مزارع جلبک‌دریایی ترفندِ جذب کربن؛ راهبرد دانشمندان برای توقف تغییر اقلیم

به گزارش گروه علم و آموزش ایرنا از ساینس، آب‌های کانال سانتا باربارا در کالیفرنیا جایی است که جلبک‌های دریایی آنجا شکوفا می شوند. گروه‌هایی از دلفین‌های بینی بطری از میان امواج عبور می‌کنند. یک نهنگ برای زمان کوتاهی روی آب می‌آید و اقیانوس در نتیجه وجود فیتوپلانکتون‌ها به رنگ سبز در آمده است و در یک کلام زندگی در دریا جریان دارد.

با این حال زمانی که کریستن دیویس اقیانوس شناس فیزیکی دانشگاه استنفورد، پس از بازدید از یک مزرعه آزمایشی بزرگ کتانجک (Macrocystis pyrifera) یا کلپ (اشنه دریایی نوعی جلبک بزرگ) به بالا می‌آید، خبری که با خودش آورده است امیدوارکننده نیست. او با لحنی حاکی از اینکه کتانجک شکوفا نشده است می‌گوید: آنها تلاش می‌کنند رشد کنند.

دیویس برای مطالعه مزایا و خطرهای بالقوه یک ایده جنجالی به آنجا رفته است: پرورش جلبک‌های دریایی برای مبارزه با تغییرات آب و هوایی. این مفهوم شور و شوقی میان کارآفرینان، بشردوستان و برخی دانشمندان ایجاد کرده است. طرح آنها این است که مزارع بزرگی از جلبک‌های دریایی شناور در اقیانوس ایجاد و در آنجا گیاهانی مانند کتانجک پرورش داده شوند. سپس (این مزارع) هزاران متر به پایین یعنی کف اقیانوس غرق شوند و به این شکل کربن را برای قرن‌ها مدفون سازند.

شرکت‌هایی که دنبال تغذیه بازار رو به رشد اعتبارات کربنی (واژه‌ای که نشان‌دهنده هر نوع مجوز یا گواهی قابل معامله برای خروج یک تن دی‌اکسید کربن یا هر نوع گاز گلخانه‌ای دیگر با حجمی معادل یک تن دی‌اکسید کربن) باشد. راهبردهای مختلفی را ایجاد کرده اند. یکی از این شرکت‌ها پیشنهاد قرار دادن تخم جلبک‌ها در گویچه‌ها و سپس شناور کردن آنها و غرق کردن آنها را داد. یک شرکت دیگر قصد کاشت و غرق کردن خزه‌های قهوه‌ای یا سارگاسم را دارد که یکی از جلبک‌های دریایی گرمسیری است. شرکت دیگری هم می‌گوید اقدام به برداشت کتانجک از مزارع زیرآبی خواهد کرد و سپس زیست‌توده (بیوماس) را به معادل زغال چوب تبدیل خواهد کرد که قابل استفاده به عنوان کود برای مزارع کشاورزی است.

آیا جلبک‌های دریایی برای جذب کربن مفید هستند؟

اما این راهبرد با سوالات مهم بی‌پاسخی رو بروست؛ از جمله درباره اینکه در کل چقدر کربن می‌توانند جذب کنند، همچنین سوالاتی درباره تاثیرات بالقوه آن بر زیست‌بوم و امکان بقا و رشد جلبک‌های ساحلی داخل اقیانوس وجود دارد. یک کمیته آکادمی ملی علوم و مهندسی در سال ۲۰۲۳، حدود ۲۳۵ میلیون دلار برای مطالعه این رویکرد اختصاص داد. یک گروه دیگر از دانشمندان نیز ۱ میلیارد دلار در این زمینه صرف کرد.

