av Mary Hoff
Klaus Lackner har en bild av framtiden i hans sinne,och det ser ut så här: 100 miljoner Semi-trailer-storlek lådor, var och en fylld med en beige Tyg konfigurerad till vad som ser ut som shag matta för att maximera ytan. Varje låda drar in luft som om den andas. Som det gör absorberar tyget koldioxid, som det senare släpper ut i koncentrerad form för att tillverkas i betong eller plast eller röras långt under jord, vilket effektivt avbryter sin förmåga att bidra till klimatförändringen.,
även om tekniken ännu inte är i drift, är det ”på gränsen till att flytta ut ur laboratoriet, så vi kan visa hur det fungerar i liten skala”, säger Lackner, chef för Center for Negative Carbon Emissions vid Arizona State University., När han har alla kinks utarbetat, tänkte han att nätverket av lådor tillsammans kunde fånga kanske 100 miljoner ton (110 miljoner ton) CO2 per dag till en kostnad av $30 per ton—vilket gör en märkbar buckla i klimatförstöring överflöd av CO2 som har byggts upp i luften sedan människor började bränna fossila bränslen på allvar för 150 år sedan.,
Lackner är en av hundratals, om inte tusentals, forskare runt om i världen som arbetar på sätt att ta bort CO2 från atmosfären, fånga kol från atmosfären med hjälp av växter, stenar eller konstruerade kemiska reaktioner och lagra den i jord, produkter som betong och plast, stenar, underjordiska reservoarer eller djupblå havet.
några av strategierna—som kollektivt kallas koldioxidavlägsnande eller negativ utsläppsteknik—är bara blinkande i deras föreställares ögon., Andra-lågteknologiska system som att plantera mer skogar eller lämna skörderester på fältet, eller mer högteknologiska ”negativa utsläpp”-inställningar som CO2-fånga biomassa bränsleanläggning som gick online i våras i Decatur, Illinois—är redan på gång. Deras gemensamma mål: att hjälpa oss ur klimatförändringarna vi har tagit oss in i.
”Vi kan inte bara dekarbonisera vår ekonomi, eller vi kommer inte att uppfylla vårt kolmål”, säger Noah Deich, medgrundare och verkställande direktör med Center for Carbon Removal i Oakland, Kalifornien. ”Vi måste gå längre än att rensa upp kol från atmosfären …, vi måste snarast börja om vi ska ha verkliga marknader och verkliga lösningar tillgängliga för oss som är säkra och kostnadseffektiva senast 2030.”
många tillvägagångssätt
praktiskt taget alla klimatförändringsexperter är överens om att för att undvika katastrofer måste vi först och främst sätta allt vi kan för att minska koldioxidutsläppen. Men ett ökande antal säger att det inte räcker. Om vi ska begränsa atmosfärisk uppvärmning till en nivå under vilken irreversibla förändringar blir oundvikliga, hävdar de, vi måste aktivt ta bort CO2 från luften i ganska stora mängder också.,
”det är nästan omöjligt att vi skulle slå 2 ° C, och ännu mindre så 1,5 ° C, utan någon form av negativ utsläppsteknik”, säger Pete Smith, ordförande i växt-och markvetenskap vid University Of Aberdeen och en av världens ledare inom klimatförändring.
faktum är att forskare från hela världen som nyligen utarbetade en ”färdplan” till en framtid som ger oss goda odds att hålla uppvärmningen under 2 ºC-tröskeln luta sig kraftigt på att minska koldioxidutsläppen genom att helt fasa ut fossila bränslen-men kräver också att vi aktivt tar bort CO2 från atmosfären., Deras system kräver sekvestrering 0.61 metriska gigatoner (en gigaton, förkortad Gt, är en miljard ton eller 0.67 miljarder ton) av CO2 per år av 2030, 5.51 av 2050 och 17.72 av 2100. Mänskligt genererad CO2-utsläppen var runt 40 Gt 2015, enligt National Oceanic and Atmospheric Administration.,
Rapporter visas regelbundet påpeka att ett eller annat tillvägagångssätt inte kommer att skära det: träd kan lagra kol, men de konkurrerar med jordbruk för mark, jord kan inte lagra tillräckligt, maskiner som de svaga föreställningarna tar för mycket energi, vi har inte tekniken räknat ut för underjordisk lagring.
