Mary Hoff
Klaus Lackner ma w głowie obraz przyszłości, a wygląda to mniej więcej tak: 100 milionów pudełek wielkości naczepy, każdy wypełniony beżową tkaniną skonfigurowaną w coś, co wygląda jak dywan shag, aby zmaksymalizować powierzchnię. Każde pudełko czerpie powietrze, jakby oddychało. Tak jak to robi, tkanina pochłania dwutlenek węgla, który później uwalnia w stężonej formie, aby zostać przekształconym w beton lub plastik lub rurociągami daleko pod ziemią, skutecznie eliminując swoją zdolność do przyczyniania się do zmian klimatu.,
chociaż technologia nie jest jeszcze operacyjna, jest „na skraju wyprowadzenia z laboratorium, więc możemy pokazać, jak działa na małą skalę”, powiedział Lackner, dyrektor Centrum negatywnej emisji dwutlenku węgla na Arizona State University., Gdy już wszystko rozwiąże, zorientował się, że w połączeniu z siecią skrzynek może przechwycić około 100 milionów ton metrycznych (110 milionów ton) CO2 dziennie kosztem 30 USD za tonę—co zauważalne wgniecenie w zaburzającym klimat nadmiarze CO2, który nagromadził się w powietrzu od czasu, gdy ludzie zaczęli palić paliwa kopalne na poważnie 150 lat temu.,
Lackner jest jednym z setek, jeśli nie tysięcy, naukowców na całym świecie, którzy pracują nad sposobami usunięcia CO2 z atmosfery, wychwytywania węgla z atmosfery za pomocą roślin, skał lub inżynierii reakcji chemicznych i przechowywania go w glebie, produktach takich jak beton i plastik, skały, podziemne zbiorniki lub głębinowe morze.
niektóre strategie—znane łącznie jako technologie usuwania dwutlenku węgla lub negatywnej emisji—są po prostu migocze w oczach swoich wizjonerów., Inne – programy low-tech, takie jak sadzenie większej liczby lasów lub pozostawianie resztek pożniwnych w polu, lub więcej zaawansowanych technologicznie „ujemnych emisji”, takich jak zakład paliwowy przechwytujący biomasę CO2, który został uruchomiony wiosną ubiegłego roku w Decatur w stanie Illinois-są już w toku. Ich wspólny cel: pomóc nam wyjść z problemu zmian klimatycznych, w który się wpakowaliśmy.
„nie możemy po prostu dekarbonizować naszej gospodarki, albo nie osiągniemy naszego celu w zakresie emisji dwutlenku węgla”, powiedział Noah Deich, współzałożyciel i dyrektor wykonawczy w Center for Carbon Removal w Oakland w Kalifornii. „Musimy wyjść poza, aby oczyścić węgiel z atmosfery …, musimy zacząć w trybie pilnym, jeśli mamy mieć do 2030 r.realne rynki i realne rozwiązania, które będą bezpieczne i opłacalne.”
wiele podejść
praktycznie wszyscy eksperci od zmian klimatu zgadzają się, że aby uniknąć katastrofy, musimy przede wszystkim włożyć wszystko, co możemy, w zmniejszenie emisji CO2. Ale coraz większa liczba mówi, że to za mało. Jeśli mamy ograniczyć ocieplenie atmosfery do poziomu, poniżej którego nieodwracalne zmiany stają się nieuniknione, twierdzą oni, że będziemy musieli aktywnie usuwać CO2 z powietrza w dość dużych ilościach.,
„to prawie niemożliwe, że osiągnęlibyśmy temperaturę 2°C, a nawet mniej 1.5°C, bez jakiejś technologii negatywnej emisji”, powiedział Pete Smith, przewodniczący w dziedzinie roślin i Gleboznawstwa na Uniwersytecie w Aberdeen i jeden z światowych liderów w łagodzeniu zmian klimatu.