در همین حال برخی دانشمندان اقیانوسی خواستار ایجاد وقفه‌ای در این کارها شده‌ و می‌گویند که این اقدامات بعید است که مطابق وعده‌ها کار کنند و همچنین تهدید خراب یا مختل کردن اکوسیستم‌های اقیانوس را هم به همراه دارند. کریستوفر هرد فیزیولوژیست حوزه کربن‌های جلبک‌های دریایی در دانشگاه تاسمانیا و مولف اصلی نامه ماه مارس (اسفند/ فروردین) در نشریه یک زمین خواستار ممنوعیت می‌گوید: به گمان من این کار مسخره و نادرست است و باور ندارمتاثیری بر آب و هوا داشته باشد.

برخی دیگر نیز شک دارند اما برای بررسی دقیق گزینه‌های مطرح شده در زمینه جذب یا محبوس‌ کردن کربن پیش از تمام شدن وقت برای مهار گرمایش زمین احساس می‌کنند زمان رو به اتمام است. دیویس در این زمینه گفت: دنیایی از تردید و نااطمینانی وجود دارد؛ اما به نظرم زود است که بگوییم گزینه جلبک‌های دریایی راه حل خوبی نیست.

جنگل‌هایی از بیش از ۱۲ نوع گونه کتانجک در آب‌های کم عمق ساحلی در طول تقریبا یک‌سوم از خطوط ساحلی در جهان رشد می‌کنند. این اشکال عظیم جلبک و خزه، کربن‌ خوارهایی با رشد سریع هستند و از حیث مقدار زیست‌توده‌ای که هر کیلومتر مربع تولید می‌کنند رقیب جنگل‌های بارانی محسوب می‌شود. کتانجک‌ها یا جلبک‌های غول‌آسا در کالیفرنیا می‌توانند ظرف مدت چند ماه از بذرهای میکروسکوپی به برگ‌های باریک تا حد ده‌ها متر تبدیل شوند.

ناجی آب و هوا

برخی شرکت‌ها برای کمک به حل بحران آب و هوایی خواستار ایجاد مزارع بزرگ جلبک دریایی داخل اقیانوس هستند؛ طوری که بتوانند بدون مصرف آب شیرین یا خاک، دی‌اکسید کربن را از اتمسفر جذب کنند. کربن جذب و محبوس شده در این جلبک‌ها سپس به کف اقیانوس برده می‌شود. افراد بدبین می‌گویند این فرایند ممکن است در حد تصورات مطرح شده کربن را جذب نکند و بی‌نظمی زیادی در زیست‌بوم ایجاد کند.

طرفداران استفاده از جلبک‌های دریایی برای جذب و محبوس کردن کربن پیشنهاد می‌کنند باید از این چرخه رشد سریع همانند ایده کاشت درختان با رشد سریع برای جذب کربن استفاده کرد. درختان روی خشکی، دی‌اکسید کربن را از هوا جذب کرده و آن را به چوب، برگ و ریشه تبدیل می‌کنند. اگر درختان ریشه‌کن شده و به کف دریا برده شوند، بخش زیادی از کربن نیز با آنها می‌رود اما مساله در ارتباط با جلبک‌های دریایی تا این حد روشن نیست.

جلبک‌های دریایی بر خلاف درختان، کربن خود را از آب جذب می‌کنند و تاثیر مستقیمی بر سطح گاز موجود در اتمسفر ندارند. این انتقال هوا به آب زمانی روی می‌دهد که آب اقیانوس خالی شده از کربن توسط جلبک‌های دریایی روی سطح می‌ماند. در آنجا می‌تواند با اتمسفر تراکنش داشته باشد و دی‌اکسید کربن را به درون اقیانوس بکشاند تا تعادلی بین هوا و آب ایجاد کند.

با این حال هیچ تضمینی وجود ندارد که این آب کم‌کربن برای مدت به اندازه طولانی در نزدیک سطح باقی بماند تا مرحله مهم تعادل‌سازی روی دهد. این آب بر اثر جریان‌های اقیانوسی ممکن است به عمق‌ پایین‌تر برود و مدت دهه‌ها یا قرن‌ها آنجا دور از تماس با هوا باقی بماند.

کریستوفر هرد در این زمینه گفت: صرف اینکه کربن در کتانجک ذخیره می‌شود به این معنی نیست که کربن از اتمسفر خارج می‌شود.