det är sannolikt sant att ingen lösning är fix, alla har fördelar och nackdelar, och många har buggar att träna innan de är redo för prime time. Men i rätt kombination, och med seriös forskning och utveckling, kan de göra stor skillnad., Och, som en internationell grupp av klimatforskare nyligen påpekade, desto bättre desto bättre, eftersom uppgiften att minska växthusgaserna bara kommer att bli större och mer skrämmande ju längre vi försenar.
Smith föreslår att de många tillvägagångssätten delas in i två kategorier-relativt lågteknologiska ”no regrets” – strategier som är redo att gå, till exempel återplantering och förbättring av jordbrukspraxis, och avancerade alternativ som behöver omfattande forskning och utveckling för att bli genomförbara. Sedan föreslår han, distribuera den förra och börja arbeta med den senare., Han förespråkar också för att minimera nackdelarna och maximera fördelarna genom att noggrant matcha rätt tillvägagångssätt med rätt plats.
”det finns förmodligen bra sätt och dåliga sätt att göra allt”, sa Smith. ”Jag tror att vi måste hitta de goda sätten att göra dessa saker.”
Deich stöder också samtidig strävan efter flera alternativ. ”Vi vill inte ha en teknik, vi vill ha massor av kompletterande lösningar i en bredare portfölj som uppdaterar ofta som ny information om lösningarna framträder.,”
med det i åtanke är här en snabb titt på några av de viktigaste metoderna som övervägs, inklusive en ballpark—projektion baserad på nuvarande kunskap om CO2—lagringspotential destillerad från en mängd olika källor-inklusive preliminära resultat från en University of Michigan-studie som förväntas släppas senare i år-samt sammanfattningar av fördelar, nackdelar, mognad, osäkerheter och tankar om de omständigheter under vilka var och en bäst kan tillämpas.,
beskogning och återbeskogning
betala din entréavgift, kör upp en slingrande väg genom Sequoia National Park i Kalifornien, vandra en halv mil genom skogen, och du befinner dig vid foten av General Sherman, världens största träd. Med cirka 52,500 kubikfot (1,487 kubikmeter) av trä i sin stam, har behemoth mer än 1,400 ton (1,500 ton) CO2 fångad i sin stam ensam.
även om dess storlek är klart exceptionell, ger den allmänna en uppfattning om trädens potential att suga CO2 från luften och lagra den i trä, bark, blad och rot., Faktum är att den mellanstatliga panelen för klimatförändringar uppskattade att en enda hektar (2,5 hektar) skog kan ta upp någonstans mellan 1,5 och 30 ton (1,6 och 33 ton) CO2 per år, beroende på vilken typ av träd, hur gamla de är, klimatet och så vidare.
världsomspännande skogar för närvarande sequester på storleksordningen 2 Gt CO2 per år. Samordnade ansträngningar för att plantera träd på nya platser (afforest) och återplanterade avskogade arealer (reforest) kan öka detta med en gigaton eller mer, beroende på art, tillväxtmönster, ekonomi, politik och andra variabler., Skogsförvaltningsmetoder som betonar kollagring och genetisk modifiering av träd och andra skogsplantor för att förbättra deras förmåga att ta upp och lagra kol kan driva dessa siffror högre.
ett annat sätt att bidra till att förbättra trädens förmåga att lagra kol är att göra långvariga produkter från dem-träramsbyggnader, böcker och så vidare. Användningen av kolrikt trä för byggande skulle till exempel kunna utöka trädens lagringskapacitet utanför skogens gränser, med lagring och beskogning av trä som kombinerar potential 1.,3-14 Gt CO2 per år möjligt, enligt Climate Institute, en Australien-baserad forskningsorganisation.
.com/holgs
Carbon Farming
mest jordbruk är avsett att producera något som skördas från marken. Kolodling är motsatsen. Den använder växter för att fånga CO2 och använder sedan strategiskt metoder som att minska tillingen, Plantera längre rotade grödor och införliva organiska material i jorden för att uppmuntra det fångade kolet att flytta in i-och stanna kvar i jorden.
