Os cientistas imaginam uma ‘Internet do oceano’, com sensores e veículos autônomos que podem explorar as profundezas do mar e monitorar seus sinais vitais.

Nas profundezas da superfície do oceano, a luz desvanece-se numa zona crepuscular onde baleias e peixes migram e algas mortas e zooplâncton chovem de cima.Este é o coração da bomba de carbono do oceano, parte dos processos naturais dos oceanos que capturam cerca de um terço de todo o dióxido de carbono produzido pelo homem e o afundam no mar profundo, onde permanece durante centenas de anos.

Pode haver formas de melhorar estes processos para que o oceano retire mais carbono da atmosfera e ajude a abrandar as alterações climáticas.No entanto, pouco se sabe sobre as consequências.

Pedro de Menocal, um paleoclimatologista marinho e diretor do Woods Hole Oceanographic Institution, discutiu a remoção de dióxido de carbono dos oceanos em um recente TEDxBoston: Administração Planetária evento.Nesta entrevista, ele aprofunda os riscos e benefícios da intervenção humana e descreve um plano ambicioso para construir uma vasta rede de monitorização de sensores autónomos no oceano para ajudar a humanidade a compreender o impacto.

Primeiro, o que é a remoção de dióxido de carbono dos oceanos e como funciona na natureza?

O oceano é como uma grande bebida gaseificada.Embora não efervesça, tem cerca de 50 vezes mais carbono do que a atmosfera.Então, para retirar carbono da atmosfera e armazená-lo em algum lugar onde não continue a aquecer o planeta, o oceano é o único maior lugar onde pode ir.

A remoção de dióxido de carbono dos oceanos, ou CDR dos oceanos, utiliza a capacidade natural do oceano de absorver carbono em grande escala e amplifica-o.

O carbono chega ao oceano vindo da atmosfera de duas maneiras.

Na primeira, o ar se dissolve na superfície do oceano.Os ventos e as ondas quebrando misturam-no até cerca de 800 metros superiores e, como a água do mar é ligeiramente alcalina, o dióxido de carbono é absorvido pelo oceano.

A segunda envolve a bomba biológica.O oceano é um meio vivo – tem algas, peixes e baleias, e quando esse material orgânico é comido ou morre, é reciclado.Chove através do oceano e segue para a zona crepuscular do oceano, um nível em torno de 650 a 3.300 pés (cerca de 200 a 1.000 metros) de profundidade.

A zona crepuscular do oceano sustenta a atividade biológica nos oceanos.É o “solo” do oceano onde o carbono orgânico e os nutrientes se acumulam e são reciclados pelos micróbios.É também o lar da maior migração animal do planeta.Todos os dias, trilhões de peixes e outros organismos migram das profundezas para a superfície para se alimentarem de plâncton e uns dos outros, e voltam para baixo, agindo como uma grande bomba de carbono que captura o carbono da superfície e o envia para as profundezas dos oceanos, onde é transportado. é armazenado longe da atmosfera.

Por que o CDR oceânico está chamando tanta atenção agora?

A frase mais chocante que li em minha carreira foi no Sexto Relatório de Avaliação do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas, lançado em 2021.Afirmou que atrasámos durante tanto tempo a acção sobre as alterações climáticas que a remoção do dióxido de carbono da atmosfera é agora necessária para que todas as vias possam conter o aquecimento global. abaixo de 1,5 graus Celsius (2,7°F).Além disso, os impactos das alterações climáticas tornam-se cada vez mais perigosos e imprevisíveis.

Devido ao seu volume e potencial de armazenamento de carbono, o oceano é realmente a única flecha na nossa aljava que tem a capacidade de absorver e armazenar carbono na escala e na urgência exigidas.

Um 2022 relatório das academias nacionais delineou uma estratégia de pesquisa para a remoção de dióxido de carbono dos oceanos.Os três métodos mais promissores exploram formas de melhorar a capacidade natural do oceano de absorver mais carbono.

O primeiro é aumento da alcalinidade oceânica.Os oceanos são salgados – são naturalmente alcalinos, com uma pH de cerca de 8,1.O aumento da alcalinidade através da dissolução de certas rochas e minerais em pó torna o oceano uma esponja química para o CO2 atmosférico.

Um segundo método adiciona micronutrientes à superfície do oceano, especialmente ferro solúvel.Quantidades muito pequenas de ferro solúvel pode estimular maior produtividade, ou crescimento de algas, que impulsiona uma bomba biológica mais vigorosa.Mais de uma dúzia desses experimentos foram feitos, então sabemos que funciona.

O terceiro é talvez o mais fácil de entender – cultivar algas no oceano, que captura carbono na superfície por meio da fotossíntese, depois o empacota e afunda nas profundezas do oceano.

Mas todos esses métodos têm desvantagens para uso em larga escala, incluindo custo e consequências imprevistas.