w rzeczywistości naukowcy z całego świata, którzy niedawno opracowali „mapę drogową” do Przyszłości, która daje nam duże szanse na utrzymanie ocieplenia poniżej progu 2 ºC, w dużym stopniu koncentrują się na redukcji emisji dwutlenku węgla poprzez całkowite wyeliminowanie paliw kopalnych—ale również wymagają aktywnego usuwania CO2 z atmosfery., Ich system wymaga sekwestrowania 0,61 gigaton metrycznych (gigaton, w skrócie Gt, to miliard ton metrycznych lub 0,67 mld ton) CO2 rocznie do 2030 roku, 5,51 do 2050 roku i 17,72 do 2100 roku. Według National Oceanic and Atmospheric Administration w 2015 roku emisje CO2 generowane przez człowieka wyniosły około 40 Gt.,
okresowo pojawiają się doniesienia wskazujące, że takie czy inne podejście nie da rady go wyciąć: drzewa mogą magazynować węgiel, ale konkurują z rolnictwem o ziemię, gleba nie może magazynować wystarczająco dużo, maszyny takie jak te, które przewiduje Lackner, pobierają zbyt dużo energii, nie mamy inżynierii zorientowanej na podziemne składowanie.
to prawdopodobnie prawda, że żadne rozwiązanie nie jest poprawką, wszystkie mają plusy i minusy, a wiele z nich ma błędy do wypracowania, zanim będą gotowe na prime time. Ale we właściwym połączeniu i przy poważnych badaniach i rozwoju mogą one znacznie zmienić., I, jak zauważył niedawno międzynarodowy zespół naukowców zajmujących się klimatem, im szybciej, tym lepiej, ponieważ zadanie redukcji gazów cieplarnianych będzie tylko większe i bardziej zniechęcające, im dłużej zwlekamy.
Smith sugeruje podzielenie wielu podejść na dwie kategorie-stosunkowo mało zaawansowane technologicznie strategie „bez żalu”, które są gotowe do działania, takie jak ponowne zalesianie i poprawa praktyki rolniczej, oraz zaawansowane opcje, które wymagają znacznych badań i rozwoju, aby stały się realne. Następnie, sugeruje, rozmieścić pierwszy i pracować na drugim., Opowiada się również za minimalizacją wad i maksymalizacją korzyści poprzez staranne dopasowanie właściwego podejścia do właściwej lokalizacji.
„są prawdopodobnie dobre i złe sposoby robienia wszystkiego” „Myślę, że musimy znaleźć dobre sposoby robienia tych rzeczy.”
Deich również wspiera jednoczesne wykonywanie wielu opcji. „Nie chcemy technologii, chcemy wielu komplementarnych rozwiązań w szerszym portfolio, które często aktualizuje się w miarę pojawiania się nowych informacji o rozwiązaniach.,”
Mając to na uwadze, oto szybkie spojrzenie na niektóre z głównych podejść rozważanych, w tym projekcji ballpark w oparciu o aktualną wiedzę na temat potencjału składowania CO2 destylowane z różnych źródeł—w tym wstępne wyniki z badania University of Michigan oczekuje się, że ukaże się jeszcze w tym roku—a także podsumowania zalet, wad, dojrzałości, niepewności i myśli na temat okoliczności, w których każdy może najlepiej być stosowane.,
zalesianie i ponowne zalesianie
Zapłać opłatę za wstęp, jedź krętą drogą przez Park Narodowy Sequoia w Kalifornii, wędruj pół mili przez lasy, a znajdziesz się u stóp generała Shermana, największego drzewa na świecie. Z około 52,500 stóp sześciennych (1,487 metrów sześciennych) drewna w bagażniku, behemoth ma ponad 1,400 ton metrycznych (1,500 ton) CO2 uwięziony w samym bagażniku.
chociaż jego rozmiar jest wyraźnie wyjątkowy, generał daje wyobrażenie o potencjale drzew do zasysania CO2 z powietrza i przechowywania go w drewnie, korze, liściach i korzeniach., W rzeczywistości Międzyrządowy Zespół ds. zmian klimatu oszacował, że jeden hektar lasu może pomieścić od 1,5 do 30 ton CO2 rocznie, w zależności od rodzaju drzew, ich wieku, klimatu i tak dalej.
