केंब्रिज, जसजसे जग डिकार्बोनाइज करण्यासाठी धडपडत आहे, तसतसे हे अधिकाधिक स्पष्ट होत आहे की आम्हाला उत्सर्जन वेगाने कमी करणे आणि वातावरणातून कार्बन डायऑक्साइड (CO₂) सक्रियपणे काढून टाकणे आवश्यक आहे. नवीनतम आंतर-सरकारी पॅनेल ऑन क्लायमेट चेंज अहवालात ग्लोबल वार्मिंग 1.5 डिग्री सेल्सियसपेक्षा कमी ठेवण्यासाठी 230 मार्गांचा विचार केला आहे. सर्व आवश्यक CO₂ काढणे.
युनायटेड स्टेट्स, युनायटेड किंगडम आणि ऑस्ट्रेलियामध्ये सरकारी निधी प्राप्त करणाऱ्या CO₂ काढण्याचे काही सर्वात आशादायक तंत्रज्ञान महासागरातील प्रचंड कार्बन संचयन क्षमता वाढवण्याचा प्रयत्न करतात. यामध्ये लहान वनस्पतींना खत घालणे आणि सागरी रसायनशास्त्राचा समावेश आहे.
महासागर-आधारित पध्दती लोकप्रिय होत आहेत कारण ते "डायरेक्ट एअर कॅप्चर" च्या खर्चाच्या दहाव्या भागासाठी संभाव्यतः कार्बन संचयित करू शकतात, जेथे ऊर्जा-केंद्रित यंत्रसामग्रीसह CO₂ हवेतून शोषले जाते.परंतु सागरी कार्बन चक्राचा अंदाज लावणे अधिक कठीण आहे. शास्त्रज्ञांनी अनेक जटिल नैसर्गिक प्रक्रियांचा उलगडा करणे आवश्यक आहे ज्यामुळे महासागर-आधारित CO₂ काढण्याची कार्यक्षमता, परिणामकारकता आणि सुरक्षितता बदलू शकते.
आमच्या नवीन संशोधनामध्ये, आम्ही एक आश्चर्यकारकपणे महत्त्वाची यंत्रणा हायलाइट करतो ज्याकडे पूर्वी दुर्लक्ष केले गेले होते. जर CO₂ काढण्याच्या तंत्राने अन्नसाखळीच्या पायथ्याशी लहान प्राण्यांची भूक बदलली, तर प्रत्यक्षात किती कार्बन साठवला जातो ते नाटकीयरित्या बदलू शकते.
प्लँक्टन नावाचे छोटे समुद्री जीव सागरी कार्बन सायकलिंगमध्ये मोठी भूमिका बजावतात. हे सूक्ष्म जीव महासागराच्या प्रवाहांवर वाहतात, संपूर्ण समुद्रात कॅप्चर केलेला कार्बन हलवतात.जमिनीवरील वनस्पतींप्रमाणे, फायटोप्लँक्टन सूर्यप्रकाश आणि CO₂ प्रकाशसंश्लेषणाद्वारे वाढण्यासाठी वापरतात.
दुसरीकडे, झुप्लँक्टन हे लहान प्राणी आहेत जे बहुतेक फायटोप्लँक्टन खातात. ते अनेक आकार आणि आकारात येतात. तुम्ही त्यांना एका लाइनअपमध्ये ठेवल्यास, तुम्हाला वाटेल की ते वेगवेगळ्या ग्रहांवरून आले आहेत.
या सर्व विविधतेमध्ये, झूप्लँक्टनची भूक खूप वेगळी आहे. ते जितके भुकेले असतील तितक्या लवकर ते खातात.न खाल्लेले फायटोप्लँक्टन – आणि झूप्लँक्टन पू – कार्बनला वातावरणापासून शतकानुशतके दूर ठेवत, खूप खोलवर बुडू शकतात. काही समुद्रात बुडतात आणि कालांतराने जीवाश्म इंधनात बदलतात.
वातावरणातून महासागरात कार्बनचे हे हस्तांतरण "जैविक पंप" म्हणून ओळखले जाते. ते शेकडो अब्ज टन कार्बन समुद्रात आणि वातावरणाबाहेर ठेवते. याचा अनुवाद सुमारे 400ppm CO₂ आणि 5°C शीतकरण होतो!
आमच्या नवीन संशोधनात आम्हाला झूप्लँक्टन भूकेचा जैविक पंपावर कसा प्रभाव पडतो हे अधिक चांगल्या प्रकारे समजून घ्यायचे होते.प्रथम आम्हाला झूप्लँक्टन भूक महासागरात कशी वेगळी आहे हे शोधून काढायचे होते.
