door Mary Hoff
Klaus Lackner heeft een beeld van de toekomst in zijn hoofd, en het ziet er ongeveer zo uit: 100 miljoen oplegger-formaat dozen, elk gevuld met een beige stof geconfigureerd in wat lijkt op shag tapijt om het oppervlak te maximaliseren. Elke doos trekt lucht alsof het ademt. Het weefsel absorbeert koolstofdioxide, dat later in geconcentreerde vorm vrijkomt om in beton of plastic te worden verwerkt of ver onder de grond te worden doorgesluisd, waardoor het effectief zijn vermogen om bij te dragen aan klimaatverandering teniet wordt gedaan.,
hoewel de technologie nog niet operationeel is, staat ze “op het punt het laboratorium te verlaten, zodat we kunnen laten zien hoe het op kleine schaal werkt”, zegt Lackner, directeur van het Center for Negative Carbon Emissions aan de Arizona State University., Zodra hij alle knikjes heeft uitgewerkt, dacht hij dat, gecombineerd, het netwerk van dozen misschien 100 miljoen ton (110 miljoen ton) CO2 per dag zou kunnen vangen tegen een kostprijs van $30 per ton—waardoor een waarneembare deuk wordt gemaakt in de klimaatverstorende overvloed aan CO2 die zich in de lucht heeft opgebouwd sinds mensen serieus begonnen met het verbranden van fossiele brandstoffen 150 jaar geleden.,
Lackner is een van de honderden, zo niet duizenden wetenschappers over de hele wereld die werken aan manieren om CO2 uit de atmosfeer te verwijderen, door koolstof uit de atmosfeer op te vangen met behulp van planten, rotsen of gemanipuleerde chemische reacties en het op te slaan in de bodem, producten zoals beton en plastic, rotsen, ondergrondse reservoirs of de diepblauwe zee.
sommige van de strategieën – gezamenlijk bekend als koolstofdioxide verwijdering of negatieve emissies technologieën-zijn slechts twinkles in de ogen van hun voorstellers., Anderen-low-tech programma ‘ s zoals het planten van meer bossen of het verlaten van gewasresten in het veld, of meer high-tech “negatieve emissies” setups zoals de CO2-capturing biomassa brandstof plant die online ging afgelopen voorjaar in Decatur, Illinois—zijn al aan de gang. Hun gemeenschappelijke doel: ons helpen uit de klimaatsverandering waar we onszelf in hebben gebracht.”we kunnen onze economie niet zomaar decarboniseren, anders halen we onze koolstofdoelstelling niet”, zegt Noah Deich, medeoprichter en uitvoerend directeur van het Center for Carbon Removal in Oakland, Californië. “We moeten verder gaan om koolstof uit de atmosfeer op te ruimen …, we moeten dringend beginnen als we tegen 2030 echte markten en echte oplossingen willen hebben die veilig en kosteneffectief zijn.”
vele benaderingen
vrijwel alle deskundigen op het gebied van klimaatverandering zijn het erover eens dat we, om een catastrofe te voorkomen, in de eerste plaats alles in het werk moeten stellen om de CO2-uitstoot te verminderen. Maar steeds meer mensen zeggen dat dat niet genoeg is. Als we de atmosferische opwarming willen beperken tot een niveau waaronder onomkeerbare veranderingen onvermijdelijk worden, stellen ze, moeten we ook actief CO2 uit de lucht verwijderen in vrij grote hoeveelheden.,
” Het is bijna onmogelijk dat we 2°C zouden bereiken, en nog minder 1,5°C, zonder een soort van negatieve emissietechnologie, “zei Pete Smith, leerstoel plant and soil science aan de Universiteit van Aberdeen en een van’ s werelds leiders op het gebied van klimaatverandering mitigatie.wetenschappers uit de hele wereld die onlangs een “routekaart” hebben opgesteld naar een toekomst die ons goede kansen biedt om de opwarming onder de 2 ºC—drempel te houden, leunen sterk op het verminderen van koolstofemissies door fossiele brandstoffen volledig uit te faseren-maar eisen ook dat we actief CO2 uit de atmosfeer verwijderen., Hun schema vraagt om het vastleggen van 0,61 metrische gigaton (een gigaton, afgekort Gt, is een miljard ton of 0,67 miljard ton) van CO2 per jaar in 2030, 5,51 in 2050, en 17,72 in 2100. Volgens de National Oceanic and Atmospheric Administration bedroeg de door de mens gegenereerde CO2-uitstoot in 2015 ongeveer 40 Gt.,
rapporten verschijnen periodiek erop te wijzen dat een of andere aanpak niet gaat om het te snijden: bomen kunnen koolstof op te slaan, maar ze concurreren met de landbouw voor land, de bodem kan niet genoeg op te slaan, machines zoals die Lackner voor ogen heeft te veel energie, we hebben niet de engineering bedacht voor ondergrondse opslag.
