Сбор парниковых газов с неба: 7 вещей, которые нужно знать об удалении углерода

В условиях роста выбросов парниковых газов и все более серьезного воздействия на климат актуальность решения проблемы изменения климата как никогда высока. Многие из решений на сегодняшний день сосредоточены на смягчении последствий — способах как можно быстрее сократить выбросы, например, путем внедрения возобновляемых источников энергии, повышения энергоэффективности и прекращения вырубки лесов. Эти усилия остаются критически важными, и нам необходимо их ускорить. Тем не менее, наука показывает, что их самих по себе будет недостаточно, чтобы иметь хорошие шансы на достижение целей Парижского соглашения об изменении климата.

Чтобы предотвратить наихудшие последствия изменения климата, миру необходимо достичь чистых отрицательных выбросов, точки, при которой мы фактически удаляем и храним больше углерода из воздуха, чем выбрасываем в атмосферу. Это будет включать в себя развертывание методов, которые удаляют углерод из атмосферы и сохраняют его на постоянной основе.

Здесь мы рассмотрим последние научные достижения в области отрицательных выбросов и подходов к удалению углерода:

Зачем нам нужно добиваться отрицательных выбросов?

Последние данные науки о климате показывают, что в дополнение к смягчению последствий изменения климата миру необходимо будет удалять углерод из воздуха и хранить его, если мы хотим иметь хорошие шансы на достижение глобальных целей по ограничению повышения температуры до 1,5-2 градусов по Цельсию (2,7). -3,6 градуса по Фаренгейту), температурный предел, на который страны согласились в рамках международного Парижского соглашения об изменении климата. Большинство научных оценок показывают, что для достижения этих целей глобальная траектория выбросов должна не только достичь нуля ко второй половине этого века, но и продолжать снижаться до чистых отрицательных выбросов. Отрицательные выбросы необходимы для компенсации последних оставшихся видов деятельности, вызывающих выбросы парниковых газов, которые слишком сложны или дороги для ликвидации, а также для компенсации любого временного превышения целей по температуре.

Как мы можем добиться отрицательных выбросов?

Стратегии удаления углерода, как следует из названия, удаляют углекислый газ из атмосферы и сохраняют его различными способами, например, в почве, деревьях, подземных резервуарах, скалах, океане и даже таких продуктах, как бетон и углеродное волокно. Наиболее очевидным примером этого является фотосинтез, когда деревья поглощают углекислый газ из окружающего воздуха и используют его для роста.

Стратегии удаления углерода делятся на две категории:

1. Естественные подходы, которые используют биологические процессы для улучшения удаления и хранения углерода в лесах, почвах или водно-болотных угодьях; а также
2. технологические подходы, которые удаляют углерод непосредственно из воздуха или манипулируют естественными процессами удаления углерода для ускорения накопления углерода.

Удаление углерода похоже на управление солнечным излучением?

Нет. Хотя управление солнечным излучением направлено на снижение серьезности воздействия на климат, в отличие от удаления углерода, оно не решает источник проблемы: увеличение концентрации парниковых газов в атмосфере. Скорее, управление солнечным излучением направлено на уменьшение количества радиации, достигающей Земли, например, путем осветления облаков, введения отражающих частиц в атмосферу или даже установки зеркал в космосе.

Удаление углерода и управление солнечным излучением связаны с очень разными рисками, потенциальными воздействиями, потребностями в исследованиях и затратами, но ни один из них не свободен от противоречий. Управление солнечным излучением вызвало споры о возможных непредвиденных последствиях для гидрологического цикла и жизни растений, среди прочего. Некоторые формы удаления углерода также являются предметом серьезных дискуссий, например, может ли биоэнергетика с улавливанием и хранением углерода (BECCS), которая включает сжигание биомассы, такой как отходы урожая, для получения энергии, а также улавливание и хранение выбросов углерода под землей в геологических формациях, быть действительно устойчивой. в больших масштабах, учитывая, среди прочего, конкурирующие потребности в земле.

Сколько удаления углерода нам нужно?

В отчете ЮНЕП о разрыве в выбросах собраны последние научные данные, касающиеся траекторий выбросов и повышения температуры. Исследователи обнаружили, что:

• Согласно изученным моделям, повышение температуры не может быть ограничено 1,5°C к 2100 году без удаления углерода. К 2050 году миру потребуется изолировать и хранить 8 гигатонн углекислого газа (GtCO₂) в среднем ежегодно — удаление большего количества выбросов, чем общие выбросы парниковых газов в США в 2015 году (6,6 ГтCO₂д). В период с 2010 по 2100 год миру потребуется хранить около 810 ГтCO.₂ в совокупности эквивалентно глобальным выбросам примерно за 20 лет при текущих темпах.
• В некоторых сценариях целевой показатель 2°C может быть достигнут без удаления углерода, но в подавляющем большинстве это требуется., даже с учетом текущих обязательств стран по борьбе с изменением климата. Даже если страны немедленно активизируют свои действия по борьбе с изменением климата, большинство моделей показывают, что нам все равно нужно удалить около 670 ГтCO.₂ совокупно в период с 2010 по 2100 год, что эквивалентно примерно 16-летним глобальным выбросам с учетом текущих темпов.

