海洋技术 ： 储户

海洋技术 ： 储户 关键要点 •海洋因人类活动导致的健康状况衰退带来了挑战，包括海平面上升、海洋酸化、生物多样性的丧失和污染。但有哪些技术可以帮助我们应对这些威胁，以便继续探索海洋所能提供的所有内容并利用其资源？ •Bank of America Institute 的三部分“Ocean Tech”系列从三大视角探索海洋技术：Transformer、Explorer 和 Saver，所有视角均聚焦于与海洋相关的关键切入点，这些切入点相互关联。 •在最终部分中，我们讨论“储蓄者”，即能够帮助恢复海洋健康的想法和技术，包括水产养殖、碳去除和海洋废物清理。 海洋技术 海洋是全球技术的骨干，海底电缆承载了99%的数据流量，超过了80%的世界贸易，并提供了我们饮食中15%的蛋白质。海洋资源潜力巨大；然而，如果我们同时损害它，就无法充分利用其提供的机会。 在我们海洋科技系列的第一部分中，我们探讨了可能充当“变压器”并帮助我们适应变化的技术。海洋并释放其资源 ， 以帮助解决粮食 ， 能源 ， 水和土地的稀缺问题(请参阅 ：海洋技术 ： 变形金刚） 但是 ， 在我们太深之前 ， 我们需要更多的数据来帮助掌握可能的东西。这就是该系列第二部分的内容。 '海洋技术 ： 探险家)Explorer '. 在最终部分中，我们将探讨“储蓄者”——那些可以帮助恢复海洋健康的技术，包括水产养殖、碳去除和海洋废物清理等，以在我们充分利用其所有潜力之前减轻对海洋的威胁。讨论了首先让我们了解海洋的创新 (见: 波涛汹涌的水域 海洋由于多种因素的影响面临健康状况下降的问题。随着水温上升，氧气含量减少，这可能会降低生物多样性。实际上，三分之一的造礁珊瑚因气候变化而面临升高的灭绝风险。1并且由于四分之一的所有海洋物种包括鱼类、无脊椎动物、植物、海龟、鸟类和海洋哺乳动物都可以在珊瑚礁中、在珊瑚礁上或围绕珊瑚礁找到，2这可能会对海洋生物产生重大影响。 此外 ， 超过 80 ％ 的海洋污染来自陆地活动。3因此，海洋中的氮浓度已经增加了三倍于工业化前的水平，导致植物和藻类过度生长。到2050年，海洋中的塑料重量可能超过鱼类的重量。4但潜在的威胁并不止于塑料。 根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）的报告，如果当前排放量不被限制在工业化前水平以上2°C以内，到2100年海平面可能会上升超过3.5英尺。5世界上一半以上的人口生活在离海岸 120 英里的范围内 ， 这使他们特别脆弱。6 所述所述，温度和酸度的升高还意味着声音能够在海洋中传播得更远，到本世纪末，海洋的噪音水平将增加五倍。7这不仅会降低海洋生物交流的能力 ， 而且更嘈杂的海洋也会 1Carpenter 等2国家海洋和大气管理局(NOAA)3Vanderzwaag 和鲍尔斯4艾伦 · 麦克阿瑟基金会5政府间气候变化专门委员会 (IPCC)6联合国 (UN)7Possenti 对水下数据中心也有影响 ， 因为它们对 “声学攻击 ” 很敏感 (见:海洋技术 ： 变形金刚更多) 。 最后 ， 四分之三的海洋渔业被开发达到或超过其最大能力。8随着全球对水产品需求的不断增长，我们的捕捞实践已达到不可持续的水平，对全球鱼类资源造成了严重后果。事实上，自1974年的10%上升至2019年的35%，过去40年间过度开发的全球鱼类比例显著增加。 我们知道不断恶化的海洋健康、海平面上升等问题可能会对海洋所能提供的所有资源产生负面影响。但潜在的解决方案是什么？在这里，我们强调了传统进入点以及“海洋冲刺”（OceanShot）技术在食品、碳再生和废物清理领域的应用，以帮助恢复海洋的健康并释放其潜在资源。 未来的鱼 传统的大西洋鲑养殖需要恒定的温和水温和适宜的水流速度，这意味着适合养殖的地点相对较少。然而，正在开发的两项特性有可能彻底改变这一行业：（1）自动喂食（以减少饲料浪费），以及（2）预测分析（例如，基于历史数据分析建议农民何时最佳时机对鱼进行海虱治疗）。