Ocean carbon sequestration by direct CO2 injection

Reith, Fabian ORCID

The Paris Agreement of 2015 has set the specific target to limit mean global warming to well below 2°C, if not 1.5 °C above preindustrial levels in order to avoid the most dangerous consequences of anthropogenic climate change (UNFCCC, 2015). The accomplishment of this target very likely depends on the future deployment of both carbon capture and storage (CCS) and intentional carbon dioxide removal (CDR), which are measures that deliberately remove CO2 from the atmosphere and store it somewhere else (e.g., Fuss et al., 2014; Gasser et al., 2015), e.g., in geological formations or the deep ocean (e.g., IPCC, 2005). To date, the technological development and feasibility of such methods are in their infancy and thus uncertain regarding their effectiveness, costs, side effects, and carbon-cycle implications (e.g., Field and Mach, 2017). A proposed carbon storage method for CO2 captured from large point sources such as power plants or via some CDR method is ocean carbon sequestration by direct CO2 injection into the deep ocean. This carbon storage method aims at the deliberate acceleration of the natural oceanic uptake of anthropogenic CO2 by discharging it directly into the deep ocean (Marchetti, 1977; see section 1.3). Chapters 2 - 4 of this thesis revisit this idea and provide a novel evaluation of direct CO2 injection into the deep ocean that goes well beyond previous assessments.

Mit dem Pariser Klimaabkommen von 2015 wurde das spezifische Ziel festelegt, die mittlere globale Erwärmung auf deutlich unter 2°C, möglichst auf 1,5°C über dem vorindustriellen Niveau zu begrenzen, um die gefährlichsten Folgen des anthropogenen Klimawandels zu vermeiden (UNFCCC, 2015). Die Erreichung dieses Ziels hängt sehr wahrscheinlich vom zukünftigen Einsatz sowohl der CO2-Abscheidung und -Speicherung (carbon capture and storage, CCS) als auch von Carbon Dioxide Removal (CDR) ab. Bei CDR handelt es sich um Maßnahmen, die der Atmosphäre gezielt CO2 entziehen und an anderer Stelle speichern (z.B. Fuss et al., 2014; Gasser et al., 2015), z.B. in geologischen Formationen oder im tiefen Ozean (z.B. IPCC, 2005). Die technologische Entwicklung und Abschätzung der Durchführbarkeit solcher Methoden befindet sich in den Anfängen, so dass diese hinsichtlich ihrer Wirksamkeit, Kosten, Nebenwirkungen und Auswirkungen auf den Kohlenstoffkreislauf ungewiss sind (z.B. Field and Mach, 2017). Eine vorgeschlagene Methode zur Kohlenstoffspeicherung im Meer für abgeschiedenes CO2 aus großen Punktquellen wie Kraftwerken oder entnommenem CO2 aus der Atmosphäre durch eine CDR-Methode ist die direkte CO2-Injektion in den tiefen Ozean. Diese Methode bezweckt, die natürliche ozeanische Aufnahme von anthropogenem CO2 an der Grenzschicht Atmosphäre-Ozean zu beschleunigen (Marchetti, 1977; siehe Abschnitt 1.3). Die Kapitel 2 bis 4 der vorliegenden Dissertation untersuchen diese Idee und präsentieren Ergebnisse zur direkten CO2-Injektion in den tiefen Ozean, die weit über den bisherigen Wissensstand hinausgehen.

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Reith, Fabian: Ocean carbon sequestration by direct CO2 injection. 2018.

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