I takt med att samhället brottas med klimatförändringarnas allt hårdare konsekvenser, ser beslutsfattare i allt större utsträckning till koldioxidavlägsnande som ett nödvändigt komplement till utsläppsminskningar. En av de strategier som fått mest uppmärksamhet är idén att gödsla delar av havet med järn för att stimulera tillväxten av växtplankton.

Ett team av forskare från Bigelow Laboratory har utvecklat en matematisk modell som uppskattar de potentiella kostnaderna för att genomföra storskalig järngödsling med antingen flyg eller fartyg. De fokuserar på de oceanografiska parametrarna som sannolikt kommer att avgöra effektiviteten av strategin, och hittar en nästan 100-faldig skillnad i kostnad mellan de bästa och värsta scenarierna.

Dessutom fann forskarna att järnleverans med flyg, vilket inte har övervägts allmänt, kan vara mer kostnadseffektivt än fartygsleverans, men också att verifiera att kol fixeras i djuphavet på lång sikt och övervaka miljöpåverkan kan lägga till höga kostnader.

Deras resultat, publicerade nyligen i tidskriften Earth's Future , kommer att hjälpa forskare att identifiera de största osäkerheterna med att göra järngödsling i havet – och deras kostnader.

"Den främsta anledningen till att skapa denna kostnadsmodell var inte att ta reda på ekonomin med järnbefruktning exakt", säger seniorforskare och huvudförfattare David Emerson. "Det var för att visa hur kostnaden varierade baserat på osäkerheten i alla de olika oceanografiska aspekterna, inklusive de mindre uppenbara, som måste beaktas."

Järngödsling, liksom flera andra marina koldioxidavlägsningsstrategier, är tänkt att förbättra en naturlig process. Minimal tillgång på järn är den primära begränsande faktorn för tillväxt av växtplankton i nästan en tredjedel av havet, inklusive det stora södra havet.

När till och med en relativt liten mängd av näringsämnet tillförs dessa ekosystem – antingen genom naturliga eller artificiella processer – stimulerar det blomning av växtplankton. Dessa organismer absorberar koldioxid löst i havet från luften och, när de dör, kan de sjunka ner den till havsbotten under överskådlig framtid.

Kostnaden för att förbättra denna process i stor skala beror till stor del på dess effektivitet i termer av hur mycket kol som kommer till djuphavet och stannar där.

"Vi kan med tillförsikt gå ut och skapa en växtplanktonblomning med järn, men frågan är hur mycket av kolet som faktiskt hamnar på att exporteras till havet, inte bara över dagar och veckor utan över år och decennier", säger seniorforskaren Ben Ben. Twining, medförfattare till studien.

Teamet byggde sin ekonomiska modell som antog en rad möjliga effektivitetsvinster vid varje steg i processen, med olika uppskattningar av hur mycket kol som kan tas upp av växtplankton, hur mycket som omvandlas tillbaka till koldioxid och återutsläpps och hur mycket sjunker till det djupa havet.

De undersökte också möjligheten att mikrober som skulle livnära sig på allt detta nya växtmaterial kunde producera lustgas, en mycket mer potent växthusgas. Utöver det tar modellen hänsyn till några av de logistiska kostnaderna, från produktion och bearbetning av järnet till drift av ett flygplan eller ett fartyg till utsäde och övervakning av den resulterande blomningen.

Osäkerheten i hur havet skulle reagera på järngödsling och hur biologiskt effektiv processen skulle bli resulterade i ett enormt prisintervall, från så lite som 7 dollar per ton kol som avlägsnats till 1 500 dollar per ton. När kostnaderna för verifiering ingår, kan det öka dollarn per ton kostnad ytterligare tre till fyra gånger.

Forskarna varnar för att de exakta siffrorna som modellen producerar, vid denna tidpunkt, fortfarande bara är bästa uppskattningar, men de är användbara för att sätta konkreta värden på osäkerheterna i processen. För det ändamålet betonar modellen behovet av mer forskning, särskilt om hur "permanent" detta är som en potentiell lösning och riskerna med att producera ytterligare växthusgaser. Den understryker också behovet av mer information om verifieringsmetoder och luftleverans.

"Det verkliga värdet av detta arbete är inte de exakta siffrorna vi kom fram till utan hur det belyser var de största osäkerheterna finns," sa Twining. "Modeller är användbara, inte för att de ger dig ett exakt svar, utan för att de ger dig ett ramverk för att ta reda på vad du behöver arbeta med härnäst."

Mer information: David Emerson et al, En kostnadsmodell för järngödsling i havet som ett medel för avlägsnande av koldioxid som jämför fartygs- och flygbaserad leverans och uppskattningar av verifieringskostnader, Jordens framtid (2024). DOI:10.1029/2023EF003732

Journalinformation: Jordens framtid

Tillhandahålls av Bigelow Laboratory for Ocean Sciences