Войти
Посадка деревьев - это средство удаления двуокиси углерода. Удаление двуокиси углерода (CDR), также известный как удаление парниковых газов, представляет собой процесс, в котором углекислый газ газ (CO. 2) удаляется из атмосферы и изолировали на длительный период времени. Эти методы также известны как технологии с отрицательными выбросами, поскольку они компенсируют выбросы парниковых газов от таких практик, как сжигание ископаемого топлива.
Методы CDR включают облесение, методы ведения сельского хозяйства, которые связывают углерод в почвах, биоэнергетика с улавливанием и хранением углерода, удобрение океана, усиленное выветривание и прямой захват воздуха в сочетании с хранением. Чтобы оценить, достигаются ли чистые отрицательные выбросы конкретным процессом, необходимо выполнить всесторонний анализ жизненного цикла процесса.
В качестве альтернативы, в некоторых источниках термин «удаление диоксида углерода» используется для обозначения любой технологии, которая удаляет диоксид углерода, например прямого улавливания воздуха, но может быть реализована таким образом, чтобы вызвать выбросы увеличиваться, а не уменьшаться в течение жизненного цикла процесса.
Проведенный IPCC анализ путей смягчения последствий изменения климата, которые согласуются с ограничением глобального потепления до 1,5 ° C, показал, что все оцененные пути включать использование CDR для компенсации выбросов. В консенсусном отчете за 2019 год, подготовленном NASEM, сделан вывод о том, что при использовании существующих методов CDR в масштабах, которые могут быть безопасными и экономичными, существует потенциал для удаления и секвестрации до 10 гигатонн углекислого газа в год. Это компенсировало бы выбросы парниковых газов примерно в пятой части от скорости их производства.
Межправительственная группа экспертов по Изменение климата определяет CDR как:
Антропогенная деятельность по удалению CO. 2 из атмосферы и долговременному хранению его в геологических, земных или океанских резервуарах или в продуктах. Он включает существующее и возможное антропогенное усиление биологических или геохимических стоков, а также прямой захват и хранение воздуха, но исключает естественное поглощение CO. 2, не вызванное непосредственно деятельностью человека.
Базирующиеся в США Национальные академии наук, В машиностроении и медицине (NASEM) используется термин «технология отрицательных выбросов» с аналогичным определением.
Концепция преднамеренного снижения количества CO. 2 в атмосфере часто ошибочно классифицируется как управление солнечным излучением как форма климатической инженерии и считается изначально рискованным. Фактически, CDR устраняет основную причину изменения климата и является частью стратегии по сокращению чистых выбросов.
CDR можно спутать с улавливанием и хранением углерода (CCS), процесс, в котором диоксид углерода собирается из точечных источников, таких как газовые электростанции, дымовые трубы которых выделяют CO2 в концентрированном потоке. Затем CO2 сжимается и изолируется или утилизируется. При использовании для улавливания углерода газовой электростанции CCS снижает выбросы от постоянного использования точечного источника, но не снижает количество углекислого газа, уже находящегося в атмосфере.
Использование CDR параллельно с другими усилиями по сокращению выбросов парниковых газов, такими как использование возобновляемых источников энергии, вероятно, будет менее затратным и разрушительным чем использование только других усилий. В отчете о консенсусном исследовании за 2019 год, подготовленном NASEM, оценивался потенциал всех форм CDR, кроме удобрения океана, которые можно было бы безопасно и экономично развернуть с использованием современных технологий, и предполагалось, что они могут удалить до 10 гигатонн CO. 2 в год при полном развертывании по всему миру. Это пятая часть от 50 гигатонн CO. 2, выбрасываемых в год в результате деятельности человека. В проведенном МГЭИК за 2018 год анализе способов ограничения изменения климата все проанализированные способы смягчения последствий, которые могли бы предотвратить потепление более чем на 1,5 ° C, включали меры CDR.
Некоторые способы смягчения последствий предлагают достижение более высоких показателей CDR посредством массового внедрения одной технологии, однако эти пути предполагают, что сотни миллионов гектаров пахотных земель будут преобразованы в выращивание биотоплив культур. Дальнейшие исследования в областях прямого улавливания воздуха, геологического связывания диоксида углерода и минерализации углерода потенциально могут привести к технологическим достижениям, которые сделают более высокие показатели CDR экономически целесообразными..