फायटोप्लँक्टन लोकसंख्या वाढीच्या हंगामी चक्राचे अनुकरण करण्यासाठी आम्ही संगणक मॉडेल वापरले. हे पुनरुत्पादन आणि मृत्यूच्या संतुलनावर आधारित आहे. मॉडेल पुनरुत्पादनाचे खरोखर चांगले अनुकरण करते.
झूप्लँक्टन भूक मुख्यत्वे मृत्यू दर निर्धारित करते. परंतु मृत्यू दरांचे अनुकरण करण्यात मॉडेल इतके चांगले नाही, कारण त्यात झूप्लँक्टन भूक बद्दल पुरेशी माहिती नाही.म्हणून आम्ही डझनभर वेगवेगळ्या भूकांची चाचणी केली आणि नंतर वास्तविक-जगातील डेटावर आमचे परिणाम तपासले.
जहाजांच्या ताफ्याशिवाय फायटोप्लँक्टन हंगामी चक्रांची जागतिक निरीक्षणे मिळविण्यासाठी, आम्ही उपग्रह डेटा वापरला. फायटोप्लँक्टन लहान असले तरीही हे शक्य आहे, कारण त्यांची प्रकाश पकडणारी रंगद्रव्ये अवकाशातून दिसतात.
आम्ही 30,000 पेक्षा जास्त ठिकाणी मॉडेल चालवले आणि झूप्लँक्टन भूक मोठ्या प्रमाणात बदलत असल्याचे आढळले. याचा अर्थ असा आहे की ते सर्व विविध प्रकारचे zooplankton महासागरात समान रीतीने पसरलेले नाहीत. ते त्यांच्या आवडत्या प्रकारच्या शिकारभोवती गोळा करताना दिसतात.आमच्या नवीनतम संशोधनामध्ये, आम्ही दाखवतो की ही विविधता जैविक पंपावर कसा प्रभाव टाकते.
आम्ही दोन मॉडेल्सची तुलना केली, एकाची फक्त दोन प्रकारच्या zooplankton सोबत आणि दुसऱ्याची अमर्यादित संख्येने zooplankton – प्रत्येकाची भूक वेगवेगळी आहे, सर्व वैयक्तिकरित्या त्यांच्या अद्वितीय वातावरणाशी जुळलेले आहेत.
आम्हाला आढळले की वास्तविक झूप्लँक्टन विविधतेमुळे जैविक पंपाची ताकद दरवर्षी एक अब्ज टन कार्बनने कमी होते. हे मानवतेसाठी वाईट आहे, कारण बहुतेक कार्बन जो समुद्रात जात नाही तो वातावरणात परत जातो.फायटोप्लँक्टनच्या शरीरातील सर्व कार्बन वातावरणापासून दूर लॉक करण्याइतपत खोलवर बुडले नसते. परंतु केवळ एक चतुर्थांश झाले असले तरीही, एकदा CO₂ मध्ये रूपांतरित केले जे संपूर्ण विमान उद्योगातील वार्षिक उत्सर्जनाशी जुळू शकते.
अनेक महासागर-आधारित CO₂ काढण्याचे तंत्रज्ञान फायटोप्लँक्टनची रचना आणि विपुलता बदलतील.
जैविक महासागर-आधारित CO₂ काढण्याचे तंत्रज्ञान जसे की “ओशन आयर्न फर्टिलायझेशन” फायटोप्लँक्टनची वाढ वाढवण्याचा प्रयत्न करते. हे थोडेसे तुमच्या बागेत खत पसरवण्यासारखे आहे, परंतु खूप मोठ्या प्रमाणावर – समुद्रात लोखंड पेरणाऱ्या जहाजांच्या ताफ्यासह.वातावरणातून CO₂ काढून टाकणे आणि खोल महासागरात पंप करणे हे ध्येय आहे. तथापि, काही फायटोप्लँक्टन इतरांपेक्षा जास्त लोह हवा असल्यामुळे, त्यांना लोह दिल्याने लोकसंख्येची रचना बदलू शकते.
वैकल्पिकरित्या, गैर-जैविक महासागर-आधारित CO₂ काढण्याचे तंत्रज्ञान जसे की "महासागरातील क्षारता वाढवणे" रासायनिक समतोल बदलतात, ज्यामुळे अधिक CO₂ रासायनिक समतोल गाठण्यापूर्वी पाण्यात विरघळते. तथापि, क्षारतेचे सर्वात प्रवेशजोगी स्त्रोत म्हणजे पोषक तत्वांसह खनिजे जे इतरांपेक्षा विशिष्ट फायटोप्लँक्टनच्या वाढीस प्रोत्साहन देतात.
