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立体海藻农场:生蚝天堂+天然碳汇?

既能帮助贝类增产,又能吸收和汇集二氧化碳——蒂姆·弗兰纳里认为立体的海藻+贝类养殖既挣钱又能减缓气候变化。

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布伦·史密斯在长岛海湾经营的养殖场。图片来源:Thimble Ocean Farm

布伦·史密斯之前是一名拖网渔船工人。如今,他在美国康涅狄格州纽黑文市附近的长岛海湾经营着一家养殖场,不过养殖的并不是鱼类,而是海藻和价格不菲的贝类。海藻和贻贝生长在浮绳上,而浮绳下的挂笼里满满的都是扇贝和生蚝。利用这种技术,每公顷海域每年可以生产约40吨的海藻和100万公吨的双壳纲贝类

海藻可以吸收大量二氧化碳,有助于降低海水酸度,为贝类的生长创造良好条件。海藻吸收水中二氧化碳的过程与陆地植物吸收大气二氧化碳的原理基本相同。但是,二氧化碳会增加海水的酸度,而海藻则可以吸收二氧化碳,从而降低海水酸度。海藻本身还可以作为农业和多种工业生产的原材料。

2011年养殖场建立之后,飓风艾琳和飓风桑迪让史密斯先后两次遭受打击,损失将近九成。不过他还是坚持了下来,如今养殖场终于
开始实现盈利

他的“3D水产养殖”团队对这种生产模式的环境与经济效益深信不疑。为了帮助更多人参与这种生产模式,他们建立了一个叫做“绿波”(Green Wave)的非盈利组织。绿波的目标就是利用垂直水体环境,在临近海产运输和消费市场的地区战略性地建立更多的“海藻-贝类养殖场”。

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其实,“3D水产养殖”所代表的这种理念在中国早已有之。仅黄海海域就有总面积超过500平方公里的海藻养殖场。海藻养殖场可以缓解日渐严重的海洋酸化问题,同时为多种贝类提供理想的生长环境。不过,尽管水产养殖行业拓张迅速,而中美两国将海藻养殖纳入可持续海洋养殖场的经验也非常丰富,但是总体来说这种养殖方式目前仍处于早期发展阶段。

然而,新型海产养殖势必要以这些养殖场的经验为基础,探索出一条不仅可以为人类提供食物,还能够在解决气候变化这一严峻挑战方面发挥关键性作用的新的海洋农业模式。

每年全球海藻总产量大约为1200万吨,其中中国占四分之三。目前,这种作物的全球市场规模大约在
50亿美元到56亿美元之间,其中人类消费占了大约50亿美元,并且这个行业生产增速非常明显。

海藻的生长速度非常快——大约是陆地植物的30多倍。海藻对人类具有双重价值:它一方面减低海水酸度,提高贝类生物存活率,对贝类养殖至关重要。另一方面,通过吸收海水中的二氧化碳(这样海洋就能吸收更多来自大气的二氧化碳),海藻还能够帮助人类对抗日益严重的气候变化难题。

2012年,南太平洋大学的安东尼·德·雷蒙·讷特博士及其团队勾勒出了海藻养殖在对抗气候变化方面的巨大潜力。他们的分析显示,如果全球海洋总面积的9%被海藻养殖场覆盖,那么这些海藻每年就可以生产120亿吨的生物分解甲烷,而这些甲烷则可以替代天然气为人类提供燃料。而海藻生长过程中可以吸收大约190亿吨的二氧化碳。此外,如果在发电过程中充分利用上述过程产生的甲烷并且将发电产生的二氧化碳有效捕捉储存,那么海藻养殖场每年还可以帮助人类再吸收340亿吨来自大气的二氧化碳。他们在报告中这样写道:

…能够产生足够的生物甲烷,替代目前所有的化石燃料能源需求,同时每年减少530亿吨的大气二氧化碳污染…这样大规模的海藻群还有助于提高渔业可持续产量,有可能为100亿人每人每年提供200公斤的水产品。这一过程还会产生一系列额外效益,比如降低海洋酸化,提高海洋基础生产力和生物多样性。

全球海洋面积的9%可不是个小数字,它相当于澳大利亚面积的4.5倍。但是即便规模不大,海藻养殖同样具备大幅降低大气中二氧化碳的潜力,而这一目标的实现也将对可持续水产养殖的研究和商业发展产生积极影响。但是,海藻养殖其实不仅是为了降低二氧化碳浓度,从商业角度来看,该行业的快速发展还得益于它是一种优质蛋白产品的可持续生产方式。

