Μήπως η λύση κατά της υπερθέρμανσης του πλανήτη βρίσκεται στη θάλασσα;

Ο κύκλος του άνθρακα στον ωκεανό, η σημαντικότητά του

στις κλιματικές αλλαγές και η υπόθεση του Fe

Το βήμα των Ορχομένιων Επιστημόνων
Του Δρ. Νικολάου Κ. Ευαγγελίου – χημικού, MSc, PhD

Από όλο το διοξείδιο του άνθρακα (CO2 – το σημαντικότερο αέριο του θερμοκηπίου – βλέπε προηγούμενο blog) που εκπέμπεται στην ατμόσφαιρα, 25 % λαμβάνεται από τα φυτά και 25 % από τον ωκεανό. Προς αποφυγή αναφοράς στις πολύπλοκες διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στον κύκλο του άνθρακα, δίδεται απλώς η σχηματική παράσταση του, μιας και θα εστιάσουμε στις διεργασίες που συμβαίνουν στον ωκεανό.

Η θαλάσσια φυσική αντλία
Ο ωκεανός απορροφά CO2 μέχρι την ισορροπία στη διεπιφάνεια ατμόσφαιρας – θάλασσας, μια διαδικασία η οποία γίνεται σε πολύ αργούς ρυθμούς, της τάξεως των εκατοντάδων έως χιλιάδων ετών. Αφού το CO2 διαλυθεί στην επιφάνεια της θάλασσας αμέσως μετατρέπεται σε όξινα ανθρακικά και ανθρακικά ιόντα, μεταφέρεται από τα ρεύματα ρευμάτων και τη διάχυση (οριζόντια και κατακόρυφα) σε όλο το μήκος της υδάτινης στήλης και παραμένει εκεί για περίπου 500 χρόνια. Περαιτέρω αυξήσεις των συγκεντρώσεων CO2 στην επιφάνεια έχουν ως αποτέλεσμα μεγαλύτερη διάλυσή του, μεγαλύτερο σχηματισμό των ανθρακικών και όξινων ανθρακικών και άρα πτώση του pH του θαλασσινού νερού (περισσότερο όξινα νερά). Μετά από θέρμανση των υδάτων (πχ. το καλοκαίρι) το CO2 μπορεί να επανέλθει στην ατμόσφαιρα.

Η βιολογική αντλία
Το φυτοπλαγκτό χρησιμοποιεί το CO2 της ατμόσφαιρας, φως, νερό και θρεπτικά παράγοντας ανώτερους υδρογονάνθρακες και διαλυμένο οξυγόνο στη θάλασσα. Τα προϊόντα αποσύνθεσής του, τα οποία είναι τις ανηγμένες μορφές του άνθρακα (χαμηλότερος αριθμός οξείδωσης από το CO2) μπορεί να επανοξειδωθούν αποδίδοντας CO2 και νερό. Ένα μικρό ποσοστό του ανηγμένου άνθρακα αποθηκεύεται στα ιζήματα όπου παραμένει για χιλιάδες χρόνια σχηματίζοντας τα ορυκτά καύσιμα. Το μεγαλύτερο μέρος του όμως παραμένει στη στήλη όπου ανακυκλώνεται και επαναχρησιμοποιείται από τους οργανισμούς.

