Международная группа ученых во главе с исследователями из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства энергетики США предложила новый способ удаления избытка углекислого газа из атмосферы Земли. Он основан на «засеивании» океана наночастицами, содержащими удобрения, чтобы ускорить фотосинтез у фитопланктона. Статья специалистов опубликована в журнале Nature Nanotechnology.
В природе питательные вещества попадают в моря и океаны через речной ил, а также за счет осаждения частиц в атмосфере. Ученые предложили усилить этот естественный процесс, чтобы увеличить количество фотосинтезирующего фитопланктона, поглощающего СО2 и фиксирующего его в своей биомассе. Однако искусственное удобрение океана, например, с использованием сульфата железа, оказалось менее эффективным из-за низкой биодоступности минеральных элементов. Кроме того, большая часть произведенной биомассы не опускается на дно океана, что должно быть важно для долговременной изоляции углерода.
Специалисты проанализировали 123 научные работы, чтобы оценить эффект от потенциального применения инженерных наночастиц (ENP), несущих в себе удобрения для одноклеточных водорослей. Оказалось, что некоторые ENP позволяют решить проблемы, связанные с традиционными методами удобрения океана. Они также способны усиливать рост фитопланктона при концентрациях ниже тех, которые могут стать токсичными для морских экосистем. При использовании наночастиц уменьшается степень агрегации молекул минеральных веществ в крупные частицы, которые уходят из фотической (освещенной) зоны и больше не доступны для усвоения фитопланктоном.
Согласно оценкам, чистое улавливание CO2 возможно для наночастиц из железа, SiO2 и Al2O3, однако стоимость этого метода будет в 2-5 раз выше, чем при обычном удобрении. В то же время повышенная эффективность улавливания углерода, уходящего из цикла на сотни лет, снизит эти затраты.
Инженерные наночастицы обладают многими полезными свойствами. Во-первых, их можно строго контролировать и специально настраивать для различных условий океана. Различные поверхностные покрытия могут способствовать прикреплению частиц к планктону. Некоторые частицы также обладают светопоглощающими свойствами, что позволяет водорослям эффективнее улавливать свет и поглощать больше CO2.