” för närvarande är många jordbruks -, trädgårds -, skogs-och trädgårdsjordar en nettokolkälla., Det vill säga, dessa jordar förlorar mer kol än de är sekvestrering, ” noterade Christine Jones, grundare av Australien – baserade ideella fantastiska kol. ”Potentialen för att vända nettoförflyttningen av CO2 till atmosfären genom förbättrad växt-och markförvaltning är enorm. Att hantera vegetativt skydd på sätt som förbättrar markens kapacitet att sekvestrera och lagra stora volymer Atmosfäriskt kol i stabil form erbjuder faktiskt en praktisk och nästan omedelbar lösning på några av de mest utmanande frågor som för närvarande står inför mänskligheten.,”
markens koldioxidlagringskapacitet kan gå ännu högre om forskningsinitiativ från Advanced Research Projects Agency–Energy, en amerikansk myndighet som tillhandahåller forskningsstöd för innovativ energiteknik och andra som syftar till att förbättra grödans kapacitet att överföra kol till jorden är framgångsrika. Och, påpekar Eric Toensmeier, författare till Kolodlingslösningen, kan kapaciteten hos jordbruksmark för att lagra kol ökas dramatiskt genom att inkludera träd i ekvationen också.,
”i allmänhet är det praxis som innehåller träd som har mest kol —ofta två till 10 gånger mer kol per hektar, vilket är en ganska stor sak”, säger Toensmeier.
Creative Commons
annan Vegetation
även om skogar och jordbruksmark har dragit mest uppmärksamhet, kan andra typer av vegetation—gräsmarker, kustnära vegetation, torvmarker—också ta upp och lagra CO2, och ansträngningar för att förbättra deras förmåga att göra det bidra till koldioxidlagringsorsaken runt om i världen.,
kustnära växter, såsom Mangrove, sjögräs och vegetation som lever tidvatten salt våtmarker, utmärker sig vid sekvestrerande CO2 i vegetation—betydligt mer per område än markskogar, enligt Meredith Muth, international program manager med National Oceanic and Atmospheric Administration.
”det här är otroligt kolrika ekosystem”, säger Emily Pidgeon, Conservation International senior director of strategic marine initiatives., Det beror på att den syrefattiga jorden där de växer hämmar utsläpp av CO2 tillbaka till atmosfären, så istället för att cykla tillbaka in i atmosfären, bygger kol helt enkelt upp lager för lager under århundradena. Med Mangroves sekvestrering ungefär 1,400 ton (1,500 ton) per hektar (2. 5 tunnland); salt kärr, 900 ton (1000 ton); och sjögräs, 400 ton (400 ton), återställa förlorade kustnära vegetation och utvidga kustnära livsmiljöer har potential att sekvestrera betydande kol., Och forskare tittar på strategier som att minska föroreningar och hantera sedimentstörningar för att få dessa ekosystem att absorbera ännu mer CO2.
och, Pidgeon added, sådan vegetation ger en dubbel klimatfördel eftersom det också hjälper till att skydda kustlinjer från erosion som uppvärmningen orsakar havsnivåer att stiga.
”det är det perfekta klimatförändringsekosystemet, särskilt på några av de mer sårbara platserna”, sa hon. ”Det ger stormskydd, erosionskontroll, upprätthåller det lokala fisket. När det gäller klimatförändringar är det oerhört värdefullt, vare sig det handlar om begränsning eller anpassning.,”
.com/MorganLeeAlain
bioenergi& begrava
förutom att knacka vegetationens förmåga att lagra CO2 i växtdelar och jord kan människor förbättra kvarstad genom att socka bort kolanläggningarna absorberar på andra sätt. Ett kraftverk på 208 miljoner dollar som började fungera tidigare i år i hjärtat av Illinois farm country är ett konkret exempel på detta tillvägagångssätt och det som för närvarande ses som den mest lovande teknikbaserade strategin för att avlägsna stora mängder kol från luften: bioenergy carbon capture and storage, eller BECCS.,
BECCS börjar i allmänhet med att omvandla biomassa till en användbar energikälla som flytande bränsle eller elektricitet. Men då tar det konceptet ett viktigt steg längre. Snarare än att skicka CO2 som släpps ut under processen i luften, som konventionella anläggningar gör, fångar och koncentrerar den, sedan fångar den i material som betong eller plast eller—vilket är fallet för Decatur—anläggningen-injicerar den i bergformationer som fångar kolet långt under jordens yta.
