Geoinsener on riskantne ja tõestamata, kuid varsti võib see osutuda vajalikuks

See artikkel on osa Maa tõrkeotsing: mitmeosaline sari, mis uurib julget, uuenduslikku ja potentsiaalset maailma muutvaid jõupingutusi kasutada tehnoloogiat relvana kliimamuutuste vastu.

Kujutage ette, et suvise taevasinine taevas tuhmub uduvalgeks, kui valgust hajutavad aerosoolid süstitakse Maa ülemisse atmosfääri. Kujutage ette planeeti, mis on kaetud hiiglaslike kunstlike keemiliste käsnadega, mis imbuvad meie hingatavast õhust gaase. Kujutage ette, et täidate Maa ookeanid miljonite naelte kaltsiumvesinikkarbonaadiga, et muuta hapestumise taset.

Paberil (või noh, ekraanil) mõjuvad need soovitused rohkem kui pisut 1970. aastate apokalüptilisemate ja megalomaanilisemate James Bondi filmide süžeede järgi.

Mõnes mõttes pole nad kõik nii erinevad. Kõik need on väljapakutud algatused, mille selge eesmärk on muuta meie planeedi keerulist "maasüsteemi" massilises globaalses mastaabis. Ainult, erinevalt Bondi pahalaste pahaendelistest rahvastiku hävitamispüüdlustest, on seda tüüpi modifikatsioonid – mida nimetatakse "geoinseneriks" - ette nähtud inimkonna hüvanguks.

Või nii see vaidlus käib.

Mängib jumalat õigetel põhjustel

1958. aasta lõpus kirjeldas USA ilmabüroo meteoroloogiliste uuringute tollane direktor Harry Wexler vahendit, kuidas "ilma laialdaselt muuta". Ettepanek, ajakirjas avaldatud Teadus, arutas meetodit tohutu hulga auru tootmiseks Põhja-Jäämeres. Ta soovitas, et see kondenseeruks, moodustades piirkonda katva jääpilve, mille eesmärk on vähendada poole võrra soojuskadu. kiirgus Maa pinnalt pooluse ümber." Sellel oleks meie planeedile, nagu me seda teame, suured kliimamuutused. Kuidas seda hüpoteetilise massilist aurupilve saavutada? Lihtne: lõhkades talvel ookeanis kümme 10-megatonnist pommi.

Ütlematagi selge, et Wexleri ettepanekut ei võetud vastu. Kuid 60 aastat hiljem ahvatleb selle taga olev idee – et inimkonnal on jõud ja võib-olla ka moraalne kohustus muuta meie kliimat ülemaailmseks hüvanguks – jätkuvalt teadlasi ja teisi uurijaid.

Erinevus 1958. aasta ja tänase vahel seisneb selles, et 2019. aastal teame kliimamuutuste mõjudest palju rohkem. 1950. aastate lõpus esile kerkinud mured, nagu Charles David Keelingi avastus, et süsinikdioksiidi tase atmosfääris tõuseb, on tänapäeval laialt mõistetavad. Paljudes maailma paikades on kliimamuutuste tagajärjed kahjuks liiga ilmsed, et äärmuslikke ilmastikunähtusi läbi näha.

Süsinikdioksiidi ja muude kasvuhoonegaaside taseme vähendamine atmosfääris on probleem, mis muutub aja jooksul üha kiireloomulisemaks. Isegi kui me ei suurenda aktiivselt ühe inimese kohta väljapumbatava süsinikdioksiidi kogust, maailma kasvav rahvaarv tähendab, et probleem süveneb plahvatuslikult, kui jääme praeguseks muidugi.

Aastal 1800 oli maailma rahvaarv hinnanguliselt 1 miljard inimest. 1900. aastaks oli see arv tõusnud 1,6 miljardini. Täna on see kuskil 7 miljardist põhja pool. Aastaks 2100 võib prognooside kohaselt jõuda 10 miljardini. Seetõttu tuleb süsihappegaasi taset elaniku kohta alandada, lihtsalt selleks, et jääda samale jätkusuutmatule tasemele, kus praegu oleme.

Planeedi ümbertegemine

Üks parimaid geoinseneri kohta kirjutatud raamatuid on Oliver Mortoni oma Planeet ümber tehtud. See algab sellega, et Morton esitab meile kaks küsimust, mis on pannud paljud pidama seda üheks ainsaks elujõuliseks lahenduseks kliimamuutustele.