फायटोप्लँक्टनमधील हे बदल वेगवेगळ्या आकाराच्या भूक असलेल्या झूप्लँक्टनच्या विविध प्रकारांना अनुकूल असल्यास, ते जैविक पंपाची ताकद बदलण्याची शक्यता असते. हे समुद्र-आधारित CO₂ काढण्याच्या तंत्रज्ञानाच्या कार्यक्षमतेशी तडजोड – किंवा पूरक – करू शकते.उदयोन्मुख खाजगी क्षेत्रातील CO₂ काढणाऱ्या कंपन्यांना विश्वसनीय कार्बन ऑफसेट नोंदणींकडून मान्यता आवश्यक असेल. याचा अर्थ त्यांनी त्यांच्या तंत्रज्ञानाचे प्रदर्शन करणे आवश्यक आहे:
शेकडो वर्षे कार्बन काढून टाका (स्थायीता)
मोठे पर्यावरणीय परिणाम टाळा (सुरक्षा)अचूक निरीक्षण (सत्यापन) करण्यास सक्षम व्हा.
अनिश्चिततेच्या समुद्राविरुद्ध कास्ट करा, आता समुद्रशास्त्रज्ञांसाठी आवश्यक मानके स्थापित करण्याची वेळ आली आहे.
आमचे संशोधन असे दर्शविते की CO₂ काढण्याचे तंत्रज्ञान जे फायटोप्लँक्टन समुदायांमध्ये बदल करतात ते देखील कार्बन स्टोरेजमध्ये बदल घडवून आणू शकतात, झुप्लँक्टन भूक बदलून. हे तंत्रज्ञान किती चांगले काम करतील आणि आम्ही त्यांचे निरीक्षण कसे केले पाहिजे याचा अचूक अंदाज लावण्यापूर्वी आम्हाला हे अधिक चांगल्या प्रकारे समजून घेणे आवश्यक आहे.झूप्लँक्टन डायनॅमिक्सचे निरीक्षण, मॉडेलिंग आणि अंदाज लावण्याच्या आव्हानांवर मात करण्यासाठी यासाठी प्रचंड प्रयत्न करावे लागतील. पण मोबदला मोठा आहे. अधिक विश्वासार्ह नियामक फ्रेमवर्क ट्रिलियन डॉलर, नैतिकदृष्ट्या अत्यावश्यक, उदयोन्मुख CO₂ काढण्याच्या उद्योगासाठी मार्ग मोकळा करू शकतो. (संभाषण)
RUP
युनायटेड स्टेट्स, युनायटेड किंगडम आणि ऑस्ट्रेलियामध्ये सरकारी निधी प्राप्त करणाऱ्या CO₂ काढण्याचे काही सर्वात आशादायक तंत्रज्ञान महासागरातील प्रचंड कार्बन संचयन क्षमता वाढवण्याचा प्रयत्न करतात. यामध्ये लहान वनस्पतींना खत घालणे आणि सागरी रसायनशास्त्राचा समावेश आहे.
महासागर-आधारित पध्दती लोकप्रिय होत आहेत कारण ते "डायरेक्ट एअर कॅप्चर" च्या खर्चाच्या दहाव्या भागासाठी संभाव्यतः कार्बन संचयित करू शकतात, जेथे ऊर्जा-केंद्रित यंत्रसामग्रीसह CO₂ हवेतून शोषले जाते.परंतु सागरी कार्बन चक्राचा अंदाज लावणे अधिक कठीण आहे. शास्त्रज्ञांनी अनेक जटिल नैसर्गिक प्रक्रियांचा उलगडा करणे आवश्यक आहे ज्यामुळे महासागर-आधारित CO₂ काढण्याची कार्यक्षमता, परिणामकारकता आणि सुरक्षितता बदलू शकते.
आमच्या नवीन संशोधनामध्ये, आम्ही एक आश्चर्यकारकपणे महत्त्वाची यंत्रणा हायलाइट करतो ज्याकडे पूर्वी दुर्लक्ष केले गेले होते. जर CO₂ काढण्याच्या तंत्राने अन्नसाखळीच्या पायथ्याशी लहान प्राण्यांची भूक बदलली, तर प्रत्यक्षात किती कार्बन साठवला जातो ते नाटकीयरित्या बदलू शकते.