未来，系统可以自动监控鱼群的生物量、海虱数量和生长水平。9 陆上农业 陆基养殖供应的增长与传统大西洋鲑鱼养殖不同，主要受限于技术效率、水资源可用性和资本要求。关键的是，循环水养殖系统（RAS）技术使得陆基养殖场能够控制养殖鲑鱼的水质，从而（理论上）更好地保护鲑鱼免受严重影响网箱养殖的生物问题。直到最近，进步仍受限于技术和资本要求。后者由于自2015年以来持续的高鲑鱼价格而有所缓解，而高盛全球研究部门认为，室内养虾技术的发展表明技术已经足够成熟。 基于陆地的鲑鱼养殖的最大优势在于能够更好地控制生物风险，因为这意味着生长受到的限制较少，可以避免处理海虱和疾病所涉及的成本。此外，还有几个其他关键优势：（1）对周边环境的影响显著降低，因为废物和多余饲料可以防止进入自然水系统；（2）生产设施可以靠近市场需求地，从而节省空运鲑鱼所产生的成本和CO2排放，并确保鲑鱼对于消费者来说更加新鲜；（3）全年均可提供最佳生长条件，这可能缩短生产周期并因此降低成本。 Aquaponics ： 一种新兴的食品解决方案 水产养殖是无土农业（水培）和鱼类养殖（水产养殖）的集成，并且迅速成为一种食物解决方案。这一淡水方法用水量仅为传统农业的一半左右，同时能够养殖大量的鱼类。鱼类会产生废物，这些废物可以用作植物的肥料。反过来，植物可以过滤水以供鱼类使用（见图1）。这种系统减少了对水质pH值和营养成分进行校正的需求，从而促进了作物的生长。10 附件 1:在循环系统中，鱼类产生废物，这些废物被用作植物的肥料。随后，植物过滤水以供鱼类使用。Aquaponics 循环 美国银行研究所 海洋碳生态系统 我们的海洋广阔而充满生物多样性，不仅是地球生物系统的血液，也是调节地球气候的关键组成部分。海洋产生了全球超过一半的氧气，实际上充当了地球的主要肺脏。11它还充当“碳汇”的角色，并吸收大约27%的大气中排放的二氧化碳。然而，包括海洋酸化在内的气候变化对marine环境造成了沉重的打击。 海洋二氧化碳去除技术主要分为两大类：生物性和非生物性方法。生物性方法利用海水中的光合生物吸收二氧化碳并将其转化为生物质进行储存；而非生物性方法则利用海洋的物理或化学性质从空气中去除二氧化碳。这意味着什么？海洋在碳去除和储存方面的潜力包括直接从大气中捕获或通过废物燃烧收集碳，然后将液化后的碳注入海底永久储存，这可能节省高达一吉吨的排放量。12 海洋的碳生态系统 蓝碳生态系统（例如红树林、海草床和盐沼）可以保存生物多样性，因为它们是海洋和沿海物种的栖息地。此外，这些生态系统还能保护海岸线免受风暴、洪水和侵蚀的影响，从而在局部层面改善水质和粮食安全。另外，蓝碳生态系统能够防止海水与淡水资源混合，并自然地从大气中去除二氧化碳。它们每单位面积可以储存多达五倍于热带森林的碳量。13并以三倍的速度从大气中吸收。14虽然它们只覆盖了 0.5 ％ 的海底 ， 但它们可能占海洋沉积物中所有碳的 50 ％ 以上。15 红树林 红树林是一种自然基础设施，能够在减少侵蚀和吸收风暴潮方面保护人口密集的沿海地区。它们还能减少海洋酸化，为海洋和野生动物提供栖息地，同时为手工艺渔民提供生计，并作为全球旅游景点。 因此，各国政府开始认识到红树林、湿地、海草和其他沿海生态系统的自然防护、食物安全以及生物栖息地的重要性。2023年的一份报告《红树林突破性财务路线图》估计，到2030年需要40亿美元以阻止红树林森林的丧失和退化，并恢复最近损失的一半。 红树林可能是自然资本的一个小方面，但在碳捕获方面却表现得尤为出色。红树林占全球热带森林面积不到1%，但其碳储存速率却是其他类型森林的3-5倍（甚至可能高达5-10倍或更高）。全球范围内，红树林储存的碳相当于超过220亿吨二氧化碳。16 珊瑚礁 珊瑚礁是“海洋的雨林”，也是地球上最具生态和经济价值的生态系统之一。