kelpodlare mot användningar med högre ekonomiskt värde. Jag är mer och mer övertygad om att de största klimatfördelarna med odlad kelp inte kommer att innebära att den sänks, säger han.

'Få det gjort'

Crumley från Pull To Refresh säger att han och hans team hoppas kunna börja testa ett fartyg i havet i år. Om det fungerar bra planerar de att fästa bebiskelp på Grodyngeln och skicka den på sin resa, säger han.

Han ifrågasatte argumentet att företag borde vänta med att sälja ton nu på löftet om eventuellt kolavlägsnande. Han säger att företag behöver resurserna för att utveckla och skala upp dessa tekniker, och att statliga bidrag inte kommer att få fältet dit det behöver vara.

Vi har precis bestämt oss för att göra det, säger han. Om vi ​​i slutändan har fel tar vi ansvar för eventuella misstag. Men vi tror att detta är rätt drag.

Det är dock inte klart hur en sådan startup skulle kunna ta ansvar för misstag om aktiviteterna skadar marina ekosystem. Och åtminstone för nu finns det inga tydliga mekanismer som skulle hålla företag ansvariga för att överskatta kolavlägsnande genom kelp.

I det här skedet är det avgörande att utföra kontrollerade fälttester för att ge mer information om skalan, hållbarheten och miljöriskerna med att kelp sjunker, säger Ocean Visions Koweek. Att fylla i dessa kunskapsluckor kommer att vara avgörande för att inrätta tillförlitliga koldioxidredovisningsmetoder för alla frivilliga eller statligt reglerade offsetprogram som så småningom tillåter företag att köpa och handla koldioxidkrediter från kelp.

Han tror att företag kan spela en användbar roll i det, genom att arbeta med forskare och ingenjörer över hela akademin och ideella organisationer för att snabbare leverera den information som behövs för att ta fram tillförlitliga standarder och fastställa bästa praxis. Men utan att ta upp något specifikt företag, säger han också att vetenskapen är för för tidigt för att börja marknadsföra koldioxidkrediter från kelp.

Hela fältet i stort sett – entreprenörer, startups, investerare, filantropier, forskare och ingenjörer – vi skulle alla tjäna på att lägga tid och resurser på att bygga ut bevisbasen tillsammans, innan vi slår till och börjar sälja koldioxidkrediter, säger han.

Dölj