प्लँक्टन नावाचे छोटे समुद्री जीव सागरी कार्बन सायकलिंगमध्ये मोठी भूमिका बजावतात. हे सूक्ष्म जीव महासागराच्या प्रवाहांवर वाहतात, संपूर्ण समुद्रात कॅप्चर केलेला कार्बन हलवतात.जमिनीवरील वनस्पतींप्रमाणे, फायटोप्लँक्टन सूर्यप्रकाश आणि CO₂ प्रकाशसंश्लेषणाद्वारे वाढण्यासाठी वापरतात.
दुसरीकडे, झुप्लँक्टन हे लहान प्राणी आहेत जे बहुतेक फायटोप्लँक्टन खातात. ते अनेक आकार आणि आकारात येतात. तुम्ही त्यांना एका लाइनअपमध्ये ठेवल्यास, तुम्हाला वाटेल की ते वेगवेगळ्या ग्रहांवरून आले आहेत.
या सर्व विविधतेमध्ये, झूप्लँक्टनची भूक खूप वेगळी आहे. ते जितके भुकेले असतील तितक्या लवकर ते खातात.न खाल्लेले फायटोप्लँक्टन – आणि झूप्लँक्टन पू – कार्बनला वातावरणापासून शतकानुशतके दूर ठेवत, खूप खोलवर बुडू शकतात. काही समुद्रात बुडतात आणि कालांतराने जीवाश्म इंधनात बदलतात.
वातावरणातून महासागरात कार्बनचे हे हस्तांतरण "जैविक पंप" म्हणून ओळखले जाते. ते शेकडो अब्ज टन कार्बन समुद्रात आणि वातावरणाबाहेर ठेवते. याचा अनुवाद सुमारे 400ppm CO₂ आणि 5°C शीतकरण होतो!
आमच्या नवीन संशोधनात आम्हाला झूप्लँक्टन भूकेचा जैविक पंपावर कसा प्रभाव पडतो हे अधिक चांगल्या प्रकारे समजून घ्यायचे होते.प्रथम आम्हाला झूप्लँक्टन भूक महासागरात कशी वेगळी आहे हे शोधून काढायचे होते.
फायटोप्लँक्टन लोकसंख्या वाढीच्या हंगामी चक्राचे अनुकरण करण्यासाठी आम्ही संगणक मॉडेल वापरले. हे पुनरुत्पादन आणि मृत्यूच्या संतुलनावर आधारित आहे. मॉडेल पुनरुत्पादनाचे खरोखर चांगले अनुकरण करते.
झूप्लँक्टन भूक मुख्यत्वे मृत्यू दर निर्धारित करते. परंतु मृत्यू दरांचे अनुकरण करण्यात मॉडेल इतके चांगले नाही, कारण त्यात झूप्लँक्टन भूक बद्दल पुरेशी माहिती नाही.म्हणून आम्ही डझनभर वेगवेगळ्या भूकांची चाचणी केली आणि नंतर वास्तविक-जगातील डेटावर आमचे परिणाम तपासले.
जहाजांच्या ताफ्याशिवाय फायटोप्लँक्टन हंगामी चक्रांची जागतिक निरीक्षणे मिळविण्यासाठी, आम्ही उपग्रह डेटा वापरला. फायटोप्लँक्टन लहान असले तरीही हे शक्य आहे, कारण त्यांची प्रकाश पकडणारी रंगद्रव्ये अवकाशातून दिसतात.
आम्ही 30,000 पेक्षा जास्त ठिकाणी मॉडेल चालवले आणि झूप्लँक्टन भूक मोठ्या प्रमाणात बदलत असल्याचे आढळले. याचा अर्थ असा आहे की ते सर्व विविध प्रकारचे zooplankton महासागरात समान रीतीने पसरलेले नाहीत. ते त्यांच्या आवडत्या प्रकारच्या शिकारभोवती गोळा करताना दिसतात.आमच्या नवीनतम संशोधनामध्ये, आम्ही दाखवतो की ही विविधता जैविक पंपावर कसा प्रभाव टाकते.
आम्ही दोन मॉडेल्सची तुलना केली, एकाची फक्त दोन प्रकारच्या zooplankton सोबत आणि दुसऱ्याची अमर्यादित संख्येने zooplankton – प्रत्येकाची भूक वेगवेगळी आहे, सर्व वैयक्तिकरित्या त्यांच्या अद्वितीय वातावरणाशी जुळलेले आहेत.