Het is waarschijnlijk waar dat geen enkele oplossing de oplossing is, allen hebben voors en tegens, en velen hebben bugs om uit te werken voordat ze klaar zijn voor prime time. Maar in de juiste combinatie, en met wat serieus onderzoek en ontwikkeling, kunnen ze een groot verschil maken., En, zoals een internationaal team van klimaatwetenschappers onlangs heeft opgemerkt, hoe eerder hoe beter, want de taak om broeikasgassen te verminderen zal alleen maar groter worden en des te afschrikwekkender hoe langer we wachten.
Smith stelt voor de vele benaderingen op te splitsen in twee categorieën—relatief low-tech “no regrets” – strategieën die klaar zijn om te gaan, zoals herbebossing en verbetering van de landbouwpraktijk, en geavanceerde opties die substantieel onderzoek en ontwikkeling nodig hebben om levensvatbaar te worden. Vervolgens stelt hij voor om het eerste in te zetten en aan het laatste te werken., Hij pleit ook voor het minimaliseren van de nadelen en het maximaliseren van de voordelen door zorgvuldig afstemmen van de juiste aanpak met de juiste locatie.
” Er zijn waarschijnlijk goede en slechte manieren om alles te doen, ” zei Smith. “Ik denk dat we de goede manieren moeten vinden om deze dingen te doen.”
Deich ondersteunt ook het gelijktijdig nastreven van meerdere opties. “We willen geen technologie, we willen veel complementaire oplossingen in een breder portfolio dat vaak updates als er nieuwe informatie over de oplossingen naar voren komt.,”
met dat in gedachten, hier is een snelle blik op een aantal van de belangrijkste benaderingen die worden overwogen, met inbegrip van een ballpark projectie op basis van de huidige kennis van de CO2—opslag potentieel gedestilleerd uit een verscheidenheid van bronnen—met inbegrip van voorlopige resultaten van een Universiteit van Michigan studie verwacht later dit jaar worden vrijgegeven-evenals samenvattingen van de voor -, nadelen, rijpheid, onzekerheden en gedachten over de omstandigheden waaronder elk zou het beste worden toegepast.,bebossing en herbebossing betaal je entreegeld, rijd een bochtige weg op door het Sequoia National Park in Californië, wandel een halve mijl door het bos en je bevindt je aan de voeten van General Sherman, ‘ s werelds grootste boom. Met zo ‘ n 52.500 kubieke voet (1.487 kubieke meter) hout in zijn stam, heeft de kolos meer dan 1.400 ton (1.500 ton) CO2 gevangen in zijn stam alleen.
hoewel de omvang ervan duidelijk uitzonderlijk is, geeft het algemeen een idee van het potentieel van bomen om CO2 uit de lucht op te zuigen en op te slaan in hout, schors, blad en wortel., In feite schatte het Intergovernmental Panel on Climate Change dat een enkele hectare bos ergens tussen de 1,5 en 30 ton (1,6 en 33 ton) CO2 per jaar kan opnemen, afhankelijk van de soorten bomen, hoe oud ze zijn, het klimaat enzovoort.