Esiteks, Morton küsib, kas me usume, et kliimamuutustega seotud riskid väärivad tõsiseltvõetavaid meetmeid nende vähendamiseks? Teiseks, kas me usume, et majanduse süsinikdioksiidi heitkoguste vähendamine nullilähedaseks on meie praeguste meetodite abil tõepoolest väga keeruline? Mõlemale küsimusele "jah" vastamine viib kliimameetmete drastilisema vormini. Sisestage geoinsener.

"Põhjus, miks ma arvan, et maailm peab geoinsenerist paremini aru saama, on see, et isegi kõige optimistlikumad prognoosid dekarboniseerimise kohta ei ole saade näidata dekarboniseerimist, mis hoiab maailma Pariisi kokkuleppega välja pakutud [3,6 kraadi Fahrenheiti] piirides,” ütles Morton Digitalile. Trendid. "Samuti pole selge, kas poliitika, mis võib viia maailma tööstusmajanduse süsiniku vähendamise kõvera esimese poole allapoole, toimib ka teisel poolel. Võib-olla on võimalik meie elektritarbimist vähendada, kuid on palju muid kohti, kus süsinikusisalduse vähendamine võib olla palju raskem. On mõeldav, et see, mida me päikese ja tuule ülimalt teretulnud laienemises näeme, on mingil määral madalal rippuvad viljad. Elektrivõrku on kergem dekarboniseerida kui näiteks terase- või tsemenditehaseid.

Erinevad lähenemisviisid geoinsenerile

Meie planeedi keerulise süsteemi muutmine kõlab raskelt. See on selge. Hea uudis – kui jäämütside sulamist ja veidrate ilmastikunähtuste arvu suurenemist võib kunagi „heaks” pidada – on aga see, et me teame, et seda saab teha. Oleme seda varem teinud. Industrialiseerimine, mis viis meie praeguse kliimamuutuse tasemeni, oli geoinsenerluse vorm, ehkki tahtmatu.

Õnneks pole tänased geotehnilised ettepanekud nii apokalüptilised kui Harry Wexleri meteoroloogiline pommitamiskampaania. Laias laastus jagunevad nad ühte kahest leerist. Esimene on nn päikesekiirguse juhtimine (SRM) või päikese geoinsener: peegeldab osa Päikese energiast tagasi kosmosesse, kompenseerides sellega temperatuuritõusu, mis on põhjustatud kasvuhoonegaaside suurenenud tasemest õhkkond.

Kaks peamist soovitust päikeseenergia geotehnoloogia läbiviimiseks hõlmavad ruumi helkurid päikesevalguse blokeerimiseks enne Maale jõudmist või kasutades stratosfääri aerosoole sisaldab väikeseid peegeldavaid osakesi, mis põrgatavad päikesevalgust atmosfääri ülakihtidest.

Teises nurgas on see, mida nimetatakse kasvuhoonegaaside eemaldamiseks (GGR) või süsiniku geoinseneriks. Selle eesmärk on eemaldada atmosfäärist süsinikdioksiid ja muud kasvuhoonegaasid, imedes selle õhust välja. Seda on võimalik saavutada (muude võimalike meetodite hulgas) suurte puude istutamisega, lisades ookeani toitaineid, et tõmmata atmosfäärist süsihappegaasi, või suurte masinate ehitamine mis eemaldavad välisõhust süsinikdioksiidi ja säilitavad selle.

Praegu on nii seadusloome kui ka rahastamise osas palju rohkem tähelepanu pööratud süsiniku geotehnoloogiale. Näiteks Kanada ettevõte Carbon Engineering lõpetas hiljuti 68 miljoni dollari suuruse aktsiakapitali rahastamise vooru oma tehnoloogia jaoks, mis on kavandatud süsiniku kogumiseks atmosfääris.

Kuigi päikeseenergia geoinsener on iseenesest väga paljutõotav, ei ole sellele antud samu võimalusi. See on tõenäoliselt osaliselt tingitud selliste projektide tohutust mahust. Kliimamuutustega tegelemine võiks aga hõlmata nende kahe lähenemisviisi koos töötamist.

Kas peaksime muretsema?

Nagu iga suurema paradigmat muutva arenduse puhul, on ka geoinsenerluse pärast suur mure. Huvitav on see, et Morton viitab sellele, et mure ulatuslike jõupingutuste pärast kliimamuutuste tagajärgedega võitlemiseks on tegelikult süvenenud, kuna meie teadmised kliimamuutustest on suurenenud.