आम्हाला आढळले की वास्तविक झूप्लँक्टन विविधतेमुळे जैविक पंपाची ताकद दरवर्षी एक अब्ज टन कार्बनने कमी होते. हे मानवतेसाठी वाईट आहे, कारण बहुतेक कार्बन जो समुद्रात जात नाही तो वातावरणात परत जातो.फायटोप्लँक्टनच्या शरीरातील सर्व कार्बन वातावरणापासून दूर लॉक करण्याइतपत खोलवर बुडले नसते. परंतु केवळ एक चतुर्थांश झाले असले तरीही, एकदा CO₂ मध्ये रूपांतरित केले जे संपूर्ण विमान उद्योगातील वार्षिक उत्सर्जनाशी जुळू शकते.
अनेक महासागर-आधारित CO₂ काढण्याचे तंत्रज्ञान फायटोप्लँक्टनची रचना आणि विपुलता बदलतील.
जैविक महासागर-आधारित CO₂ काढण्याचे तंत्रज्ञान जसे की “ओशन आयर्न फर्टिलायझेशन” फायटोप्लँक्टनची वाढ वाढवण्याचा प्रयत्न करते. हे थोडेसे तुमच्या बागेत खत पसरवण्यासारखे आहे, परंतु खूप मोठ्या प्रमाणावर – समुद्रात लोखंड पेरणाऱ्या जहाजांच्या ताफ्यासह.वातावरणातून CO₂ काढून टाकणे आणि खोल महासागरात पंप करणे हे ध्येय आहे. तथापि, काही फायटोप्लँक्टन इतरांपेक्षा जास्त लोह हवा असल्यामुळे, त्यांना लोह दिल्याने लोकसंख्येची रचना बदलू शकते.
वैकल्पिकरित्या, गैर-जैविक महासागर-आधारित CO₂ काढण्याचे तंत्रज्ञान जसे की "महासागरातील क्षारता वाढवणे" रासायनिक समतोल बदलतात, ज्यामुळे अधिक CO₂ रासायनिक समतोल गाठण्यापूर्वी पाण्यात विरघळते. तथापि, क्षारतेचे सर्वात प्रवेशजोगी स्त्रोत म्हणजे पोषक तत्वांसह खनिजे जे इतरांपेक्षा विशिष्ट फायटोप्लँक्टनच्या वाढीस प्रोत्साहन देतात.
फायटोप्लँक्टनमधील हे बदल वेगवेगळ्या आकाराच्या भूक असलेल्या झूप्लँक्टनच्या विविध प्रकारांना अनुकूल असल्यास, ते जैविक पंपाची ताकद बदलण्याची शक्यता असते. हे समुद्र-आधारित CO₂ काढण्याच्या तंत्रज्ञानाच्या कार्यक्षमतेशी तडजोड – किंवा पूरक – करू शकते.उदयोन्मुख खाजगी क्षेत्रातील CO₂ काढणाऱ्या कंपन्यांना विश्वसनीय कार्बन ऑफसेट नोंदणींकडून मान्यता आवश्यक असेल. याचा अर्थ त्यांनी त्यांच्या तंत्रज्ञानाचे प्रदर्शन करणे आवश्यक आहे:
शेकडो वर्षे कार्बन काढून टाका (स्थायीता)
मोठे पर्यावरणीय परिणाम टाळा (सुरक्षा)अचूक निरीक्षण (सत्यापन) करण्यास सक्षम व्हा.
अनिश्चिततेच्या समुद्राविरुद्ध कास्ट करा, आता समुद्रशास्त्रज्ञांसाठी आवश्यक मानके स्थापित करण्याची वेळ आली आहे.
आमचे संशोधन असे दर्शविते की CO₂ काढण्याचे तंत्रज्ञान जे फायटोप्लँक्टन समुदायांमध्ये बदल करतात ते देखील कार्बन स्टोरेजमध्ये बदल घडवून आणू शकतात, झुप्लँक्टन भूक बदलून. हे तंत्रज्ञान किती चांगले काम करतील आणि आम्ही त्यांचे निरीक्षण कसे केले पाहिजे याचा अचूक अंदाज लावण्यापूर्वी आम्हाला हे अधिक चांगल्या प्रकारे समजून घेणे आवश्यक आहे.झूप्लँक्टन डायनॅमिक्सचे निरीक्षण, मॉडेलिंग आणि अंदाज लावण्याच्या आव्हानांवर मात करण्यासाठी यासाठी प्रचंड प्रयत्न करावे लागतील. पण मोबदला मोठा आहे. अधिक विश्वासार्ह नियामक फ्रेमवर्क ट्रिलियन डॉलर, नैतिकदृष्ट्या अत्यावश्यक, उदयोन्मुख CO₂ काढण्याच्या उद्योगासाठी मार्ग मोकळा करू शकतो. (संभाषण)
RUP