那么,未来的海藻养殖场到底是个什么样子?来自气候基金会的布莱恩·德·赫尔岑博士是这样描绘的:一个由碳纤维制成、占地约1平方公里的框架结构,为避免给海面运输带来风险,必须将这个养殖箱放置在水面以下(约25米)的位置。架子上长满海藻,而其中则会穿插放置各种贝类或鱼类养殖装置。这里没有渔网,而是通过为鱼类提供栖息地的方式进行放养式水产养殖,让鱼类停留在某一特定区域。养殖场有可能还需要配备去除硬壳生物的自动装置。风浪大的时候,这个水下养殖箱还能起到减缓风浪的作用。在这个设备之下会有一根专门的管道深入到200至500米深的海底,将低温富养的海水引入长满海藻的养殖区域中。

德·赫尔岑的目标是建立一个“永续养殖箱群”——通过规模化海藻养殖,以及将深海的低温水流循环到海面来影响气候。此外,他设想的这个设施还兼具为鱼类提供栖息地、为动物饲料、肥料加工和生物能源的生产提供原料等多重功能。他还希望借此实现鱼群数量大幅回升并在相关领域创造就业。赫尔岑表示, “从海洋永续养殖对海洋环境的颠覆性影响来看,我们有理由相信这种养殖箱群将在全球碳平衡领域发挥巨大作用。”

此外,如果在这种水下养殖设施上加装一个浮台,并在上面安装太阳能电池板、住宿设施(如果养殖场尚不能实现全面自动化)、冷藏和加工设备,那么永久养殖箱群的效率和可行性将得到极大提高。我们甚至还可以为其配备一个船运码头,从而将海产品运往市场。

海藻的生长速度快的惊人,大约每90天就要收割一次。所以,唯一需要人工的可能就是从这些浮力设备上将海带收割下来,然后将不要的叶子丢入水底。而一旦它们沉入深海水域,其中所固定的碳物质将无法进行循环,因此也就不能再回到大气环境中。

大平洋中心地带的深海水域水流几乎是静止的。我有一个朋友有次曾用潜水器深入大洋中脊探险。他说那次他片了一条鱼作为晚餐,第二天一早发现剩下的鱼骨竟然垂直地落在了他所在船只下方4千米的地方。这样看来,至少一开始,被收割过的海藻很有可能也会直接沉入水底。不过,如果它们不能很快地被消耗掉,那么后期分解产生的气体很可能会导致一部分海藻上浮。此外,海藻还可以转化为
生物炭来提供能源,而之后的炭粉颗粒则可以直接丢弃。这种矿化碳结构的炭粉可以长期保存在海底,就像贝类和其他壳类生物的壳可以被深入海底并变成碳汇一样。

一旦进入到海平面下3千米甚至更深的海底,这些原始状态的海藻和生物炭就将成为海底细菌和海参等生物的食物来源。只要这些分解物质不会上浮到海面上,就不要紧。因为一旦这些物质沉入海平面以下1千米的位置,其中的碳至少在未来一千年都不会再进入大气环境。不过如果沉降物体量巨大,那分解过程可能会影响周边海域的含氧量。

目前已经有大量海藻沉入了大洋底部。北大西洋风暴可能会将相当规模的海藻(据估计一次可达70亿吨)从巴哈马板块带入1.8千米深的海洋深处。

此外,海底峡谷同样可能更频繁的向深海地区运送大量物质。比如加利福尼亚州的卡梅尔峡谷就向海底深处输送了大量的巨藻。目前全球记录在册的大型海底峡谷共有660个,这意味着海底峡谷将
在海底碳物质输送方面发挥巨大的作用

大量海藻被隔离于深海水域的自然案例为我们研究海藻、以及其中所含的碳物质在海洋中的命运提供了绝佳的机会。通过研究这些案例,可以为我们探究离岸海藻养殖给深海带来的是负面影响还是积极影响奠定更好的基础。

只有目光长远、资金充裕的企业家才能将这种在海中央养殖海藻的愿景变为现实。的确,风险与回报总是成正比的。不过那些有意进入这一领域的企业家们无需担忧的一点是开发过程中可能遭遇的官僚主义繁文缛节。因为这些海域通常都属于公海。如果引入全球碳价机制的话,处理海藻养殖过程中所固化的碳还将会从一份低成本的生意变身成为一笔大买卖。在提供大量高质量海产品的同时又能极大地缓解气候危机——面对这样的双赢模式,即便没有碳定价,恐怕应该也有会有不少企业家和愿意投资基金入驻海藻养殖产业。

 

本文经《对话》授权予以转载,摘录自作者蒂姆·弗兰纳里的一篇由文本出版社(Text Publishing)发表的题为《论阳光与海藻如何为全球提供食物、能源与清洁环境》的文章。

翻译:Estelle

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