obecnie lasy na całym świecie wydzielają 2 Gt CO2 rocznie. Wspólne wysiłki na rzecz sadzenia drzew w nowych miejscach (zalesianie) i przesadzania zalesionych powierzchni (ponowne zalesianie) mogłyby zwiększyć to o gigaton lub więcej, w zależności od gatunku, wzorców wzrostu, ekonomii, polityki i innych zmiennych., Praktyki w zakresie gospodarki leśnej kładące nacisk na składowanie dwutlenku węgla i modyfikację genetyczną drzew i innych roślin leśnych w celu poprawy ich zdolności do pobierania i magazynowania dwutlenku węgla mogłyby zwiększyć te liczby.
innym sposobem na zwiększenie zdolności drzew do przechowywania węgla jest wytwarzanie z nich długotrwałych produktów-budynków z drewna, książek i tak dalej. Na przykład wykorzystanie drewna bogatego w węgiel w budownictwie mogłoby rozszerzyć możliwości składowania drzew poza granice lasów, a składowanie drewna i zalesianie łączyłoby się z potencjałem 1.,3-14 Gt CO2 rocznie możliwe, według climate Institute, australijskiej organizacji badawczej.
.com/holgs
Rolnictwo węglowe
większość gospodarstw rolnych jest przeznaczona do produkcji czegoś, co jest zbierane z ziemi. Rolnictwo węglowe jest odwrotnie. Wykorzystuje rośliny do wychwytywania CO2, a następnie strategicznie wykorzystuje praktyki, takie jak ograniczanie uprawy, sadzenie roślin o dłuższych korzeniach i wprowadzanie materiałów organicznych do gleby, aby zachęcić uwięziony węgiel do przemieszczania się i pozostania w glebie.
„obecnie wiele gleb rolniczych, ogrodniczych, leśnych i ogrodniczych jest źródłem węgla netto., Oznacza to, że te gleby tracą więcej dwutlenku węgla niż pochłaniają”-zauważyła Christine Jones, założycielka australijskiej organizacji non-profit Amazing Carbon. „Potencjał odwrócenia przepływu netto CO2 do atmosfery poprzez ulepszone zarządzanie roślinami i glebą jest ogromny. Rzeczywiście, zarządzanie pokrywą wegetatywną w sposób zwiększający zdolność gleby do sekwestrowania i magazynowania dużych ilości węgla atmosferycznego w stabilnej formie stanowi praktyczne i niemal natychmiastowe rozwiązanie niektórych z najtrudniejszych problemów, z którymi obecnie boryka się ludzkość.,”
zdolność gleby do magazynowania dwutlenku węgla może wzrosnąć, jeśli inicjatywy badawcze prowadzone przez Advanced Research Projects Agency-Energy, agencję rządową USA, która zapewnia wsparcie badawcze dla innowacyjnych technologii energetycznych, oraz inne, których celem jest poprawa zdolności upraw do przenoszenia dwutlenku węgla do gleby. Jak zauważa Eric Toensmeier, autor rozwiązania do uprawy węgla, Zdolność terenów uprawnych do magazynowania węgla może zostać znacznie zwiększona poprzez uwzględnienie drzew w równaniu.,
„generalnie chodzi o drzewa, które mają najwięcej węgla —często od 2 do 10 razy więcej węgla na hektar, co jest dość dużą sprawą” – powiedział Toensmeier.
Creative Commons
inna roślinność
chociaż lasy i tereny rolnicze przyciągnęły największą uwagę, inne rodzaje roślinności—łąki, roślinność przybrzeżna, torfowiska—również pobierają i magazynują CO2, a wysiłki na rzecz zwiększenia ich zdolności do tego mogą przyczynić się do składowania dwutlenku węgla na całym świecie.,
rośliny przybrzeżne, takie jak namorzyny, trawy morskie i roślinność zamieszkująca pływowe słone bagna, przodują w sekwestrowaniu CO2 w roślinności—znacznie więcej na obszarze niż lasy lądowe, według Meredith Muth, international program manager z National Oceanic and Atmospheric Administration.