Ένα σημαντικό σχόλιο
Η αποθήκευση των ανηγμένων μορφών άθρακα στα ιζήματα είναι ουσιαστικά η κύρια διεργασία στην οποία οφείλεται η διατήρηση των επιπέδων οξυγόνου της ατμόσφαιρας. Αν ο άνθρακας δεν αποθηκευόταν καταυτόν τον τρόπο στα ιζήματα το ατμοσφαιρικό οξυγόνο θα εξαντλούνταν σε λιγότερα χρόνια.
Είναι γνωστή παρανόηση ότι η συγκέντρωση οξυγόνου στη γήινη ατμόσφαιρα ελέγχεται από τη φωτοσύνθεση των φυτών. Η φωτοσύνθεση είναι μια πηγή οξυγόνου, αλλά η ποσότητα που παράγει αντιστοιχεί περίπου με αυτή που καταναλώνεται μέσω της αναπνοής από τους οργανισμούς. Όταν λοιπόν οι ανηγμένες μορφές άνθρακα σχηματίζονται στη θάλασσα έχουν την τάση να δεσμεύουν το διαλυτό οξυγόνο για να οξειδωθούν σε CO2 (αποδόμηση). Όσο πιο γρήγορα, δηλαδή με μεγαλύτερη ροή, καταλήγουν οι ανηγμένες μορφές του άνθρακα στα ιζήματα, τόσο μικρότερη αποδόμηση υφίστανται (άρα τοσο λιγότερο οξυγόνο καταναλώνουν).

Αυξάνοντας την απορρόφηση CO2 στη θάλασσα. Η υπόθεση του σιδήρου (Fe)
Αφού ο κύκλος του άνθρακα στον ωκεανό δεσμεύει τόσο πολύ CO2 από την ατμόσφαιρα, είναι δυνατή η αύξηση της απορρόφησής του στον ωκεανό, ώστε να αποθηκευτεί περισσότερος άνθρακας και να αποσυμφορηθεί η ατμόσφαιρα από τη συσσώρευση CO2; Μικρή αλλαγή στην ταχύτητα αποθήκευσης του άνθρακα στα ιζήματα θα ισοδυναμούσε με απορρόφηση όλου του CO2 που παράγεται από τα ορυκτά καύσιμα.
Ο διάσημος ωκεανογράφος του Woods Hole Oceanographic Institute (WHOI), Dr. John Martin πρότεινε ένα πολύ έξυπνο τρόπο για να γίνει αυτό. Επί λέξη είπε: “Give me a half tanker of iron, and I will give you an ice age – Δώστε μου μισό δεξαμενόπλοιο γεμάτο σίδηρο και θα σας δώσω μια εποχή παγετώνων”.
Έχει βρεθεί ότι μεγάλες περιοχές του παγκόσμιου ωκεανού (30 – 40 %) περιέχουν αρκετά θρεπτικά (χρήσιμες ενώσεις για το μεταβολισμό στους οργανισμούς που κυρίως περιέχουν N, O, P, S) για να υποστηρίξουν την ανάπτυξη μεγάλων πληθυσμών φυτοπλαγκτού. Ωστόσο, οι πληθυσμοί αυτοί είναι πολύ μικροί στις εν λόγω περιοχές. Αυτές οι περιοχές ονομάζονται περιοχές High Nutrient Low Chlorophyll (HNLCs – υψηλών θρεπτικών και χαμηλής χλωροφύλλης). Παρατηρήθηκε ότι σε αυτές τις περιοχές η ποσότητα του σιδήρου (ο σίδηρος είναι ένα μικροθρεπτικό συστατικό, πολύ ουσιώδες στη ζωή) είναι ανεπαρκής. Έτσι, προτάθηκε η προσθήκη μικρών ποσοτήτων σιδήρου στις περιοχές αυτές ώστε να αυξηθεί η πρωτογενής παραγωγή (η πρωτογενής παραγωγή είναι η διαδικασία κατά την οποία το φυτοπλαγκτο δεσμεύει το CO2 της ατμόσφαιρα, το νερό, τα θρεπτικά για να φωτοσυνθέσει και να αναπτυχθεί. Πολλά πειράματα που έγιναν από τότε (πχ. Vertical Transport and Exchange of Oceanic Particulate Program, Joint Global Ocean Flux Study program) έχουν δείξει ότι η υπόθεση του σιδήρου είναι σωστή. Προσθήκη 1 κιλού σιδήρου στις σωστές περιοχές οδήγησε σε παραγωγή 5000 έως 20000 κιλών φυτοπλαγκτού.
Μήπως η λύση κατά της υπερθέρμανσης του πλανήτη βρίσκεται στη θάλασσα;