尽管仅覆盖全球海洋面积的不到0.1%，它们却支持着超过25%的海洋生物多样性，并为多达十亿的人口提供沿海防护、渔业资源、药物来源、休闲益处以及旅游收入。 最近的发展重点在于珊瑚礁替代物的制造，包括根据特定海岸线和当地环境定制的3D打印产品。通过了解水流和海洋地形，人造结构可以为海洋生物提供适宜的小生境以生存。实际上，一立方米的礁石可以为超过20,000种动物、20种珊瑚和60种鱼类提供新的栖息地。17 废物解决方案 你知道世界上每分钟生产一百万个塑料瓶吗？一年就是五十亿个瓶子。因此，全球塑料使用量远远超过了人口增长，自1990年以来平均每年增长约4.5%，几乎是人口增长率1.3%的三倍。而从1990年到2019年，全球塑料消费量增长了250%。 随着塑料需求的增长，对塑料回收的需求也随之增加。在美国，仅有不到10%的塑料废物得到回收（如图表3所示）。事实上，美国填埋场中积累了超过200万吨被丢弃的水瓶。18为了有效应对塑料污染问题，回收率需要大幅提高，尤其是对于短生命周期的塑料包装材料。 但是这对面海区域意味着什么呢？每年大约有八百万吨的塑料废物逃逸进入海洋，19相当于每分钟一辆垃圾车的内容。20世界海洋生态系统因塑料造成的总经济损失估计每年至少达到130亿美元。21 附件 4:塑料在海洋中生物降解可能需要 400 年以上 可生物降解的替代品 生物塑料被用作塑料包装的替代品，但目前它们在成本低廉和多功能性方面往往无法与传统塑料相比。此外，许多可降解塑料只有在长时间高温（超过122°F）的条件下才能完全分解。虽然这些条件可以在焚烧炉中实现，但在自然环境中通常难以达到，因此，即使是源自植物基原料（如玉米淀粉、甘蔗和木薯根）的生物塑料也无法迅速降解。22某些生物塑料，如聚乳酸（PLA），也可能污染材料并造成回收挑战。此外，成本问题仍然存在，因为许多用于塑料包装的生物替代品相对较为昂贵。 关于纸张的情况如何？如图4所示，虽然塑料在环境中需要400至1000年才能降解，但纸张的回收率高于塑料，并且降解速度要快得多。然而，由于生产过程中消耗的材料和能源较多，纸张的碳足迹通常更大。根据英国环境局进行的生命周期研究，一个纸袋至少需要被使用三次，其碳排放量才可能低于标准的高密度聚乙烯（HDPE）袋子。 需要更多的塑料回收能力... 主要的塑料回收通过机械过程进行，其中很大一部分机械回收塑料来自聚对苯二甲酸乙二酯（PET）和高密度聚乙烯（HDPE）树脂。机械回收对于PET瓶效果良好，但对于许多其他类型的塑料则不太理想。回收行业一直在研发其他技术，利用化学回收在解聚过程中将其他类型塑料废物转化为单体材料，这些单体材料随后可以再次用于塑料聚合物的生产作为燃料或原始原料。 机械回收 如中所述周围发生了什么 ： 圆形塑料机械回收是指将消费后废物（PCR）转化为“新的”原材料，而不改变材料的基本化学结构。例如，利用回收的PET树脂重新 制造新的PET瓶，或将塑料袋加工成颗粒用于其他应用，如玩具、鞋子或新的塑料袋。然而，大量通过机械处理进行回收的塑料并不能产生同等数量的再生塑料。由于在塑料废物处理过程中存在损失，机械回收工厂产生的再生塑料仅约为进入这些设施的塑料废物的65%。 19国家地理20艾伦 · 麦克阿瑟基金会21联合国可持续性22联合国可持续性 化学品回收 化学回收与机械回收相辅相成，因为它进一步将可用于新塑料原料的材料降解为单体级别，从而防止混合塑料废物被送往填埋场。化学回收是指将塑料分解为其基本构建块，即分子水平的过程。而机械回收保持聚合物的完整性，这一过程则更进一步地通过降解材料来生产新的塑料、燃料或其他石油化学品。化学回收有助于提高回收率，并防止混合塑料废物被送入焚烧炉或填埋场。 酶回收 这种方法使用酶将塑料分解为其基本单体，这些单体可以重新用于制造新的塑料。与机械回收不同，后者往往会导致塑料质量的降解，而酶回收则能够保持单体的完整性。科学家们发现来自不同来源（例如细菌和真菌）的酶可以分解PET和聚氨酯（PU）。 一些数据表明，酶回