en relaterad strategi föreslår att man använder havsväxter som kelp istället för markväxter., Detta skulle minska behovet av att konkurrera med livsmedelsproduktion och markbevarande för mark. Detta alternativ har inte utforskats lika mycket som landbaserade BECCS, så antalet okända är ännu högre.
När det gäller lagrings slutet av saker, många av de tekniker som föreslås är fortfarande i koncept eller tidigt utvecklingsstadium. Men om det utvecklas korrekt har tillvägagångssättet ”potentiellt fått en ganska stor inverkan”, säger professor Pete Smith vid University Of Aberdeen.,
Creative Commons
Biochar
ett annat sätt att förbättra växternas förmåga att lagra kol är att delvis bränna material som skogsavverkning eller gröda avfall för att göra en kolrik, långsamt sönderdelad substans som kallas biochar, som sedan kan begravas eller spridas på jordbruksmark. Biochar har använts i århundraden för att berika mark för jordbruk, men sent har dragit ökad uppmärksamhet för sin förmåga att sekvensera kol—vilket framgår av det faktum att tre av 10 finalister i en $25 miljoner Jordutmaning lanserad av Virgin i 2007 knackar på detta tillvägagångssätt.,
Oregon Department of Forestry
gödsling havet
växter och växtliknande organismer som lever i havet absorberar omätbara mängder CO2 varje år, deras förmåga att göra det begränsas endast av tillgången på järn, kväve och andra näringsämnen de behöver för att växa och föröka sig. Så forskare tittar på strategier för att befrukta havet eller föra näringsämnen upp från djupet till hyperdrive plants förmåga att fälla och lagra kol.,
för ett decennium eller så började företag att göra just det, med planen att skörda belöningar från den snart etablerade globala koldioxidmarknaden. Sådana planer har till stor del kvar på ritbordet, som styrs av stor osäkerhet om hur man sätter en prislapp på kol, oro över att störa fisket och havsekosystemen mer generellt och de höga energikrav och kostnader som sannolikt skulle vara inblandade. Dessutom har vi inte en tydlig bild av hur mycket av kolet som fångats skulle faktiskt stanna i havet snarare än att återinträda atmosfären.,
Creative Commons
Rock Solutions
CO2 avlägsnas naturligt från atmosfären varje dag genom reaktioner mellan regnvatten och stenar. Vissa klimatforskare föreslår att denna process förbättras – och därmed ökar koldioxidavlägsnandet från atmosfären-genom artificiella åtgärder som att krossa stenar och utsätta dem för CO2 i en reaktionskammare eller sprida dem över stora områden av mark eller hav, vilket ökar ytan över vilken reaktionerna kan uppstå.,
som man för närvarande föreställt sig är strategier för att förbättra koldioxidlagringen genom att reagera CO2 med stenar dyra och energiintensiva på grund av behovet av att transportera och bearbeta stora mängder tungt material. Vissa kräver också omfattande markanvändning och har därför potential att konkurrera med andra behov som livsmedelsproduktion och skydd av den biologiska mångfalden. Forskare tittar på sätt att använda minavfall och på annat sätt förfina strategin för att minska kostnaderna och öka effektiviteten.
