Tehlikeli mi Zeki mi? Coğrafi Mühendislik, İklim Değişikliğiyle Mücadelede Anahtar Olabilir

Coğrafi mühendislik terimi ilk bakışta cesurca görünebilir. Birinin doğal ya da jeolojik bir şeyi nasıl mühendislik yapabileceği? Ancak bu, doğanın seyrine karşı hareket etmekle ilgili değildir. Tam tersidir. Çoğu zaman ‘iklimin B planı’ olarak adlandırılan bu, küresel ısınma ya da iklim değişikliğiyle mücadele etmenin bir yoludur.

Harvard Üniversitesi’nin güneş coğrafi mühendisliği araştırma programı, coğrafi mühendisliği ‘çevreyi manipüle edebilecek ve iklim değişikliğinin bazı etkilerini kısmen dengeleyebilecek yeni ortaya çıkan teknolojiler kümesi’ olarak tanımlıyor.

Harvard Üniversitesi Coğrafi Mühendislik Programı, bu alanı iki geniş kategori: karbon coğrafi mühendisliği ya da karbondioksit giderimi (CDR) ve güneş coğrafi mühendisliği ya da güneş radyasyon yönetimi (SRM) olarak birleştiriyor.

Bazı çalışmalar üçüncü bir kategori olan hava değişikliğini de dahil etmiştir. Bu kategoriler daha fazla alt kategoriye sahip olabilir. Ancak bunlara daha derinlemesine girmeden önce, CDR ve SRM’nin ne anlama geldiğine bir göz atalım.

Karbonsuzlaştırma, ya da karbondioksit giderimi, adından da anlaşılacağı gibi, atmosferden karbondioksiti kaldırmayı amaçlar. Bu yaklaşım, atmosferdeki karbondioksit birikimini iklim değişikliğinin temel nedeni olarak görür. Karbondioksit, konsantrasyondan sıcaklığa ve etkiye kadar uzanan emisyon zinciri aracılığıyla çevreye zarar verir. Karbon coğrafi mühendisliğinin hedefi, emisyonlar ile konsantrasyon arasındaki bağlantıyı kırmaktır.

Konsantrasyondan sıcaklığa olan bağlantıyı kırmak, güneş coğrafi mühendisliği ya da güneş radyasyon yönetiminin amacıdır. Daha kesin olarak, güneş ışığının küçük bir kısmını uzaya yansıtmayı hedefler. Uzaya geri dönen güneş radyasyonu miktarını artırarak, bu süreç gezegeni soğutmayı amaçlar.

Ancak, bu iki coğrafi mühendislik türü, ele alındıkları konuma ve etkiledikleri bölgelere bağlı olarak birden fazla alt türe ayrılabilir.

Coğrafi Mühendislik Türleri

Güneş radyasyon yönetimi, stratosferik aerosol enjeksiyonu, yüzey albedo modifikasyonu ve mikrobobüller gibi çeşitli teknolojiler aracılığıyla çalışır.

Öte yandan karbondioksit giderimi, karbon yakalama ve depolama, doğrudan hava yakalama, karbon yakalama kullanım ve depolama, karbon yakalama ile bioenerji, okyanus gübrelemesi, geliştirilmiş aşındırma ve geliştirilmiş fotosentez gibi teknolojik müdahalelerle gerçekleşebilir. Bu teknolojilerin her biri birbirinden farklıdır.

Stratosferik Aerosol Enjeksiyonu

Bu süreç, gezegeni soğutmak için güneş ışığını uzaya yansıtarak, stratosfere büyük miktarlarda küçük yansıtıcı parçacıklar püskürtmeyi amaçlar. Önerilen yansıtıcı parçacıklar arasında kükürt dioksit, ince toz tuz veya kalsiyum karbonat bulunur. Püskürtme, uçaklardan topçu topları ya da büyük hortumlar kullanılarak gökyüzüne ulaşacak şekilde yapılabilir.