„są to niezwykle bogate w węgiel ekosystemy”-powiedziała Emily Pidgeon, starszy dyrektor ds. strategicznych inicjatyw morskich Conservation International., Dzieje się tak dlatego, że gleby ubogie w tlen, w których rosną, hamują uwalnianie CO2 z powrotem do atmosfery, więc zamiast wracać do atmosfery, węgiel po prostu gromadzi się warstwa po warstwie na przestrzeni wieków. Z namorzynami ciągnącymi około 1400 ton metrycznych (1500 ton) na hektar (2. 5 akrów); słone bagna, 900 ton metrycznych (1000 ton); i trawa morska, 400 ton metrycznych (400 ton), przywracanie utraconej roślinności przybrzeżnej i rozszerzanie siedlisk przybrzeżnych ma potencjał do pochłaniania znacznego węgla., Naukowcy przyglądają się strategiom, takim jak redukcja zanieczyszczenia i zarządzanie zakłóceniami osadu, aby te ekosystemy pochłaniały jeszcze więcej CO2.
i, jak dodał Pidgeon, taka roślinność zapewnia podwójną korzyść klimatyczną, ponieważ pomaga również chronić wybrzeża przed erozją, ponieważ ocieplenie powoduje wzrost poziomu mórz.
„Zapewnia ochronę przed burzami, kontrolę erozji, utrzymuje lokalne łowiska. Jeśli chodzi o zmiany klimatyczne, jest to niezwykle cenne, niezależnie od tego, czy chodzi o łagodzenie czy adaptację.,”
.com/MorganLeeAlain
Bioenergy& Bury
oprócz zdolności roślin do magazynowania CO2 w częściach roślin i glebie, ludzie mogą zwiększyć sekwestrację, usuwając rośliny węglowe absorbują w inny sposób. Namacalnym przykładem takiego podejścia jest elektrownia o wartości 208 milionów dolarów, która rozpoczęła działalność na początku tego roku w sercu Illinois farm country, a obecnie powszechnie postrzegana jest jako najbardziej obiecująca strategia technologiczna usuwania dużych ilości węgla z powietrza: wychwytywanie i składowanie dwutlenku węgla w bioenergii lub BECCS.,
BECCS zazwyczaj zaczyna od przekształcenia biomasy w użyteczne źródło energii, takie jak paliwo ciekłe lub energia elektryczna. Ale potem idzie o jeden kluczowy krok dalej. Zamiast wysyłać CO2 uwolniony podczas procesu w powietrze, jak robią to konwencjonalne urządzenia, wychwytuje go i koncentruje, a następnie zatrzymuje w materiale takim jak beton lub plastik lub—jak ma to miejsce w Zakładzie Decatur-wstrzykuje go do formacji skalnych, które zatrzymują węgiel znacznie poniżej powierzchni Ziemi.
w powiązanej strategii proponuje się stosowanie roślin oceanicznych, takich jak wodorosty, zamiast roślin lądowych., Zmniejszyłoby to konieczność konkurowania z produkcją żywności i ochroną siedlisk lądowych o grunty. Wariant ten nie był jednak badany tak bardzo, jak beccs na lądzie, więc liczba niewiadomych jest jeszcze większa.