.,com / Dushlik
direkt avskiljning och lagring av luft
koldioxidbindande behållare från Arizona State University Lackner, tillsammans med andra projekt som Climeworks’ just-opened carbon-fångst anläggning i Schweiz, representerar en av de mer allmänt diskuterade teknik för avskiljning och lagring av växthusgaser som föreslås idag. Känd som direkt luftfångst och lagring, använder detta tillvägagångssätt kemikalier eller fasta ämnen för att fånga gasen från tunn luft, och lagrar sedan, som i fallet med BECCS, det för långdistansunder jord eller i långvariga material.,
redan används i ubåtar under ytan av havet och i rymdfarkoster långt ovanför det, direkt luft fånga teoretiskt kan ta bort CO2 från luften tusen gånger mer effektivt än växter, enligt Lackner.
tekniken är dock embryonisk. Och eftersom det kräver plockning CO2 molekyler från allt annat i luften, det är en enorm energi svin. På baksidan har detta tillvägagångssätt den stora fördelen att det är distribuerbart var som helst på planeten.
Ari Daniel for pri ’ s The World
vart ska man härifrån?,
om något framgår av denna sammanfattning är det dessa två saker: för det första finns det stor potential att öka ansträngningarna för att minska koldioxidutsläppen med strategier för att öka avlägsnandet av CO2 från atmosfären. För det andra finns det mycket arbete att göra innan vi kan göra det på en meningsfull skala och på ett sätt som inte bara stänger kolgapet utan också skyddar miljön och möter mer omedelbara mänskliga behov.,
”baserat på nuvarande teknik finns det verkligen ingen kombination av negativ utsläppsteknik som för närvarande är tillgänglig som skulle vara anställbar i tillräcklig skala för att hjälpa till att uppfylla under-2 °C-målet utan verkligt signifikanta effekter”, säger Peter Frumhoff, chef för vetenskap och politik och en chefsforskare med unionen av berörda forskare. ”Vi kan i princip använda negativ utsläppsteknik, men vi har inte förståelse eller politik för att göra det i tillräcklig skala.,”
med behovet av att göra något blir allt mer brådskande, forskare börjar ta en närmare titt på för -, nackdelar och potential av de olika möjligheterna och sätta ihop forskningsagendor för att främja de mest lovande på rätt ställen vid rätt tidpunkt. I maj 2017 började en studiepanel för vetenskapsakademin hålla en serie strategiska sessioner för att identifiera forskningsprioriteringar för att gå vidare.,
”vårt jobb i denna kommitté är att rekommendera en forskningsagenda för att lösa många av dessa problem, för att få ner kostnaden, för att få programmets effektivitet upp, för att övervinna hindren för skala upp och genomförande och styrning och särskilt verifiering och övervakning”, säger panelordförande Stephen Pacala, professor i ekologi och evolutionsbiologi med Princeton University, i en video som beskriver initiativet.
det är viktigt att komma ihåg att tekniken kanske inte är den begränsande faktorn på lång sikt.,
”Jag tror inte att det är en teknisk utmaning”, säger Deich. ”Jag tror att det är en vilja att betala och en vilja att få tydliga, konsekventa och rättvisa regler kring dessa lösningar.”Med andra ord handlar det om att få igång koldioxidlagring i slutändan om att skapa marknader och/eller politik som belönar den samtidigt som man tar hänsyn till sociala och miljömässiga dimensioner. ”Det är inte nödvändigtvis,” kan dessa saker få skala?”Det är,” finns det någon som är villig att betala för dem att komma till skala?,”
det mest uppenbara sättet att göra detta skulle vara att fästa ett pris på kol, vilket skulle leda till ekonomisk fördel för att socka bort det.
i slutändan är kollagring inte billigt, Smith medger—men han påpekar att det inte heller är klimatförändringar.
hur Lackner sätter det är detta: vi reser med hög hastighet ner ett berg i en bil som kommer upp till en hårnålsväng, och det är inte så mycket en fråga om vi slår vakt järnväg om huruvida vi kan sakta ner tillräckligt, så att när vi gör vi studsa bort snarare än katapult över det i glömska.,
”Jag kan inte garantera att det kommer att fungera”, sa han om sina CO2-fångstenheter. ”Jag är optimist,men jag kan inte garantera det. Det faktum att det kanske inte fungerar, möjligheten att det kanske inte fungerar, är inte i sig en ursäkt för att inte försöka. Om vi inte får det att fungera, är jag säker på att vi kommer att vara i väldigt tuffa tider.”
Reposted med tillstånd från vår media associate Ensia.