В отчете IPCC за 2018 год говорится, что опора на крупномасштабное развертывание CDR будет «серьезным риском» для достижения цели потепления менее 1,5 ° C, учитывая неопределенность в том, как быстро может быть CDR. развернуты в большом масштабе. Стратегии смягчения последствий изменения климата, которые в меньшей степени полагаются на CDR, а больше на устойчивое использование энергии, несут меньший риск. Возможность крупномасштабного развертывания CDR в будущем была описана как моральный риск, так как это может привести к сокращению краткосрочных усилий по смягчению последствий изменения климата. В отчете NASEM за 2019 год делается вывод:
Любой аргумент в пользу отсрочки принятия мер по смягчению последствий, поскольку сети будут оказывать поддержку, резко искажает их текущие возможности и вероятные темпы прогресса исследований.
леса, Грядки ламинарии и другие виды растений поглощают углекислый газ из воздуха по мере роста и связывают его в биомассу. Поскольку использование растений в качестве поглотителей углерода может быть отменено такими событиями, как лесные пожары, долгосрочная надежность этих подходов подвергается сомнению.
Углекислый газ, который был удален из атмосферы, также может накапливаться в земной коре, закачивая его в недра, или в форме нерастворимых карбонатных солей. (секвестрация минералов ). Это связано с тем, что они удаляют углерод из атмосферы и изолируют его на неопределенный срок и предположительно в течение значительного периода времени (от тысяч до миллионов лет). Технология улавливания углерода еще не достигла эффективности более 33%.
По данным Международного союза охраны природы Природа : «Прекращение утраты и деградации природных систем и содействие их восстановлению потенциально могут способствовать более одной трети общего смягчения последствий изменения климата, по словам ученых, требуется 2030. «
Углеродное земледелие - это название различных сельскохозяйственных методов, направленных на связывание атмосферного углерода в почве и в корни урожая, древесина и листья. Повышение содержания углерода в почве может способствовать росту растений, увеличению органического вещества почвы (повышение урожайности сельскохозяйственных культур), повышению способности удерживать влагу в почве и сокращению использования удобрений (и сопутствующих выбросов парниковых газов закиси азота (N. 2О). По состоянию на 2016 год варианты углеродного земледелия достигли сотен миллионов гектаров во всем мире из почти 5 миллиардов гектаров (1,2 × 10 акров) мировых сельскохозяйственных угодий. Почвы могут содержать до пяти процентов углерода по весу, включая разлагающуюся растительную и животную материю и биочар.
Потенциальные альтернативы секвестрации углеродного производства включают очистку CO2 из воздуха с помощью машин (прямой воздух захват ); удобрение океанов для стимулирования цветения водорослей, которые после смерти переносят углерод на морское дно, хранение углекислого газа, выделяемого при производстве электроэнергии; и дробление и распространение типов горных пород, таких как базальт, которые поглощают атмосферный углерод. Методы управления земельными ресурсами, которые можно сочетать с сельским хозяйством, включают посадку / восстановление лесов, закапывание биоугля, произведенного анаэробно переработанной биомассой, и восстановление водно-болотных угодий. (Угольные пласты - это остатки болот и торфяников.)
Оценка экономической ценности экосистем голубого углерода на гектар. На основе данных ЮНЕП / ГРИД-Арендал за 2009 год. Голубой углерод означает углекислый газ, удаляемый из атмосферы прибрежными океанами экосистемами мира, в основном мангровыми зарослями, солончаками, морские травы и потенциально макроводоросли в результате роста растений, а также накопления и захоронения органических веществ в почве.
Исторически сложилось так, что океан, атмосфера, почва и наземные лесные экосистемы были крупнейшими естественными поглотителями углерода (C). Новые исследования роли растительных прибрежных экосистем показали их потенциал как высокоэффективных поглотителей углерода и привел к научному признанию термина «Голубой углерод». «Голубой углерод» обозначает углерод, который фиксируется через прибрежные экосистемы океана, а не через традиционные наземные экосистемы, такие как леса. ареалы обитания океана покрывают менее 0,5% морского дна, они ответственны за более чем 50% и, возможно, до 70% всего накопления углерода в океанских отложениях. Мангровые заросли, солончаки и водоросли составляют большую часть океанических сред обитания, покрытых растительностью, но составляют лишь 0,05% растительной биомассы на суше. Несмотря на свою небольшую площадь, они могут хранить сопоставимое количество углерода в год и являются высокоэффективными поглотителями углерода. Морские травы, мангровые заросли и солончаки могут улавливать углекислый газ (CO. 2 ) из атмосферы путем связывания углерода в их нижележащих отложениях, в подземной и подземной биомассе и в мертвой биомассе.