wereldwijd worden bossen momenteel in de Orde van grootte van 2 Gt CO2 per jaar opgeslagen. Gezamenlijke inspanningen om bomen te planten op nieuwe plaatsen (bos) en herbeplant ontbost areaal (bos) kunnen dit verhogen met een gigaton of meer, afhankelijk van soorten, groeipatronen, economie, politiek en andere variabelen., Bosbeheer praktijken die de nadruk leggen op koolstofopslag en genetische modificatie van bomen en andere bosplanten om hun vermogen om koolstof op te nemen en op te slaan te verbeteren, kunnen deze aantallen verhogen.
een andere manier om het vermogen van bomen om koolstof op te slaan te verbeteren, is door er duurzame producten van te maken-houten kaders, boeken, enzovoort. Het gebruik van koolstofrijk hout voor de bouw, bijvoorbeeld, kan de opslagcapaciteit van bomen uitbreiden tot buiten de grenzen van bossen, waarbij houtopslag en bebossing gecombineerd worden voor een potentieel 1.,3-14 Gt CO2 per jaar mogelijk, volgens het Climate Institute, een in Australië gevestigde onderzoeksorganisatie.
.com/holgs
Carbon Farming
De meeste landbouw is bedoeld om iets te produceren dat van het land wordt geoogst. CO2-landbouw is het tegenovergestelde. Het gebruikt planten om CO2 op te vangen, vervolgens gebruikt het strategisch praktijken zoals het verminderen van het bewerken, het planten van gewassen met langere wortels en het verwerken van organische materialen in de bodem om de ingesloten koolstof aan te moedigen om in de bodem te bewegen-en te blijven—.momenteel zijn veel land -, tuinbouw -, bosbouw-en tuinbodems een netto koolstofbron., Dat wil zeggen, deze bodems verliezen meer koolstof dan ze sequesteren, ” merkte Christine Jones, oprichter van de in Australië gevestigde non-profit Amazing Carbon. “Het potentieel om de netto verplaatsing van CO2 naar de atmosfeer om te keren door een verbeterd plant-en bodembeheer is immens. Het beheren van vegetatieve dekking op een manier die de capaciteit van de bodem om grote hoeveelheden atmosferische koolstof in een stabiele vorm vast te leggen en op te slaan vergroot, biedt een praktische en bijna onmiddellijke oplossing voor een aantal van de meest uitdagende problemen waarmee de mensheid momenteel wordt geconfronteerd.,”
De koolstofopslagcapaciteit van de bodem zou nog groter kunnen worden als onderzoeksinitiatieven van het Advanced Research Projects Agency-Energy, Een Amerikaanse overheidsinstantie die onderzoeksondersteuning biedt voor innovatieve energietechnologieën, en andere die gericht zijn op het verbeteren van het vermogen van gewassen om koolstof naar de bodem over te brengen, succesvol zijn. En, wijst Eric Toensmeier, auteur van de Carbon Farming Solution, de capaciteit van landbouwgrond om koolstof op te slaan kan drastisch worden verhoogd door het opnemen van bomen in de vergelijking ook.,
” over het algemeen zijn het praktijken die bomen die de meeste koolstof —vaak twee tot tien keer meer koolstof per hectare, dat is een vrij big deal,” Toensmeier zei.