wiele z proponowanych technologii jest jeszcze w fazie koncepcji lub wczesnego rozwoju. Ale jeśli opracowane prawidłowo, podejście ma „potencjalnie ma dość znaczący wpływ”, powiedział profesor Pete Smith z Uniwersytetu w Aberdeen.,
Creative Commons
Biochar
innym sposobem na zwiększenie zdolności roślin do magazynowania węgla jest częściowe spalanie materiałów, takich jak wycinki drzew lub odpady roślinne, aby stworzyć bogatą w węgiel, wolno rozkładającą się substancję znaną jako biochar, która może być następnie zakopana lub rozprzestrzeniana na polach. Biochar był używany od wieków do wzbogacania gleby dla rolnictwa, ale ostatnio przyciąga coraz większą uwagę ze względu na jego zdolność do pochłaniania węgla—o czym świadczy fakt, że trzech z 10 finalistów w konkursie Earth Challenge za 25 milionów dolarów rozpoczętym przez Virgin w 2007 roku skorzystało z tego podejścia.,
Oregon Department of Forestry
Nawożenie Oceanu
Rośliny i organizmy roślinne żyjące w oceanie pochłaniają niezmierzone ilości CO2 każdego roku, a ich zdolność do tego ograniczona jest tylko dostępnością żelaza, azotu i innych składników odżywczych, których potrzebują do wzrostu i rozmnażania. Naukowcy zastanawiają się więc nad strategiami nawożenia oceanu lub podnoszenia składników odżywczych z głębin, aby rośliny hipernapędowe mogły łapać i magazynować węgiel.,
dekadę temu zaczęły powstawać firmy, które Plany te w dużej mierze pozostały na etapie opracowywania, co utrudnia znaczną niepewność co do sposobu ustalania cen na węgiel, obawy związane z zakłóceniem rybołówstwa i ekosystemów oceanicznych, a także wysokie zapotrzebowanie na energię i koszty, które prawdopodobnie byłyby z tym związane. Ponadto, nie mamy jasnego obrazu tego, ile węgla uwięzionego w rzeczywistości pozostanie w oceanie, zamiast ponownie przedostać się do atmosfery.,
Creative Commons
Rock Solutions
CO2 jest naturalnie usuwany z atmosfery każdego dnia w wyniku reakcji między wodą deszczową a skałami. Niektórzy klimatolodzy proponują usprawnienie tego procesu – a tym samym zwiększenie usuwania CO2 z atmosfery – poprzez sztuczne środki, takie jak kruszenie skał i narażanie ich na CO2 w komorze reakcyjnej lub rozprzestrzenianie ich na dużych obszarach lądu lub oceanu, zwiększając powierzchnię, na której mogą wystąpić reakcje.,
jak obecnie wyobrażano, strategie mające na celu zwiększenie składowania dwutlenku węgla poprzez reagowanie CO2 ze skałami są kosztowne i energochłonne ze względu na konieczność transportu i przetwarzania dużych ilości ciężkiego materiału. Niektóre z nich wymagają również intensywnego użytkowania gruntów, a zatem mogą konkurować z innymi potrzebami, takimi jak produkcja żywności i ochrona różnorodności biologicznej. Naukowcy zastanawiają się nad sposobami wykorzystania odpadów kopalnianych i w inny sposób udoskonalenia strategii w celu zmniejszenia kosztów i zwiększenia wydajności.
.,com / Dushlik
Direct Air Capture and Storage
kontenery pochłaniające dwutlenek węgla z Lackner Arizona State University, wraz z innymi projektami, takimi jak niedawno otwarty zakład odławiania dwutlenku węgla Climeworks w Szwajcarii, stanowią jedną z szerzej omawianych technologii wychwytywania i przechowywania gazów cieplarnianych, które są obecnie proponowane. Takie podejście, znane jako bezpośrednie wychwytywanie i magazynowanie powietrza, wykorzystuje substancje chemiczne lub ciała stałe do wychwytywania gazu z cienkiego powietrza, a następnie, jak w przypadku BECCS, przechowuje go na długich dystansach pod ziemią lub w trwałych materiałach.,
stosowane już w okrętach podwodnych znajdujących się pod powierzchnią oceanu i w pojazdach kosmicznych daleko nad nim, bezpośrednie wychwytywanie powietrza teoretycznie może usuwać CO2 z powietrza tysiąc razy skuteczniej niż rośliny, według Lacknera.
technologia jest jednak A ponieważ wymaga wyrywania cząsteczek CO2 ze wszystkiego innego w powietrzu, jest to ogromny wieprz energetyczny. Z drugiej strony, to podejście ma dużą zaletę, że można go wdrożyć w dowolnym miejscu na planecie.