Indiana Üniversitesi araştırmacılarının yönettiği bir çalışmaya göre, atmosferde güneş ışığını yansıtan parçacıkların dağıtılması, Batı Antarktika’daki hızlı erimeyi yavaşlatabilir ve felaket niteliğindeki deniz seviyesi yükselme riskini azaltabilir. Paul Goddard, bir Indiana Üniversitesi araştırmacısı ve çalışmanın baş yazarı, bu yaklaşımın potansiyel faydalarını şöyle açıklıyor. O açıklıyor:

“Güneş ışığını Dünya’nın iklim sistemine emilmeden önce uzaya yansıtmanın yollarını araştırmak, iklim değişikliğiyle mücadele etmek ve Batı Antarktika Buz Tabakasının çöküşü gibi iklim eşik noktalarını önlemek ya da geciktirmek için bize daha fazla zaman kazandırabilir.”

Yüzey Albedo Modifikasyonu

Bu önerilen coğrafi mühendislik tekniği, Dünya albedosunu artırarak, yani Güneş ışığının Dünya yüzeyinden uzaya ne kadar yansıdığını ölçen bir değer, daha fazla güneş ışığını uzaya yansıtmayı amaçlar.

Bu, daha fazla ışık yansıtan bitkiler yetiştirmek, büyük çöl veya buz alanlarını yansıtıcı malzemelerle kaplamak, dağ zirvelerini ve çatıları beyaz boya ile beyazlatmak gibi çeşitli yollarla yapılabilir.

Ek bağlam olarak, yüksek albedo, radyasyonun çoğunun yansıtıldığı durumdur. Aksine, düşük albedo yüzeyi, az bir kısmını yansıtan ve çoğu güneş radyasyonunu ısı şeklinde absorbe eden koyu okyanus yüzeylerini ifade eder.

Deniz Bulut Parlaklaştırması

Bu tekniğin amacı, daha fazla güneş ışığını uzaya yansıtmak için daha beyaz bulutlar üretmek ya da oluşturmak. Bu hedefe ulaşmak için önerilen teknoloji, daha küçük bulut damlacıklarının konsantrasyonunu artırmayı amaçlar.

Bu teknolojinin savunucuları, deniz tuzu aerosoller gibi çok sayıda küçük parçacığı deniz bulutlarına enjekte etmeyi öneriyor; bu parçacıklar bulut yoğuşma çekirdekleri olarak işlev görecektir.

Parçacıkların bulutlara ulaşması için, öneri, tuzlu suyu ince parçacıklara dönüştürebilen memeli uçları olan gemilerden deniz suyunu püskürterek deniz bulut katmanlarına tuzlu aerosol enjekte etmeyi öneriyor.

Mikrobobüller

Bu coğrafi mühendislik tekniği, su kütlelerine veya deniz köpüğüne mikrobobüller enjekte ederek bunları okyanus yüzeyine püskürtmeyi önerir. Amaç, su yüzeylerinin albedosunu değiştirerek daha fazla güneş ışığını uzaya yansıtmak.

Daha parlak bir su yüzeyi daha yüksek albedoya sahip olur, bu da absorpsiyonun azalması ve Güneş enerjisinin ısıya dönüşümünün azalması anlamına gelir. Şimdi, bazı karbondioksit giderim tekniklerine bakacağız.

Karbon Yakalama ve Depolama

Bu süreç, başlangıçta petrol endüstrisi tarafından geliştirilmiş ve genellikle Geliştirilmiş Petrol Geri Kazanım (EDR) tekniği olarak adlandırılır. Yaşlanan petrol sahalarından kalan rezervleri çıkarmak ve aksi takdirde erişilemeyen petrolü geri kazanmak için basınçlı karbondioksit pompalayarak çalışır.

Doğrudan Hava Yakalama

Başka bir önerilen Sera Gazı Giderimi (GGR) teknolojisi olan Doğrudan Hava Yakalama, gezegenin atmosferinden büyük ölçekte karbondioksit kaldırabilir. Teknik, kimyasal reaksiyonları kullanarak atmosferden karbondioksiti seçici bir filtre görevi görebilecek maddelerle temizlemeyi planlamaktadır. Geliştirilen iki süreç vardır: sıvı çözücüler ve katı sorbentler.

Sıvı çözücünün bir örneği, karbondioksitin içinde çözünebileceği güçlü bir hidroksit çözeltisi olabilir. Aksi takdirde, karbondioksit, plastik reçine gibi bir katı sorbentin yüzeyine yapışabilir.

Karbon Yakalama Kullanım ve Depolama

Bu teknoloji, gazı endüstriyel egzoz dumanlarından ya da doğrudan atmosferden yakalayarak karbondioksiti kaldırmayı önerir. Yakalanan gaz, bir üretim hammadde olarak kullanılır. Üretilen ürünlerde depolanır ve tekrar atmosfere salınana kadar kalır.

