기후 공학 탐구의 내부

Sep 29, 2023

실리콘 밸리의 한 스타트업은 나무에 전력을 공급하여 더 많은 탄소를 흡수하고 기후를 시원하게 만들고 싶어합니다. 이것이 훌륭한 기후 해결책인가요, 아니면 엄청난 과장인가요?

5,300만 년 전 지구는 지금보다 훨씬 더 따뜻했습니다. 북극해조차도 50°F의 온화한 날씨였습니다. 플로리다와 비슷하게 보이는 거의 열대 환경이었고 흔들리는 야자수와 떠돌이 악어가 있었습니다.

그러면 세상이 회전하는 것처럼 보였습니다. 대기 중 탄소의 양은 급락했고 상황은 오늘날의 "얼음집" 상태로 냉각되기 시작했습니다. 이는 빙하가 극 너머까지 지속될 수 있음을 의미합니다.

변화의 원인이 무엇인지는 수십 년 동안 불분명했습니다. 결국 과학자들은 북극 진흙을 파헤쳐 잠재적인 단서를 발견했습니다. 바로 최대 20미터 두께의 화석화된 담수 양치류 층이었습니다. 이 유적지는 북극해가 작은 잎이 달린 수생 아졸라 양치류의 방대한 매트로 한동안 덮여 있었을 수도 있음을 시사했습니다. 아졸라(Azollas)는 지구상에서 가장 빠르게 자라는 식물 중 하나이며, 과학자들은 그러한 양치류가 바다를 덮으면 엄청난 양의 탄소를 소비하여 대기의 온실가스를 제거하여 지구를 냉각시킬 수 있다는 이론을 세웠습니다.

고생물학자이자 생명공학 스타트업인 Living Carbon의 최고 기술 책임자인 Patrick Mellor는 이 작은 양치류에 관한 이야기에서 교훈을 얻습니다. 광합성이 세상을 구할 수 있다는 것입니다. 하지만 특정 우연 조건이 아졸라의 성장에 도움이 된 것 같습니다. 당시 대륙판의 배열은 북극해가 거대한 호수처럼 대부분 둘러싸여 있음을 의미했으며, 그 위에 신선한 강물이 얇은 층으로 모여 양치류가 필요로 하는 조건을 만들었습니다. 그리고 결정적으로, 각 세대의 양치류가 죽었을 때, 그들은 부패를 억제하는 데 도움이 되는 더 염도가 높은 물에 정착하여 미생물이 양치류에 저장된 탄소를 대기 중으로 다시 방출하는 것을 방지했습니다.

Mellor는 올바른 조건이 돌아올 때까지 수백만 년을 기다릴 수 없다고 말합니다. 식물이 다시 기후를 보호하기를 원한다면 우리는 식물을 자극해야 합니다. "인위적인 Azolla 이벤트를 어떻게 설계합니까?" 그는 말한다. "그게 내가 하고 싶었던 일이야."

Living Carbon에서 Mellor는 자연 동료보다 더 빨리 자라며 더 많은 탄소를 흡수하는 나무와 부패에 저항하여 탄소를 대기에서 차단하는 나무를 설계하려고 노력하고 있습니다. 그가 공동 창립한 지 4년이 채 되지 않은 2월, 이 회사는 조지아의 저지대 숲에 최초의 "광합성 강화" 포플러 나무를 심어 화제를 모았습니다.

이는 분명 획기적인 일입니다. 미국에서 유전자 조작 나무가 포함된 최초의 숲입니다. 하지만 우리는 아직 모르는 것이 많습니다. 이 나무들은 숲의 나머지 부분에 어떤 영향을 미칠까요? 그들의 유전자는 어디까지 퍼질까? 그리고 그들은 실제로 대기에서 더 많은 탄소를 끌어내는 데 얼마나 능숙합니까?

Living Carbon은 이미 자신의 온실가스 배출을 상쇄하기 위해 비용을 지불하는 데 관심이 있는 개인 소비자에게 새로운 숲에 대한 탄소 배출권을 판매했습니다. 그들은 앞으로 몇 년 안에 크레딧을 제공할 계획인 대기업과 협력하고 있습니다. 그러나 산림 건강과 나무 광합성을 연구하는 학자들은 나무가 광고된 만큼의 탄소를 흡수할 수 있을지 의문을 제기합니다.

Living Carbon의 과학 자문위원회에서 잠시 활동하고 회사를 위해 현장 시험을 진행하고 있는 Oregon State University의 저명한 나무 유전학자인 Steve Strauss조차도 처음 심기 며칠 전에 나무가 자연 포플러만큼 자라지 않을 수 있다고 말했습니다. . "나는 그들이 모든 홍보와 자금 조달을 우리가 알 수 없는 일에 대해 진행하고 있다는 사실에 약간 갈등을 느낍니다."라고 그는 말했습니다.

아이디어의 뿌리

광합성에서 식물은 대기에서 이산화탄소를 끌어내고 햇빛의 에너지를 사용하여 이를 당으로 바꿉니다. 그들은 에너지를 위해 일부 설탕을 태우고 일부는 탄소 저장고인 식물 물질을 더 많이 만드는 데 사용합니다.

일리노이 대학교 어바나-샴페인(Urban-Champaign) 대학에 기반을 둔 연구 그룹은 이 과정을 강화하여 2019년 초에 결과를 발표했습니다. 그들은 많은 식물이 대기 탄소를 포획하기 위해 사용하는 효소인 RuBisCO가 제시한 문제를 해결했습니다. 때로는 효소가 우연히 산소와 결합하는데, 이는 독소와 유사한 것을 생성하는 실수입니다. 식물은 이 물질을 처리하면서 설탕의 일부를 태워서 탄소를 다시 하늘로 방출해야 합니다. 식물이 흡수한 탄소의 4분의 1 이상이 광호흡이라고 알려진 이 과정을 통해 낭비될 수 있습니다.