Возможно ли что-то из этого на самом деле?

Естественные подходы к удалению углерода могут сыграть значительную роль в ближайшем будущем. Недавние исследования показали, что естественные решения, такие как улучшенное управление лесами, водно-болотными угодьями, пастбищами и сельскохозяйственными угодьями, могут удалить около 5,6 ГтCO.₂e углерода в год к 2030 году — цифра, эквивалентная общим глобальным выбросам в сельском хозяйстве, несет в себе многочисленные сопутствующие выгоды, от улучшения качества почвы и воды до защиты биоразнообразия.

Тем не менее, они не без риска. Например, углерод не может быть удален навсегда, в конечном итоге возвращаясь в атмосферу, например, когда крупный пожар уничтожает восстановленные лесные угодья или когда фермер вспахивает поле, ранее запрещенное для возделывания. Мероприятия по удалению углерода также могут вызывать выбросы в других местах, например, если посадка деревьев на сельскохозяйственных угодьях приводит к вырубке деревьев в других местах для удовлетворения растущего спроса на продовольствие.

Несколько технологических подходов также являются многообещающими, но большинство из них не готовы к развертыванию, а другие остаются дорогостоящими и рискованными. Большинство климатических моделей в значительной степени полагаются на BECCS для достижения отрицательных выбросов, но этот подход также создает проблемы, такие как вытеснение лесов и сельскохозяйственных угодий для производства биоэнергии.

Даже в сочетании с амбициозными мерами по смягчению последствий ни один из подходов или категорий удаления углерода не сможет удержать потепление значительно ниже 2 °C в течение этого столетия. Таким образом, наилучшей стратегией для достижения отрицательных выбросов в необходимом масштабе является создание портфеля подходов к удалению углерода.

Где уже происходит удаление углерода?

Усилия по более эффективному управлению почвами и лесами для хранения углерода — например, путем лесовосстановления и восстановления продуктивности деградированных ландшафтов — продолжаются, но они не приближаются к их предполагаемым потребностям или потенциалу. Например, в то время как страны во всем мире поставили перед собой амбициозную цель восстановить 350 миллионов гектаров деградированных земель к 2030 году, одно исследование выявило потенциал удаления углерода за счет восстановления и ряда других мер на нескольких миллиардах гектаров. Но важно отметить, что вопрос о том, может ли мир мобилизовать действия такого масштаба, и если да, то каким образом, является предметом постоянных дискуссий. Оптимизм должен быть умерен тем, что является реалистичным, учитывая конкурирующие потребности в земле и других ресурсах.

Технологические подходы находятся в зачаточном состоянии, но набирают обороты. Например, в настоящее время в Канаде, Европе и Соединенных Штатах существует несколько коммерческих систем прямого улавливания и хранения воздуха, а также ведутся некоторые академические исследования. BECCS также вступает в демонстрационную фазу с полдюжиной или около того действующих проектов и более чем дюжиной запланированных.

Новая система питания под названием «Цикл Аллама» также заслуживает внимания. Эта технология делает улавливание углерода частью основного процесса производства электроэнергии.NET Power использует эту технологию на первом в истории демонстрационном заводе по производству природного газа с нулевым уровнем выбросов в Ла-Порте, штат Техас, который, как ожидается, начнет поставлять электроэнергию в сеть в 2018 году. диоксида, который он производит, и, по прогнозам, он станет конкурентоспособным по стоимости с традиционными энергетическими системами, работающими на природном газе, как только технология отработает. Таким образом, эта демонстрационная установка может оказать преобразующее воздействие на энергосистему и стимулировать инвестиции в критически важную инфраструктуру, такую ​​как геологическое хранилище, что в конечном итоге поможет снизить стоимость удаления углерода.

Как мир может ограничить потепление 1,5-2°C?

Необходимо будет приложить все усилия для сокращения выбросов. Мы не можем отстраниться от каких-либо усилий по смягчению последствий, и в то же время нам необходимо изучить варианты инвестирования в удаление углерода — таким образом, чтобы дополнять и даже поддерживать усилия по смягчению последствий, насколько это возможно. Это означает быстрое развертывание подходов к естественному удалению углерода при продолжении исследований, разработки и демонстрации технологических подходов, которые могут масштабироваться.

Обнадеживает то, что пути для многих подходов к удалению углерода могут идти рука об руку со смягчением последствий. Например, для технологии прямого улавливания воздуха требуется недорогая, углеродно-нейтральная энергия, что подчеркивает необходимость увеличения масштабов использования энергии ветра, солнца и других возобновляемых источников энергии. А подходы к естественному удалению углерода могут помочь сократить выбросы, обеспечивая при этом ряд преимуществ, таких как повышение выхода продуктов питания и устойчивость.

WRI проводит новое исследование, чтобы изучить проблемы и возможности масштабирования стратегий удаления углерода в сочетании с дальнейшими усилиями по ограничению выбросов.