Yatırım yapmak için en iyi karbon yakalama hisselerinin listesine buradan tıklayın.

Karbon Yakalama ve Depolama ile Biyoenerji

İsmini verdiği gibi, bu önerilen teknik, biyoenerji uygulamalarından karbondioksiti yakalamayı ve bunu Karbon Yakalama ve Depolama yoluyla depolamayı ya da karbon yakalama ile yeniden kullanmayı amaçlar.

Okyanus Gübrelemesi

Bu teorik teknoloji, biyolojik üretkenliğin düşük olduğu okyanus bölgelerine büyük miktarlarda mikro ve makro besin maddeleri dökmeyi önerir. Amaç, atmosferik karbondioksiti absorbe edip depolayacak fitoplankton büyümesini teşvik etmektir. Mevcut veriler, en az on altı açık okyanus gübreleme deneyi son 30 yılda.

Geliştirilmiş Aşındırma

Geliştirilmiş aşındırma müdahalesi, seçilmiş ve ince öğütülmüş kaya malzemesinin büyük parçalarını geniş kara alanlarına, plajlara ve deniz yüzeylerine yayarak karbondioksiti kaldırmayı amaçlar. Bu süreç, silikat ve karbonat kayalarının doğal aşındırma sürecinden ilham alır.

Bu teorinin savunucuları, her yıl atmosferden yaklaşık bir milyar ton karbondioksiti yavaşça tüketip absorbe edecek bir yavaş karbonatlaşma süreci yaratmak istiyor.

Geliştirilmiş Fotosentez

Geliştirilmiş fotosentez, bitkileri ve algleri genetik olarak manipüle ederek amacına hizmet eder. Pirinç, buğday, pamuk ve ağaç gibi ürünlerde çalışır. Amaç, bu bitkilerin daha fazla karbondioksiti metabolize etmesini sağlamak ve bu bitkilerin ekosistemde ek karbon depolayabileceği varsayımına dayanır.

Bu coğrafi mühendislik müdahalelerinin hepsi uygulanmaya hazır olduğundan, gerçek hayatta ne kadar faydalı ya da tehlikeli olabileceklerini dikkatlice değerlendirmek gerekir. Daha popüler tekniklerden bazılarına ve artılarına eksilerine bakacağız.

Coğrafi Mühendisliğin Potansiyel Faydaları ve Tehlikeleri

Artıları ve Eksileri Stratosferik Aerosol Enjeksiyonu

Bu süreç, karbondioksitin iki katına çıkmasıyla gezegenin ısınmasını dengeleyerek, küresel ısınmaya bir çözüm sunabilir. Büyük volkanik patlamaların gezegeni nasıl soğuttuğu modeline dayandığı için bilinen bir süreçtir. Ayrıca uygun maliyetli ve uygulanabilir.

Beklenen dezavantajlar, yağışların azalması veya bölgesel iklimlerin değişmesi olabilir ve bu da doğal tehlikelere yol açar. Bu süreç okyanus asitlenmesini durdurmaz ve süreç durdurulduğunda karbondioksit seviyeleri artmaya devam ederse gezegenin hızla ısınmasına neden olabilir.

Artıları ve Eksileri Deniz Bulut Parlaklaştırması

Deniz bulut parlaklaştırmasının temel avantajı, karbondioksitin iki katına çıkmasından kaynaklanan tüm ısınmayı dengelemektir. Bu sürecin bir diğer önemli avantajı, kutupları tropik bölgelere göre daha fazla soğutma olasılığıdır; bu da buz kaybını yavaşlatabilir ya da durdurabilir. Süreç toksik kimyasallar gerektirmez ve uygun maliyetli ve uygulanabilir.

Ancak, deniz bulut parlaklaştırmasının hâlâ büyük ölçüde teorik bir aşamada olduğunu, gerçek dünyada testlerin yapılmadığını ve gerekli teknolojilerin çoğunlukla mevcut olmadığını unutmamak gerekir. Süreç yağışları azaltabilir ve bölgesel iklimleri değiştirerek Amazon’un kuruması gibi felaket sonuçlara yol açabilir.

