Gnojenje oceana željezom, točnije njegovim solima, jedno je od mnogih rješenja koja bi trebala spasiti naš planet od pregrijavanja. Rast alga u moru ograničen je naime raspoloživim željezom, pa kad bi se u more ispustile soli željeza, one bi potakle rast algi a s njima i vezivanje ugljika. Mrtve alge bi doduše padale na dno mora, no tamo bi ostajale stotinama godina – dovoljno dugo da dok se njihov ugljik ne vrati u atmosferu smislimo nešto bolje. (Količina ugljika na našem planetu ne može se promijeniti, ona se može samo drugačije raspodijeliti – između atmosfere, hidrosfere i litosfere, uključujući i magnu koja se nalazi ispod kontinentalnih ploča.)

Željezo je, znamo, sastojak umjetnih gnojiva, bez njega biljke ne mogu. Zato kao iznenađenje dolazi ideja da bi se umjesto željeza – i to mnogo bolje – u tu svrhu mogao upotrijebiti aluminij, kemijski element koji čak ne nalazimo na popisu biogenih elemenata. Aluminij pripada neživoj prirodi, prvenstveno alumosilikatima (feldšpatima i mineralima gline), a njegovo djelovanje u živoj prirodi – na živa bića, a posebice na ljudsko zdravlje – ostaje upitno, unatoč mnogobrojnim istraživanjima u tom smjeru.

O tome govori istraživanje trojice kineskih i dvojice francuskih znanstvenika objavljenom ove godine u časopisu Biogeochemistry: „Aluminium-induced changes in the net carbon fixation and carbon decomposition of a nitrogen-fixing cyanobacterium Trichodesmium erythraeum“.

Da do „cvjetanja mora“ može doći ne samo zbog fosfora nego i zbog aluminija, već se dugo zna, no sada je došao čas da se ta pojava pobliže istraži. Bakterija u kojoj je riječ, Trichodesmium erythraeum, pripada skupini prvih organizama koji su mogli iskorištavati energiju Sunčevog zračenja, skupini cijanobakterija, poznatoj i pod imenom modrozelene alge. Još zanimljivije, ova alga (bakterija) osim što uzima ugljikov dioksid iz zraka, to isto čini i s njegovim najobimnijim sastojkom, dušikom (N₂), prevodeći ga u amonijak, NH₃. Od amonijaka potom, radom drugih bakterija, nastaju nitriti i nitrati koje opet druge morske biljke troše za svoj rast. Drugim riječima, T. erythraeum ne samo da veže ugljik iz zraka, nego i proizvodi dušično gnojivo pospješujući time bujanje života u moru. Procjenjuje se da cijanobakterije iz roda Trichodesmium vezuju godišnje 60 do 80 Tg (milijuna tona) dušika, što znači da njihovom radu zahvaljujemo za polovicu dušika anorganskog porijekla u morima i oceanima.

Pokus kojeg su napravili autori spomenutog rada bio je sasvim jednostavan: u otopinu čiji je sastav odgovarao sastavu morske vode, nasadili su kulturu cijanobakterije, a potom mjerili, tokom njezinog  umnožavanja, koncentraciju otopljenog ugljika (disolved organic carbon, DOC), tj. ugljika u obliku topljivih organskih spojeva te koncentraciju ugljika nakupljenog u česticama (particulate organic carbon, POC). Ovisno o veličini čestica, u POC se mogu nalaziti pojedinačne bakterije (0,2 – 2 μm) ili njihove kolonije (> 2 μm). Sve su to mjerili u ovisnosti o koncentraciji aluminija (AlCl₃), dodanog u umjetnu morsku vodu. Rezultat?

Pokazalo se da bakterije rastu 11 do 14 % brže uz dodatak aluminijeva klorida. Najveća koncentracija ugljika (POC) zabilježena je 38. dana rasta: 145 μmol/L pri koncentraciji aluminija 200 nmol/L. Nešto su niže bile vrijednosti (136 μmol/L) pri pet puta nižim koncentracijama Al (40 nmol/L), a još su niže bile za morsku vodu bez aluminija (134 μmol/L). No, to nije sve. Kada su bakterije počele ugibati, talog koji je pri tome nastajao teže je otpuštao ugljik ako je u vodi bilo aluminija: 20 – 27 % za POC i 31 – 62 % za DOC. To znači da i na taj način aluminij pridonosi uklanjaju ugljikova dioksida iz zraka.

Unatoč trudu znanstvenika, mehanizam djelovanja aluminija na rast i raspad bakterija još nije posve jasan. Spekulira se da bi aluminij mogao utjecati na enzim koji služi za fiksaciju dušika; čak kažu da su u bakteriji pronašli protein koji prenosi aluminij u citoplazmi kao što transferin prenosi željezo u krvnoj plazmi. A što je s topljivošću taloga? Tu bi opet moglo biti da se aluminij veže s organskom tvari – no znanost nije ono što bi moglo biti, nego ono što jest.

No kako bilo da bilo, ostaje činjenica da bi dodatak aluminija u morsku vodu mogao povećati proizvodnu vezanog dušika cijanobakterijama u eufotičkoj zoni za 11 – 19 %, a vezivanje ugljikova dioksida svim algama za 11 – 17 %. Još nam ostaje da izračunamo koliko bi aluminija za to trebalo (540 kg/km², uz pretpostavku koncentracije 200 nM i dubine 100 m) te da se zapitamo neće li gnojenje mora aluminijem prouzročiti i neku štetu. Jer ekološki sustavi, posebice morski, vrlo su osjetljivi.

Nenad Raos je kemičar, znanstveni savjetnik u trajnome zvanju, koji je radio do umirovljenja 2016. godine u zagrebačkom Institutu za medicinska istraživanja i medicinu rada (IMI). Autor je i koautor oko 200 znanstvenih i stručnih radova iz područja teorijske (računalne) kemije, kemije kompleksnih spojeva, bioanorganske kemije i povijesti znanosti. Bio je pročelnik Sekcije za izobrazbu Hrvatskog kemijskog društva, glavni urednik Prirode te urednik rubrike Kemija u nastavi u časopisu Kemija u industriji. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti. Autor je 3000 znanstveno-popularnih članaka te 15 znanstveno-popularnih knjiga - posljednja je "Kemičar u kući - kemija svakodnevnog života".