Não estou defendendo nenhuma dessas opções, nem a CDR oceânica em geral.Mas acredito que é essencial acelerar a investigação para compreender os impactos destes métodos.O oceano é essencial para tudo de que os humanos dependem – comida, água, abrigo, colheitas, estabilidade climática.É o pulmões do planeta.Portanto, precisamos de saber se estas tecnologias baseadas nos oceanos para reduzir o dióxido de carbono e os riscos climáticos são viáveis, seguras e escaláveis.

Você falou sobre a construção de uma “internet do oceano” para monitorar as mudanças ali.O que isso envolveria?

O oceano está a mudar rapidamente e é a maior engrenagem do motor climático da Terra, mas quase não temos observações do subsolo do oceano para compreender como estas mudanças estão a afectar as coisas que nos interessam.Estamos basicamente voando às cegas em um momento em que mais precisamos de observações.Além disso, se experimentássemos qualquer uma destas tecnologias de remoção de carbono em qualquer escala neste momento, não seríamos capazes de medir ou verificar a sua eficácia ou avaliar os impactos na saúde e nos ecossistemas dos oceanos.

Então, estamos liderando uma iniciativa no Woods Hole Oceanographic Institution para construir o a primeira internet do mundo para o oceano, chamado de Rede de sinais vitais do oceano.É uma grande rede de amarrações e sensores que fornece olhos 4D sobre os oceanos – sendo a quarta dimensão o tempo – que estão sempre ligados, sempre conectados para monitorizar estes processos de ciclagem de carbono e a saúde dos oceanos.

Neste momento, há cerca de um sensor oceânico no programa global Argo para cada pedaço de oceano do tamanho do Texas.Eles sobem e descem como pula-pulas, medindo principalmente temperatura e salinidade.

Nós imaginamos um hub central no meio de uma bacia oceânica onde uma densa rede de planadores inteligentes e veículos autónomos mede as propriedades dos oceanos, incluindo o carbono e outros sinais vitais da saúde dos oceanos e do planeta.Esses veículos podem atracar, repotenciar, fazer upload dos dados coletados e sair para coletar mais.Os veículos partilhariam informações e tomariam decisões inteligentes de amostragem à medida que medem a química, a biologia e o ADN ambiental para um volume do oceano que é realmente representativo de como o oceano funciona.

Ter esse tipo de rede de veículos autónomos, capazes de regressar e ligar-se no meio do oceano a partir da energia das ondas, da energia solar ou eólica no local de ancoragem e enviar dados para um satélite, poderia lançar uma nova era de observação oceânica e descoberta.

Existe a tecnologia necessária para este nível de monitoramento?

Já estamos fazendo grande parte desse desenvolvimento de engenharia e tecnologia.O que ainda não fizemos foi costurar tudo.

Por exemplo, temos uma equipe que trabalha com lasers de luz azul para se comunicar no oceano.Debaixo d'água, você não pode usar radiação eletromagnética como os celulares, porque a água do mar é condutora.Em vez disso, você precisa usar som ou luz para se comunicar debaixo d’água.

Um comunicações acústicas grupo trabalha em tecnologias de enxameação e comunicações entre veículos próximos.Outro grupo trabalha em como atracar veículos em amarrações no meio do oceano.Outra é especializada em projetos de amarração.Outra é a construção de sensores químicos e físicos que medem as propriedades dos oceanos e o DNA ambiental.

Uma experiência no Atlântico Norte chamada Projeto Ocean Twilight Zone irá imaginar o funcionamento mais amplo do oceano em uma grande área na escala em que os processos oceânicos realmente funcionam.

Teremos transceptores acústicos que podem criar uma imagem 4D ao longo do tempo dessas regiões escuras e ocultas, juntamente com planadores, novos sensores que chamamos de “minions” que observarão o oceano. fluxo de carbono, nutrientes e mudanças de oxigênio. “Lacaios”são basicamente sensores do tamanho de uma garrafa de refrigerante que descem até uma profundidade fixa, digamos 1.000 metros (0,6 milhas), e usam essencialmente uma câmera de iPhone apontando para cima para tirar fotos de todo o material flutuando na coluna de água.Isso permite-nos quantificar a quantidade de carbono orgânico que está a chegar a estas águas antigas e frias e profundas, onde pode permanecer durante séculos.

Pela primeira vez poderemos veja como a produtividade é irregular no oceano, como o carbono chega ao oceano e se podemos quantificar esses fluxos de carbono.

Isso é uma virada de jogo.Os resultados podem ajudar a estabelecer a eficácia e as regras básicas para o uso do CDR.É um Velho Oeste lá fora – ninguém está observando os oceanos ou prestando atenção.Essa rede possibilita a observação para a tomada de decisões que afetarão as gerações futuras.

Você acredita que o Ocean CDR é a resposta certa?

A humanidade não tem muito tempo para reduzir as emissões de carbono e diminuir as concentrações de dióxido de carbono na atmosfera.

A razão pela qual os cientistas estão a trabalhar tão diligentemente nisto não é porque somos grandes fãs do CDR, mas porque sabemos que os oceanos podem ajudar.Com uma Internet oceânica de sensores, podemos realmente entender como o oceano funciona, incluindo os riscos e benefícios do CDR oceânico.

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