Creative Commons
andere vegetatie
hoewel bossen en landbouwgrond De meeste aandacht hebben getrokken, nemen andere soorten vegetatie—graslanden, kustvegetatie, veengebieden—ook CO2 op en slaan deze op, en inspanningen om hun vermogen om dit te doen te vergroten, kunnen bijdragen aan de koolstofopslag in de hele wereld.,
kustplanten, zoals mangroven, zeegrassen en vegetatie in getijden kwelders, blinken uit in het vastleggen van CO2 in vegetatie—aanzienlijk meer per gebied dan terrestrische bossen, volgens Meredith Muth, international program manager bij de National Oceanic and Atmospheric Administration.”dit zijn ongelooflijk koolstofrijke ecosystemen,” zei Emily Pidgeon, Conservation International senior director of strategic marine initiatives., Dat komt omdat de zuurstofarme grond waarin ze groeien, de uitstoot van CO2 terug in de atmosfeer remt, dus in plaats van terug te keren in de atmosfeer, bouwt koolstof zich laag voor laag op door de eeuwen heen. Met mangroven die ruwweg 1.400 ton (1.500 ton) per hectare in beslag nemen (2. 5 acres); kwelders, 900 metrische ton (1.000 ton); en zeegras, 400 metrische ton (400 ton), herstel van verloren kustvegetatie en uitbreiding van kusthabitats heeft potentieel om aanzienlijke koolstof vast te leggen., En onderzoekers kijken naar strategieën zoals het verminderen van vervuiling en het beheersen van sedimentverstoring om deze ecosystemen nog meer CO2 te laten absorberen.
en, voegt Pidgeon toe, dergelijke vegetatie levert een dubbel klimaatvoordeel op omdat het ook kustlijnen helpt beschermen tegen erosie omdat opwarming de zeespiegel doet stijgen.
“Het is het perfecte klimaatveranderingsecosysteem, vooral in sommige van de meer kwetsbare plaatsen,” zei ze. “Het biedt bescherming tegen stormen, erosiebestrijding, onderhoudt de lokale visserij. In termen van klimaatverandering is het enorm waardevol, of het nu gaat om mitigatie of aanpassing.,”
.com/MorganLeeAlain
Bio-Energie & Bury
naast het tappen van de capaciteit van vegetatie om CO2 op te slaan in plantendelen en bodem, kan de mens de sequestratie verbeteren door de koolstofplanten op andere manieren weg te zuigen. Een energiecentrale van 208 miljoen dollar die eerder dit jaar in bedrijf werd genomen in het hart van Illinois farm country is een tastbaar voorbeeld van deze aanpak en wat momenteel algemeen wordt gezien als de meest veelbelovende technologie-gebaseerde strategie voor het verwijderen van grote hoeveelheden koolstof uit de lucht: bio-energie koolstofafvang en-opslag, of BECCS.,
BECCS begint meestal met het omzetten van biomassa in een bruikbare energiebron zoals vloeibare brandstof of elektriciteit. Maar dan gaat het concept een belangrijke stap verder. In plaats van het CO2 dat tijdens het proces vrijkomt de lucht in te sturen, zoals conventionele installaties doen, vangt en concentreert het het, vangt het vervolgens op in materiaal zoals beton of plastic of injecteert het—zoals het geval is voor de Decatur—installatie-het in rotsformaties die de koolstof ver onder het aardoppervlak vangen.
in een verwante strategie wordt voorgesteld oceaanplanten zoals kelp te gebruiken in plaats van landplanten., Dit zou de noodzaak verminderen om te concurreren met voedselproductie en het behoud van landhabitats voor land. Deze optie is echter niet zoveel onderzocht als Becc ‘ s op het land, zodat het aantal onbekenden nog groter is.