Ari Daniel for PRI ' s The World
Where to From Here?,
Jeśli cokolwiek jest jasne z tego podsumowania, są to dwie rzeczy: po pierwsze, istnieje duży potencjał, aby zwiększyć wysiłki w celu zmniejszenia emisji CO2 ze strategiami zwiększenia usuwania CO2 z atmosfery. Po drugie, zanim będziemy w stanie to zrobić w znaczącej skali i w sposób, który nie tylko zamyka lukę węglową, ale także chroni środowisko i zaspokaja bardziej bezpośrednie potrzeby ludzi.,
„w oparciu o obecną technologię, naprawdę nie ma kombinacji obecnie dostępnych technologii emisji ujemnych, które byłyby zdolne do zatrudnienia w wystarczającej skali, aby pomóc w osiągnięciu celu poniżej-2 °C bez naprawdę znaczących skutków”, powiedział Peter Frumhoff, dyrektor ds. nauki i polityki oraz główny naukowiec ze Związku zainteresowanych naukowców. – Co do zasady możemy wdrożyć technologie emisji ujemnych, ale nie mamy zrozumienia ani strategii politycznych, aby to zrobić na wystarczającą skalę.,”
wraz z potrzebą zrobienia czegoś, co staje się coraz pilniejsze, naukowcy zaczynają bliżej przyjrzeć się zaletom, wadom i potencjałowi różnych możliwości i zestawić programy badawcze, aby rozwinąć najbardziej obiecujące w odpowiednich miejscach we właściwym czasie. W maju 2017 r. panel badawczy National Academy of Sciences rozpoczął organizowanie serii sesji strategicznych w celu określenia priorytetów badawczych do dalszego rozwoju.,
„naszym zadaniem w tej komisji jest zarekomendowanie programu badawczego w celu rozwiązania wielu z tych problemów, obniżenia kosztów, zwiększenia efektywności programu, przezwyciężenia barier dla zwiększenia skali i wdrożenia i zarządzania, a zwłaszcza weryfikacji i monitorowania”, przewodniczący panelu Stephen Pacala, profesor ekologii i biologii ewolucyjnej z Uniwersytetu Princeton, powiedział w filmie opisującym inicjatywę.
ważne jest, aby pamiętać, że technologia może nie być czynnikiem ograniczającym w dłuższej perspektywie.,
„Myślę, że jest to chęć płacenia i chęć uzyskania jasnych, spójnych i uczciwych przepisów wokół tych rozwiązań.”Innymi słowy, uruchomienie składowania dwutlenku węgla w ostatecznym rozrachunku polega na stworzeniu rynków i/lub polityk, które wynagradzają go, biorąc jednocześnie pod uwagę wymiar społeczny i środowiskowy. „Niekoniecznie, czy te rzeczy mogą się skalować? Czy jest ktoś, kto jest skłonny zapłacić za niego, aby dostać się do skali?,”
najbardziej oczywistym sposobem, aby to zrobić, byłoby umieszczenie ceny na węgiel, co przełożyłoby się na korzyści finansowe dla jego usunięcia.
w końcu składowanie węgla nie jest tanie-przyznaje Smith—ale, jak zaznacza, zmiany klimatyczne też nie są.
sposób Lackner ujmuje to tak: jedziemy z dużą prędkością w dół góry w samochodzie zbliżającym się do zakrętu spinki do włosów, i to nie tyle pytanie, czy uderzymy w barierkę, czy możemy wystarczająco zwolnić, tak, że kiedy to zrobimy, odbijamy się, a nie katapultujemy się nad nią w zapomnienie.,
„nie mogę zagwarantować, że zadziała”, powiedział o swoich urządzeniach do wychwytywania CO2. „Jestem optymistą, ale prawdopodobnie nie mogę tego zagwarantować. Fakt, że może nie działać, możliwość, że może nie działać, nie jest sam w sobie wymówką, aby nie próbować. Jeśli nam się nie uda, jestem pewien, że będziemy w bardzo ciężkich czasach.”
Reposted with permission from our media associate Ensia.