"Võib-olla arvaksite, et see on intuitiivne," ütles ta. "Võite ette kujutada, et kui inimesed saavad teadlikuks tahtmatute kliimamuutuste mõjudest, otsivad nad võimalusi selle korvamiseks. Kuid ma arvan, et see on täiesti arusaadav ja intuitiivne. Kuna inimesed hakkavad rohkem muretsema selle pärast, mida inimesed kliimaga teevad, väheneb isu seda tahtlikult teha. Seda seetõttu, et nii suur osa kliimat puudutavast diskursusest puudutab ebakindlust ja soovimatuid tagajärgi.

Mõned geotehnoloogiaga seotud probleemid on tõenäoliselt väärarusaamad, näiteks usk, et päikeseenergia geotehnoloogiaga seotud jõupingutusi tuleb lõputult jätkata. Nad ei teeks. Teised on mures, et sellised jõupingutused nagu päikeseenergia geotehnoloogia osutuvad ülemäära kalliks. See ei vasta ka tõele. A Harvardi uuring jõudis hiljuti järeldusele, et osakeste levitamine stratosfääris kliimamuutustega võitlemiseks võib maksta vaid 2 miljardit dollarit aastas praegusest rohelise energia algatustele kulutatavast 500 miljardist dollarist.

Kuid ka muud mured on kehtivad ja väärivad põhjalikumat uurimist. Näiteks a 2018. aasta artikkel, mis avaldati ajakirjas Nature väitis, et päikesekiirte tagasipeegeldamine kosmosesse võib põhjustada laialdast saagikatkestust. See välistaks soojenemise vähenemisest saadava kasu põllumajandusele.

Teadlased on väljendanud ka muret, et geoinsenerlusel võib olla laastav mõju, kuna see muudab mõnes maailma osas sademeid ja tormi; põhjustatud planeedi jahutamisest, hoides samal ajal atmosfääris tohutult kõrget süsinikdioksiidi taset.

Kas meil on aega raisata?

Paljudel nendel juhtudel on žürii endiselt väljas. Üks hiljutine uuring Nature Climate Change lahendas mõningaid võimalikke probleeme.

"Meie uuringus hinnati kliima reageerimist stsenaariumile, kus päikeseenergia geotehnoloogia vähendas CO2 kontsentratsiooni kahekordistumise tõttu soojenemist poole võrra." Peter Irvine, järeldoktor Harvardi ülikoolis John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, rääkis Digital Trendsile. „Leidsime, et soojenemise poole võrra vähendamine vähendas üldist kliimamuutust kõigis vaadeldavates muutujates ligikaudu poole võrra kompenseerida üle 80 protsendi meie globaalse soojenemisega simuleeritud troopiliste tsüklonite intensiivsuse suurenemisest stsenaarium. Samuti testisime, kas see toimus kohalikus mastaabis või suurendas mõnes kohas päikeseenergia geotehnoloogia kliimamuutuste ulatust. Leidsime, et vähem kui 0,5 protsendil kohtadest täheldati vee kättesaadavuse suuremat või äärmuslikku muutust sademeid meie päikese geoinseneri stsenaariumi järgi, kui nad oleksid ilma päikeseta näinud geoinsener.»

Lõppkokkuvõttes on geotehnoloogia endiselt arenev teadus. Küsimusi tuleb esitada esitatud julgete lahenduste kohta, kuid suurim küsimus on see, kui palju aega on meil nende muudatuste elluviimiseks jäänud. Iga kliimamuutuse püüdega kaasnevad kindlasti riskid. Kuid need võivad osutuda ka vajalikeks riskideks.

"Inimesed on tõsiselt mures kogu idee pärast, et võib olla organisatsioon, mis võib kliimaga "jumalat mängida", " ütles Morton. "Jagan seda muret absoluutselt. Kuid ma pean seda tasakaalustama murega selle pärast, et kliimat muudetakse, ilma et keegi sel viisil "jumalat mängiks".

Ülejäänud tõrkeotsingu Earthi vaatamiseks minge sarja kodulehele.

Toimetajate soovitused

• Ma eksisin. E-jalgrattad on nii praktilised, et need on transiidi petukood
• Andmete salvestamine ja määrdunud energia: see, mida Big Techi süsinikuneutraalsed lubadused välja jätavad
• Dr Cecilia Bitz jälgib merejäät, kui see kaob enneolematul tasemel
• Climeworks soovib atmosfääri puhastada hoonesuuruste tolmuimejate pargiga
• Ocean Cleanupi ambitsioonikas plaan vabastada ookean plastjäätmetest