wat de opslag betreft, zijn veel van de voorgestelde technologieën nog in conceptfase of in een vroeg ontwikkelingsstadium. Maar als de aanpak correct is ontwikkeld, heeft de aanpak “potentieel een aanzienlijke impact”, zei professor Pete Smith van de Universiteit van Aberdeen.,
Creative Commons
Biochar
een andere manier om het vermogen van planten om koolstof op te slaan te verbeteren, is door gedeeltelijk materialen te verbranden zoals logging slash Of gewasafval om een koolstofrijke, langzaam ontbindende stof, bekend als biochar, te maken, die vervolgens kan worden begraven of verspreid op landbouwgrond. Biochar is gebruikt voor eeuwen om de bodem te verrijken voor de landbouw, maar de laatste tijd is het trekken van meer aandacht voor zijn vermogen om koolstof vast te leggen—zoals blijkt uit het feit dat drie van de 10 finalisten in een $25 miljoen Earth Challenge gelanceerd door Virgin in 2007 tap deze aanpak.,Oregon Department of Forestry
bemesting in de oceaan
planten en plantenachtige organismen die in de oceaan leven absorberen onmetelijke hoeveelheden CO2 per jaar, hun vermogen om dit te doen wordt alleen beperkt door de beschikbaarheid van ijzer, stikstof en andere nutriënten die ze nodig hebben om te groeien en te vermenigvuldigen. Onderzoekers kijken naar strategieën om de oceaan te bevruchten of om voedingsstoffen uit de diepten te halen om het vermogen van planten om koolstof vast te houden en op te slaan te hyperdriven.,een tiental jaren geleden begonnen bedrijven zich te vormen om precies dat te doen, met het plan om de vruchten te plukken van de binnenkort op te richten wereldwijde koolstofmarkt. Dergelijke plannen zijn grotendeels op de tekentafel gebleven, hetgeen wordt belemmerd door aanzienlijke onzekerheden over de wijze waarop een prijskaartje aan koolstof moet worden gelegd, bezorgdheid over de ontwrichting van de visserij-en oceaanecosystemen in het algemeen, en de hoge energiebehoeften en-kosten die er waarschijnlijk mee gepaard zouden gaan. Bovendien hebben we geen duidelijk beeld van hoeveel van de opgesloten koolstof in de oceaan zou blijven in plaats van terug te keren in de atmosfeer.,
Creative Commons
Rock Solutions
CO2 wordt op natuurlijke wijze elke dag uit de atmosfeer verwijderd door reacties tussen regenwater en rotsen. Sommige klimaatwetenschappers stellen voor om dit proces te verbeteren—en zo de CO2—verwijdering uit de atmosfeer te verhogen-door kunstmatige maatregelen zoals het breken van stenen en het blootstellen aan CO2 in een reactiekamer of het verspreiden ervan over grote gebieden land of oceaan, waardoor het oppervlak waarop de reacties kunnen plaatsvinden, wordt vergroot.,
zoals momenteel wordt gedacht, zijn strategieën om de koolstofopslag te verbeteren door CO2 te reageren met gesteente duur en energie-intensief vanwege de noodzaak om grote hoeveelheden zwaar materiaal te transporteren en te verwerken. Sommige hebben ook een extensief landgebruik nodig en kunnen dus concurreren met andere behoeften, zoals voedselproductie en bescherming van de biodiversiteit. Onderzoekers kijken naar manieren om mijnafval te gebruiken en anders de strategie te verfijnen om de kosten te verlagen en de efficiëntie te verhogen.
.,com/Dushlik
directe Luchtafvang en-Opslag
De koolstofafvangcontainers van Lackner van de Arizona State University vormen samen met andere projecten zoals de onlangs geopende faciliteit voor het afvangen en opslaan van koolstof in Zwitserland, een van de meer besproken technologieën voor het afvangen en opslaan van broeikasgassen die vandaag worden voorgesteld. Deze aanpak, die bekend staat als directe luchtafvang en-opslag, gebruikt chemicaliën of vaste stoffen om het gas uit de dunne lucht op te vangen en vervolgens, zoals in het geval van BECCS, op te slaan voor de lange afstand ondergronds of in duurzame materialen.,
reeds gebruikt in onderzeeërs Onder het oppervlak van de oceaan en in ruimtevoertuigen ver daarboven, kan directe luchtafvang theoretisch duizend keer efficiënter CO2 uit de lucht verwijderen dan planten, volgens Lackner.
de technologie is echter embryonaal. En omdat het CO2-moleculen uit al het andere in de lucht moet plukken, is het een enorm energievarken. Aan de andere kant heeft deze aanpak het grote voordeel dat ze overal op de planeet inzetbaar is.