ضمن اینکه تحقیقات نشان داده جلبک‌های دریایی مانند کتانجک یک شناور استاتیک مملو از دی‌اکسید کربن نیست؛ بلکه نشتی داشته و حین اینکه پوسیده می‌شود کربن را خارج می‌کند. پیش از آنکه هر صنعتی بتواند مدعی کسب اعتبار برای ذخیره کربن در جلبک دریایی شود باید این نشت کربن هم در نظر گرفته شود.

اما برخی آزمایش‌ها نشان داده جلبک‌های کتانجک آنطور که پیش از این تصور می‌شده قهرمان حبس جذب و محبوس کردن کربن نیستند و پس از ۵۰ روز شروع به از دست دادن کربن بیشتری می‌کنند. با وجود این، حتی اگر کربن حل شده از نوعی بود که صرفا در آب باقی می‌ماند و تجزیه نمی‌شد باز خبر خوبی برای آب و هوا بود؛ اما آزمایش‌ها حاکی است تا حد ۸۰ درصد از این کربن محلول در آب حاوی کربوهیدرات است که باکتری‌های دوست دارند آنها را بخورند و این کار هم دی ‌اکسید کربن آزاد می‌کند.

برآوردهای اقیانوس‌شناس‌ها نشان داده که حدود یک میلیون کیلومتر مربع از مزارع جلبک دریایی (در حد وسعت تگزاس و نیومکزیکو) برای کاشت و رشد مقدار کافی جلبک برای محبوس کردن ۱ گیگاتن دی‌اکسید کربن در سال لازم است. این کار به معنی غرق کردن تا حد ۱۰ میلیارد تن جلبک دریایی در هر سال است. برخی کارشناسان در خصوص تاثیرات چنین برنامه‌ای بر زیست‌بوم‌های اعماق اقیانوس ابزار نگرانی می‌کنند.

درست است که تکه‌هایی از جلبک‌های دریایی به طور طبیعی به کف اقیانوس می‌رسند؛ اما آنها به طور گسترده‌ای پراکنده هستند. اضافه کردن مقادیر عظیمی از آنها به شکل متمرکز می‌تواند محرک رشد میکروبی و تخلیه اکسیژن آب باشد هر چند تحقیقات کمی در این خصوص انجام شده و معلوم نیست در عمل چه اتفاقی روی خواهد داد. اکنون محققان در حال انجام آزمایش‌هایی برای مشخص کردن جزئیات مساله هستند. دانشمندان همچنین علاقمند هستند بدانند در صورت تجمیع جلبک‌های دریایی در مکانی که طبیعی رشد نمی‌کنند، چه روی خواهد داد.

برخی محققان هم به کاشت خزه‌های قهوه‌ای یا سارگاسم علاقه دارند؛ نوعی جلبک دریایی که در بهار و تابستان بخش‌هایی از اقیانوس اطلس مرکزی را می‌پوشاند و در محیط‌های فقیر از آهن مقاوم‌تر است.

شرکت انگلیسی سی‌فیلد سولوشنز در سال ۲۰۲۳ آزمایش‌هایی را برای کاشت این نوع جلبک دریایی انجام داد و در ماه‌های آینده نیز قصد آزمایش‌های بیشتری را دارد. هدف نهایی این شرکت ایجاد تکه (patch) بزرگی از سارگاسم در اقیانوس اطلس جنوبی است. اما این شرکت همانند سایر راهبردهای جلبک دریایی باید بر چالش‌هایی غلبه کند از جمله اینکه چگونه باید کربن اضافه‌ای را که از اتمسفر خارج می‌کند اندازه گیری کند.

محققان دست‌اندرکار این مطالعات می‌گویند تحقیقات بیشتری باید انجام شود پیش از آنکه اعتبارات کربنی بتواند به فروش برسد. با این حال شرکت‌های دیگری نیز در جست و جوی راهکارهایی برای پرورش و فروش جلبک‌های دریایی برای مصارف غذایی، تغذیه حیوانات و لوازم آرایشی هستند.