Künstliche Nanopartikel könnten dazu beitragen, überschüssiges Kohlendioxid sicher und wirtschaftlich in unseren Ozeanen zu speichern

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Die Aussaat der Ozeane mit Düngemitteln im Nanomaßstab könnte eine dringend benötigte, erhebliche Kohlenstoffsenke schaffen. Bildnachweis: Stephanie König | Nationales Labor des pazifischen Nordwestens

Die dringende Notwendigkeit, überschüssiges Kohlendioxid aus der Umwelt der Erde zu entfernen, könnte laut einem internationalen Forschungsteam unter der Leitung von Michael Hochella vom Pacific Northwest National Laboratory des Energieministeriums die Anwerbung einiger der kleinsten Bewohner unseres Planeten beinhalten.

Hochella und seine Kollegen untersuchten das wissenschaftliche Beweise zur Aussaat der Ozeane mit eisenreichen künstlichen Düngemittelpartikeln in der Nähe von Meeresplankton. Das Ziel wäre, Phytoplankton, mikroskopisch kleine Pflanzen, die ein wichtiger Bestandteil des Meeresökosystems sind, zu füttern, um das Wachstum zu fördern und Kohlendioxid (CO₂) Aufnahme. Der Analyseartikel erscheint in der Zeitschrift Natur Nanotechnologie.

"Die Idee ist, bestehende Prozesse zu erweitern", sagte Hochella, ein Labormitarbeiter am Pacific Northwest National Laboratory. „Der Mensch hat das Land jahrhundertelang gedüngt, um Getreide anzubauen. Wir können lernen, die Ozeane verantwortungsvoll zu düngen.“

In der Natur gelangen Nährstoffe vom Land durch Flüsse und aufgewirbelten Staub in die Ozeane, um Plankton zu düngen. Das Forschungsteam schlägt vor, diesen natürlichen Prozess einen Schritt weiter zu bringen, um überschüssiges CO zu entfernen₂ durch den Ozean. Sie untersuchten Beweise, die darauf hindeuten, dass das Hinzufügen spezifischer Kombinationen sorgfältig entwickelter Materialien die Ozeane effektiv düngen und Phytoplankton ermutigen könnte, als Kohlenstoffsenke zu fungieren.

Die Organismen würden Kohlenstoff in großen Mengen aufnehmen. Wenn sie dann sterben, würden sie tief in den Ozean sinken und den überschüssigen Kohlenstoff mit sich nehmen. Wissenschaftler sagen, diese vorgeschlagene Befruchtung würde einfach eine beschleunigen Natürlicher Prozess das Kohlenstoff bereits sicher in einer Form bindet, die es für Tausende von Jahren aus der Atmosphäre entfernen könnte.

„An diesem Punkt ist die Zeit von entscheidender Bedeutung“, sagte Hochella. „Um steigende Temperaturen zu bekämpfen, müssen wir CO reduzieren₂ Ebenen im globalen Maßstab. Wir prüfen alle unsere Optionen, einschließlich der Nutzung der Ozeane als CO₂ sinken, gibt uns die beste Chance, den Planeten abzukühlen.“

Erkenntnisse aus der Literatur ziehen

In ihrer Analyse argumentieren die Forscher, dass technisch hergestellte Nanopartikel mehrere attraktive Eigenschaften bieten. Sie könnten hochgradig kontrolliert und speziell auf verschiedene Ozeanumgebungen abgestimmt werden. Oberflächenbeschichtungen könnten den Partikeln helfen, sich an Plankton anzulagern. Einige Partikel haben auch lichtabsorbierende Eigenschaften, wodurch Plankton mehr CO verbrauchen und nutzen kann₂.

Der allgemeine Ansatz könnte auch abgestimmt werden, um die Bedürfnisse spezifischer zu erfüllen Ozean Umgebungen. Beispielsweise könnte eine Region am meisten von Partikeln auf Eisenbasis profitieren, während Partikel auf Siliziumbasis woanders am effektivsten sein könnten, sagen sie.

Die Analyse der Forscher von 123 veröffentlichten Studien zeigte, dass zahlreiche ungiftige Metall-Sauerstoff-Materialien das Planktonwachstum sicher fördern könnten. Die Stabilität, der Überfluss auf der Erde und die einfache Herstellung dieser Materialien machen sie zu praktikablen Optionen als Planktondünger, argumentieren sie.

Das Team analysierte auch die Kosten für die Erstellung und Verteilung verschiedener Partikel. Das Verfahren wäre zwar wesentlich teurer als das Hinzufügen von nicht technisch hergestellten Materialien, aber auch wesentlich effektiver.

Weitere Informationen: Peyman Babakhani et al, Potenzielle Verwendung von technisch hergestellten Nanopartikeln in der Ozeandüngung für die großflächige Entfernung von atmosphärischem Kohlendioxid, Natur Nanotechnologie (2022). DOI: 10.1038/s41565-022--01226-w

Zeitung: Natur Nanotechnologie

Bildquelle Pacific Northwest National Laboratory

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