Onderzoek waarschuwt dat koolstofdioxide-verwijderingsmethoden de afname van zuurstof in de zee kunnen verergeren

Methoden om de opname van kooldioxide (CO₂) door de oceaan te verbeteren worden onderzocht om de klimaatcrisis aan te pakken. Echter, sommige van deze benaderingen kunnen de deoxygenatie van de oceaan aanzienlijk verergeren. Het is daarom van essentieel belang om hun potentiële impact op het mariene zuurstofniveau systematisch in overweging te nemen bij het beoordelen van hun geschiktheid.

Een internationaal team van onderzoekers onder leiding van Prof. Dr. Andreas Oschlies van het GEOMAR Helmholtz Centrum voor Oceanografisch Onderzoek in Kiel heeft de impact van methoden voor het verwijderen van kooldioxide uit de oceaan op de wereldwijde zuurstofniveaus in de oceaan geanalyseerd. De bevindingen werden onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Environmental Research Letters.

De opwarming van de aarde is de belangrijkste oorzaak van het dramatische verlies van zuurstof in de oceaan—ongeveer 2% van de zuurstofvoorraad van de oceaan is verloren in de afgelopen decennia, met ernstige ecologische gevolgen die al zichtbaar zijn. Verdere opwarming zal leiden tot nog meer zuurstofverlies. Men zou verwachten dat klimaatmitigatie maatregelen helpen om de afname van zuurstof tegen te gaan. Echter, de nieuwe studie onthult dat veel voorgestelde methoden voor het verwijderen van kooldioxide uit de oceaan (mCDR)—vooral die gebaseerd op biologische processen—de zuurstofverliezen in de oceaan juist kunnen verergeren.

“Wat goed is voor het klimaat is niet automatisch goed voor de oceaan,” zegt Prof. Dr. Oschlies, hoofdauteur van de studie en hoofd van de afdeling Biogeochemische Modellering bij GEOMAR. Samen met een internationaal team dat deel uitmaakt van het UNESCO Global Ocean Oxygen Network (GO2NE), voerde hij een uitgebreide beoordeling uit met behulp van geïdealiseerde wereldwijde modelsimulaties om zowel de directe als indirecte effecten van verschillende mCDR-benaderingen op de oceaanzuurstof te analyseren.

Ocean fertilization en het laten zinken van zeewier als de meest kritische benaderingen

De studie identificeert verschillende biotische mCDR-methoden als bijzonder kritisch—waaronder oceaanbemesting, grootschalige teelt van macroalgen gevolgd door het laten zinken van de biomassa, en kunstmatige opwellings van voedingsrijk diep water. Deze benaderingen houden in dat de productie van fotosynthetische biomassa wordt verhoogd, gevolgd door de afbraak ervan in het oceaaninterieur. Dit remineralisatieproces verbruikt zuurstof—op niveaus die vergelijkbaar zijn met de huidige snelheid van wereldwijde deoxygenatie veroorzaakt door oceaanopwarming.

“Methoden die de biomassa-productie in de oceaan verhogen, en vervolgens leiden tot zuurstofverbruikende afbraak, kunnen niet als onschadelijke klimaatoplossingen worden beschouwd,” zegt Prof. Dr. Oschlies. “Onze modelsimulaties tonen aan dat dergelijke benaderingen een afname van opgelost zuurstof kunnen veroorzaken die 4 tot 40 keer groter is dan de zuurstofwinst die verwacht wordt door verminderde wereldwijde opwarming.”

Daarentegen lijken geochemische mCDR-benaderingen die geen voedingsstoffen toevoegen—zoals het verhogen van de alkaliteit van de oceaan door toevoeging van alkalische stoffen op basis van kalksteen—minimale effecten te hebben op de zuurstofniveaus in de oceaan en zijn zij vergelijkbaar met het simpelweg verminderen van CO₂-emissies.

Onder de onderzochte methoden resulteerde alleen grootschalige teelt van macroalgen met biomassa-oogst (d.w.z. verwijdering uit de oceaan) in een algehele toename van de zuurstofniveaus in de oceaan. In dit geval wordt er geen extra zuurstof verbruikt binnen het mariene milieu, en de verwijdering van voedingsstoffen beperkt het zuurstofverbruik elders. Modelresultaten suggereren dat als deze aanpak op voldoende schaal wordt toegepast, het zelfs eerdere zuurstofverliezen zou kunnen omkeren—met een potentieel voor 10 keer meer zuurstof dan er in een eeuw verloren is gegaan door klimaatverandering. Echter, hier is het de verwijdering van voedingsstoffen die de biologische productiviteit in de oceaan negatief zou beïnvloeden.

Oproep tot systematische monitoring van oceaanzuurstof

Gezien deze bevindingen pleiten de auteurs voor een verplichte opname van zuurstofmetingen in al het toekomstige onderzoek en de implementatie van mCDR-methoden. “De oceaan is een complex systeem dat al onder zware druk staat,” zegt Prof. Dr. Oschlies. “Als we ingrijpen met grootschalige maatregelen, moeten we ervoor zorgen dat, ongeacht hoe goed onze bedoelingen zijn, we de mariene milieuomstandigheden die essentieel zijn voor het leven in de oceaan niet verder bedreigen.”

Kooldioxideverwijdering als onderdeel van de klimaatstrategie

Zelfs met ambitieuze klimaatbeleid wordt verwacht dat Duitsland in de komende drie decennia 10% tot 20% van de huidige niveaus van broeikasgassen zal uitstoten—wat de wereldwijde opwarming blijft aandrijven. Kooldioxideverwijdering (CDR) wordt daarom overwogen om te helpen bij het bereiken van netto nul-emissies. De oceaan speelt een sleutelrol in de wereldwijde koolstofcyclus dankzij zijn natuurlijke CO₂-opname en enorme opslagcapaciteit. Echter, deze processen vinden doorgaans plaats over lange tijdschalen. Methoden voor het verwijderen van kooldioxide uit de oceaan (mCDR) zijn erop gericht deze natuurlijke processen te versnellen, en daarmee de opnamecapaciteit van koolstof door de oceaan te vergroten.