Круговорот углерода в природе

На прошлой неделе группа геоинженеров встретилась в Гамбурге для обсуждения того, что на первый взгляд кажется очень привлекательной идеей: поглотить антропогенные выбросы углерода с помощью одних лишь камней и воды. Речь идёт о том, чтобы раскрошить определённые породы и сбросить порошок в море или развеять его по суше. Конференция объявлена успешной, но до реализации этого проекта ещё очень далеко. Выветривание (проще говоря, разрушение) горных пород — чрезвычайно важная, но очень медленная составляющая круговорота углерода в природе. Естественная эрозия приводит к запиранию атмосферного углекислого газа в камне посредством химических реакций между воздухом и такими широко распространёнными минералами, как силикаты. Например, когда богатый магнием оливин (этот минерал особенно интересует геоинженеров) реагирует с CO2 и водой при естественных условиях, получаются карбонат магния и кремниевая кислота, и тем самым углерод удаляется из воздуха и запасается в породе.

Некоторые ученые полагают, что этим естественным процессом имеет смысл воспользоваться для частичного отвода углекислого газа, произведённого человеком. По их мнению, оливин можно производить в промышленных масштабах, размалывать и рассеивать над сушей и морем, ускоряя тем самым химические реакции и удаляя в больших количествах CO2 из атмосферы. Теоретически всё верно, однако с практической точки зрения почти невыполнимо: по неприлично приблизительным расчётам, для компенсирования 30% мировых выбросов CO2 (по данным на 1990 год) придётся ежегодно распространять 5 Гт оливина. На неофициальной встрече два десятка специалистов обсудили недавние исследования в данной области и попытались суммировать и скоординировать будущую работу — например, согласились стандартизировать эксперименты. Йенс Хартман, специалист по геологическим циклам и секвестрации углерода из Гамбургского университета (ФРГ), положительно оценивает результат беседы: «Теперь мы знаем, что мы — сообщество». Впервые учёным удалось договориться об организованном подходе к проблеме. Как указывает г-н Хартман, люди не первое десятилетие эксплуатируют выветривание горных пород в своих целях: например, оливин, пироксены и серпентины используются в качестве удобрений. «Вопрос в том, удастся ли нам оптимизировать уже существующие промышленные процессы и переместить их в новую область», — поясняет учёный. Прежде чем оливин станет удобрением, его точно нужно тщательно раскрошить, дабы максимизировать реакцию с углеродом. Геохимик Олаф Схёйлинг из Утрехтского университета (Нидерланды) предлагает раскладывать крупные зёрна оливина на пляжах, куда время от времени накатывает высокая волна. Прибой, по его словам, сам сотрёт зёрна в порошок. Однако всё это теория. На самом деле совершенно неясно, каких показателей выветривания удастся достичь, распространяя оливин и другие породы на суше и в море. Отсюда неясность с тем, сколько нужно породы для компенсации выбросов углерода, как много времени уйдёт на работу, какова стоимость всего этого и имеет ли смысл заниматься этим с точки зрения расхода энергии. В теории один килограмм оливина изолирует примерно один килограмм CO2, но до боли медленно. К тому же фактическая эффективность секвестрации будет намного ниже 100% из-за расхода энергии (и, соответственно, выбросов углерода) при размоле и транспортировке пород. Есть опасение, что в результате будет выделено больше углерода, чем съедено.

Морской бентический эколог Франсеск Монтсеррат из Королевского института морских исследований (Нидерланды) — один из немногих, кто пытается всё вышесказанное рассчитать (не стоит надеяться на государственное финансирование без конкретных цифр на руках). С помощью маленьких баков он изучает выветривание оливина в различных условиях (включая воздействие червей, живущих в песчаном осадке и поедающих его). Эти эксперименты должны, в частности, проверить предположение о том, что черви, поедая оливин, ломают корку, образующуюся на поверхности минерала и замедляющую процесс эрозии. «Результаты хорошие, перспективные, но ещё очень много неизвестных», — отмечает г-н Монтсеррат. Даже сторонники этого геоинженерного метода признают его рискованность. Оливин может содержать токсичные тяжёлые металлы (никель и пр.). Размолотая порода становится пылью, которая вредна для человека. Сброс оливина в море может привести к изменению pH-фактора воды, и хотя, с одной стороны, это помогло бы в борьбе с подкислением океана, с другой стороны, изменение среды обитания непредсказуемым образом скажется на самочувствии местных организмов. Фил Ренфорт, специалист по минералам и секвестрации углерода из Оксфордского университета (Великобритания), поясняет, что данный метод, разумеется, не панацея. Скорее всего, хранение углерода под землёй — более эффективный способ справиться с выбросами, но не стоит складывать яйца в одну корзину.