В статье «Климатека» обсуждается концепция углеродной нейтральности и связанные с ней проблемы. Описаны основные виды негативных выбросов - естественные «поглотители углерода» и технологии улавливания CO 2.
«Естественные» отрицательные выбросы и технологии для достижения углеродной нейтральности
Углеродная нейтральность означает достижение чистых нулевых выбросов двуокиси углерода (CO 2 ) - баланса между выбросами углерода, выбрасываемого человечеством в атмосферу, и так называемыми отрицательными выбросами - извлечением двуокиси углерода из атмосферы обратно на поверхность земли.
Двуокись углерода - самый важный парниковый газ в атмосфере. Он отвечает за около 60% положительного радиационного давления (радиационное воздействие). Согласно основным законам термодинамики, поскольку Земля поглощает энергию Солнца, она должна в конечном итоге излучать такое же количество энергии в космос. Разница между входным и выходным излучением называется давлением излучения (измеряется в Вт / м 2 ). Другими словами, это изменение энергетического баланса в климатической системе из-за антропогенных выбросов парниковых газов или других факторов, что в наше время приводит к потеплению.
Однако концепция углеродной нейтральности не включает другие парниковые газы. Около парниковых газов, выбрасываемых человечеством, составляют выбросы метана (CH 4 ), закиси азота (N 2 O) и хлорфторуглеродов. Хотя их атмосферные концентрации намного ниже, чем концентрации CO 2 , эти парниковые газы во много раз сильнее с точки зрения их согревающего воздействия на углекислый газ. Важно отметить, что с начала промышленной революции их концентрация значительно увеличилась.
В связи с этим человечеству необходимо стремиться к климатической нейтральности - нулевым чистым выбросам всех типов парниковых газов. А в стратегии Green Deal, предложенной Европейской комиссией и рассмотренной Советом Европейского Союза , цель ЕС - достичь климатической нейтральности к 2050 году.
Если человечество продолжит выбрасывать парниковые газы с нынешней скоростью, к концу столетия ожидается, что средняя температура Земли вырастет более чем на 3 ° C. Сохранение повышения температуры Земли на уровне 1,5 ° C является ключевым моментом, потому что в при достижении этой цели риски опасных погодных явлений будут меньше, чем при более сильном потеплении. Согласно специальному отчету МГЭИК от 2018 года , человечество могло постоянно поддерживать эту температуру только при широкомасштабном применении отрицательных выбросов. Для этого потребуется ряд мер, включая извлечение сотен гигатонн углекислого газа из атмосферы к концу века. В 2017 году глобальные выбросы CO2 составили около 37 гигатонн .
Виды негативных выбросов
Достижение отрицательных выбросов достигается с помощью геоинженерии - это подход, который манипулирует климатической системой Земли для смягчения последствий изменения климата. Отрицательные выбросы можно разделить на 2 основных подхода. Первый заключается в усилении существующих в природе процессов, а второй использует искусственные технологии.
«Естественные» отрицательные выбросы
Углерода раковина любой процесс, метод или объект , в котором больше углекислого газа извлекается , чем выбрасывается в атмосферу. Эти поглотители встречаются в природе как компоненты углеродного цикла . Примером этого являются растения, которые поглощают углекислый газ из атмосферы посредством фотосинтеза в течение своей жизни.
Массовая посадка леса - один из наиболее часто предлагаемых методов снижения выбросов. По данным IPCC , облесение может извлекать до 3,6 миллиарда тонн CO 2 в год. Недостатком этого метода является то, что если будет посажено слишком много новых лесов, будет меньше сельскохозяйственных земель, и, кроме того, леса поглощают больше солнечной энергии, чем луга, пустыни и полупустыни. И это было бы препятствием в борьбе с изменением климата.
Восстановление морских экосистем вдоль побережья - мангровых лесов, солончаков и водорослей - еще один естественный вариант поглощения негативных выбросов. Углерод, хранящийся в этих экосистемах, известен как голубой углерод . Существует также подход, заключающийся в обогащении океанических вод железом, чтобы стимулировать популяции фитопланктона - микроскопических растений, обитающих в океанах, играющих ключевую роль в поглощении CO 2 .
Почвы, такие как естественные чистые поглотители углерода, предлагают еще одну возможность увеличения отрицательных выбросов. Современные агротехники разрушают целостность почвы, что является причиной выброса CO 2 . Если широко использовать неинвазивные методы обработки почвы, сельскохозяйственные почвы снова станут поглотителями, что сделает сельское хозяйство углеродно нейтральным. Недостатком этого метода является то, что почвы могут поглощать только определенное количество CO 2., после чего достигается насыщение. С другой стороны, способность почв удерживать углерод может быть значительно увеличена за счет добавления биоугля - улучшителя почвы, образующегося при сжигании биомассы. Несмотря на огромный потенциал, использование biochar стоит дорого, а его массовое производство потребует значительных ресурсов биомассы.
Также существует идея об отрицательных выбросах при дроблении горных пород . Когда идет дождь, растворенный в каплях углерод вступает в реакцию с камнями и очень медленно их разрушает. Таким образом высвобождаются ионы кальция, а после попадания в океаны образуется карбонат кальция, чаще всего в таких организмах, как кораллы и планктон. Когда они умирают, их тела вместе с карбонатом кальция опускаются на морское дно. Процесс можно значительно ускорить, добавив на открытых участках измельченные силикатные породы. Но этот подход также был бы дорогостоящим и потребовал бы массовой добычи полезных ископаемых.
Технологии с отрицательными выбросами
Технология улавливания и хранения углерода (CCS) работает по принципу изоляции диоксида углерода от других газов во время сгорания топлива, после чего он транспортируется и хранится. Один из способов уловить это - сжечь топливо в чистом кислороде. Таким образом получается CO 2 вместо углерода (C) или монооксида углерода (CO) .
Процесс улавливания углерода при сжигании биомассы известен как BECCS (энергия биотоплива с улавливанием и хранением углерода). Энергия биомассы потенциально углеродно нейтральна - если те же самые растения, из которых производится биомасса, высаживаются и выращиваются после сжигания, то CO 2, выделяющийся при сгорании, будет снова поглощаться растением в течение срока его службы. Если на электростанции, работающей на биомассе, углекислый газ улавливается перед выбросом в атмосферу, тогда весь процесс извлекает CO 2 из атмосферы.
Помимо сжигания, существует еще технология прямого улавливания CO 2 из воздуха (DAC - Direct air capture). В этом методе воздух продувается на поверхность с реагентом, который вступает в реакцию с CO 2 , после чего воздух выпускается. Углекислый газ хранится под землей вместе с газом и водой, где он вступает в химическую реакцию и со временем образует горные породы. Однако эта технология относительно дорога.
Углерод, улавливаемый методами CCS и DAC, также может быть использован для производства обуви, мебели и других продуктов.
В заключение, использование отрицательных выбросов необходимо для достижения человечеством углеродной нейтральности. Важно отметить, что достижение нулевых выбросов не приведет к снижению и без того повышенных концентраций парниковых газов, а только остановит их дальнейшее увеличение, что замедлит глобальное потепление и, в конечном итоге, остановит его, но его последствия пока не отменяются. По этой причине необходимы одновременные усилия для смягчения последствий изменения климата, а также для адаптации.
Подписывайтесь на «Гродно 24» в Дзен Новости и на наш канал в Дзен