Artıları ve Eksileri Geliştirilmiş Fotosentez

Plan, bitkileri biyokömüre dönüştürmek ve karbonu emmelerini sağlamak, böylece sonunda toprağa karışmasını sağlamaktır. Bu sürecin en büyük avantajlarından biri, güvenli olması ve iklim değişikliğini yavaşlatmayı hedeflemesidir; büyük bir tersine çevirme girişimi değildir. Diğer birçok coğrafi mühendislik teknolojisinin aksine, geliştirilmiş fotosentez okyanus asitlenmesinin hızını yavaşlatma gücüne sahiptir.

Bununla birlikte, geliştirilmiş fotosentezin etkinliği henüz kanıtlanmamıştır. Birçok uzman, karbondioksitin iki katına çıkmasıyla oluşan ısınmanın en fazla %10’unu dengeleyebileceği görüşündedir. Süreç ayrıca büyük deniz seviyesi yükselmelerini önleme kapasitesine sahip değildir.

Okyanus Gübrelemesinin Artıları ve Eksileri

Okyanus gübrelemesi güvenlidir ve sürecin seyrini köklü bir şekilde değiştirmek yerine değişim hızını yavaşlatmayı amaçlar. Ayrıca okyanus asitlenmesinin hızını da yavaşlatabilir.

Ancak bilim insanları, etkinliğinin çok sınırlı olabileceğini ve karbondioksitin iki katına çıkmasıyla oluşan ısınmanın sadece %5’ini dengeleyebileceğini düşünüyor. Bu sürecin uygulanması, okyanus deoksijenasyonuna neden olabilir veya hızlandırabilir ve deniz ekosistemlerine zarar verebilir.

Coğrafi mühendislik tekniklerinin çoğu teorik olup gerçek hayatta uygulanmayı beklerken, bu alanda bir kapasitede çalışmaya başlayan bazı işletmeler de vardır.

Coğrafi Mühendislik Uygulamaları Üzerinde Çalışan Şirketler

1. Make Sunsets

Make Sunsets, öncelikle Stratosferik Aerosol Enjeksiyonları tekniğiyle çalışmaktadır. Şirketin kamuoyuna açıkladığı verilere göre, 28 balon fırlatmış ve 4.791 ton-yıl ısınma dengelemesi yapmıştır. Şirket, SAI’nın gezegeni soğutmak için acil ve gerekli bir çözüm olduğuna ve insanlığın daha sürdürülebilir bir geleceğe geçişi için zaman kazandırdığına inanmaktadır.

Make Sunsets, gezegeni soğutmak için yüksek irtifalarda biyobozunur yansıtıcı bulutlar oluşturan bir güneş ışığı yansıtma şirketi olarak konumlanmaktadır. Merkezi, Amerika Birleşik Devletleri, Güney Dakota, Box Elder’dedir. Şirket, Aralık 2022’de Boost VC ve Pioneer Fund’tan 750.000 ABD Doları ön tohum finansmanı almıştır.

Coğrafi Mühendislik: Tehlikeli mi Zeki mi

İklim değişikliği bir gerçektir ve bu endişeleri mümkün olan en kısa sürede bilimsel ve teknolojik yollarla ele almak acil bir ihtiyaçtır. Coğrafi mühendisliğin cevap olup olmayacağı geleceğin karar vereceği bir konudur. Henüz uygulamanın erken aşamasındadır ve birçok teknik sadece teorik kavramlarla sınırlıdır.

Olumlu tarafta, SAI uygulamasının diğer büyük ölçekli iklim azaltma stratejilerine kıyasla nispeten düşük maliyetli olduğu bulunmuştur. Tam bir çözüm olmasa da, diğer stratejilere bir ek olarak çalışabilir; sera gazı emisyonlarını azaltmaya yönelik uzun vadeli çabalar geliştirildiği ve uygulandığı sürece geçici bir önlem olarak hizmet eder.

Ancak tüm bunlar dikkatle yapılmalıdır. Süreç durdurulduğunda ozon tabakasının incelmesi ya da hızlı bir geri dönüş gibi zararlı ya da istenmeyen sonuçların ortaya çıkmadığından emin olunmalıdır.

Coğrafi mühendisliğin uygulanabilirliğini belirlemek için daha fazla bilimsel ve teknolojik araştırma yapılması gerekmektedir. Ancak bu, iklim değişikliğiyle etkili bir şekilde mücadele etmenin yollarını keşfetmek için bilimsel düşüncenin ufkunu kesinlikle genişletir.