Ari Daniel voor PRI ‘ s de wereld
waarheen vanaf hier?,
als er iets duidelijk is uit deze samenvatting, zijn het deze twee dingen: ten eerste is er veel potentieel om inspanningen om de CO2-uitstoot te verminderen te vergroten met strategieën om de verwijdering van CO2 uit de atmosfeer te verhogen. Ten tweede is er nog veel werk te doen voordat we dat op een zinvolle schaal kunnen doen en op een manier die niet alleen de koolstofkloof dicht, maar ook het milieu beschermt en tegemoet komt aan meer directe menselijke behoeften.,
“Op basis van de huidige technologie is er momenteel Geen combinatie van negatieve emissietechnologieën beschikbaar die op voldoende schaal inzetbaar zou zijn om het streefcijfer onder-2 °C te helpen halen zonder echt significante effecten,” zei Peter Frumhoff, directeur van wetenschap en beleid en chief scientist bij de Union of Concerned Scientists. “We kunnen in principe negatieve emissietechnologieën inzetten, maar we hebben niet het begrip of het beleid om dat op voldoende schaal te doen.,nu de noodzaak om iets te doen steeds dringender wordt, beginnen onderzoekers de voors, tegens en het potentieel van de verschillende mogelijkheden nader te bekijken en onderzoeksagenda ‘ s samen te stellen om de meest veelbelovende op de juiste plaatsen en op het juiste moment vooruit te helpen. In Mei 2017 begon een studiepanel van de National Academy of Sciences een reeks strategiesessies te houden om onderzoeksprioriteiten te identificeren om verder te gaan.,”onze taak in deze commissie is om een onderzoeksagenda aan te bevelen om veel van deze problemen op te lossen, om de kosten te verlagen, om de efficiëntie van het programma te verhogen, om de barrières voor schaalvergroting en implementatie en governance en vooral verificatie en monitoring te overwinnen,” zei panelvoorzitter Stephen Pacala, hoogleraar ecologie en evolutionaire biologie bij Princeton University, in een video waarin het initiatief werd beschreven.
Dat gezegd hebbende, is het belangrijk om te onthouden dat technologie op de lange termijn misschien niet de beperkende factor is.,
“Ik denk niet dat het een technische uitdaging,” zei Deich. “Ik denk dat het een bereidheid is om te betalen en een bereidheid om duidelijke, consistente en eerlijke regelgeving rond deze oplossingen te krijgen.”Met andere woorden, het opstarten van koolstofopslag gaat uiteindelijk om het creëren van markten en/of beleid dat deze opslag beloont, terwijl ook rekening wordt gehouden met sociale en milieudimensie. “Het is niet noodzakelijk,’ kunnen deze dingen op schaal?’Het is,’ Is er iemand die bereid is om te betalen voor hen om op schaal te komen?,”
de meest voor de hand liggende manier om dit te doen zou zijn om een prijs op koolstof aan te brengen, wat zich zou vertalen in financieel voordeel voor het wegstoten ervan.
Uiteindelijk is koolstofopslag niet goedkoop, geeft Smith toe-maar, hij wijst erop, klimaatverandering ook niet.
De manier waarop Lackner het zegt is dit: we reizen met hoge snelheid een berg af in een auto die naar een haarspeldbocht komt, en het is niet zozeer de vraag of we de vangrail raken, als wel of we genoeg kunnen vertragen, zodat als we dat doen we er eerder vanaf stuiteren dan er overheen katapulteren in de vergetelheid.,
“Ik kan niet garanderen dat het zal werken,” zei hij over zijn CO2-vangapparatuur. “Ik ben een optimist, maar ik kan het waarschijnlijk niet garanderen. Het feit dat het misschien niet werkt, de mogelijkheid dat het misschien niet werkt, is op zich geen excuus om het niet te proberen. Als we het niet laten werken, ben ik er zeker van dat we zware tijden tegemoet gaan.”
opnieuw geplaatst met toestemming van onze media associate Ensia.