В растительной биомассе, такой как листья, стебли, ветви или корни, голубой углерод может удерживаться от лет до десятилетий и от тысяч до миллионов лет в нижележащих растительных отложениях. Текущие оценки долгосрочной способности захоронения голубого углерода C варьируются, и исследования продолжаются. Хотя прибрежные экосистемы, покрытые растительностью, занимают меньшую площадь и имеют меньшую надземную биомассу, чем наземные растения, они могут влиять на долгосрочное связывание углерода, особенно в стоках наносов. Одна из основных проблем, связанных с голубым углеродом, заключается в том, что скорость утраты этих важных морских экосистем намного выше, чем у любой другой экосистемы на планете, даже по сравнению с тропическими лесами. Текущие оценки предполагают потерю 2-7% в год, что означает не только потерю секвестрации углерода, но и потерю среды обитания, которая важна для управления климатом, защиты прибрежных районов и здоровья.Биоэнергетика с улавливанием и хранением углерода, или BECCS, использует биомассу для извлечения диоксида углерода из атмосферы, а также технологии улавливания и хранения углерода для его концентрирования и постоянного хранения в глубоких геологических формациях.
В настоящее время (по состоянию на октябрь 2012 г.) BECCS является единственной технологией CDR, развернутой в полном промышленном масштабе, с общей производительностью 550 000 тонн CO 2 в год, разделенной между тремя различными объектами ( по состоянию на январь 2012 г.).
Имперский колледж Лондона, Великобритания Метеорологическое бюро Центр климатических прогнозов и исследований Хэдли, Центр исследований изменения климата Тиндаля, Институт климатических исследований Уокера и Институт изменения климата Грэнтэма выпустили совместный отчет о технологиях удаления углекислого газа в рамках ИЗБЕГАЙТЕ: Программа исследований по предотвращению опасного изменения климата, заявляя, что «В целом из технологий, изученных в этом отчете, BECCS имеет наибольшую зрелость и не существует серьезных практических препятствий для ее внедрения в сегодняшнюю энергетическую систему. наличие основного продукта будет способствовать раннему развертыванию. "
Согласно OECD," Достижение более низкой концентрации на целевых значениях (450 ppm) в значительной степени зависит от использования BECCS ".
Biochar создается путем пиролиза биомассы, и исследование как метод секвестрации углерода. Biochar представляет собой древесный уголь, который используется в сельскохозяйственных целях, который также способствует связыванию углерода, улавливанию или удержанию углерода. Он создается с помощью процесса, называемого пиролизом, который в основном представляет собой процесс высокотемпературного нагрева биомассы в среде с низким уровнем кислорода. То, что осталось, - это материал, известный как полукокс, похожий на древесный уголь, но производится с помощью экологически безопасного процесса, то есть с использованием биомассы. Биомасса - это органическое вещество, производимое живыми организмами или недавно живыми организмами, чаще всего растениями или растительным материалом. Компенсация выбросов парниковых газов (ПГ), если бы был внедрен biochar, составила бы максимум 12%. Это соответствует примерно 106 метрическим тоннам эквивалента CO 2. На среднем консервативном уровне это будет на 23% меньше, чем на 82 метрических тоннах. Исследование, проведенное британским исследовательским центром Biochar, показало, что на консервативном уровне biochar может хранить 1 гигатонну углерода в год. При больших усилиях по маркетингу и принятию биоугля можно получить выгоду от хранения 5–9 гигатонн углерода в год в почвах из биоугля.
Усиленное выветривание - это химический подход к удаление углекислого газа с использованием наземных или океанических технологий. Одним из примеров наземной технологии усиленного выветривания является карбонизация силикатов на месте. Ультрабазитовая порода, например, по оценкам, может накапливать выбросы CO 2 за сотни и тысячи лет. Методы, основанные на океане, включают повышение щелочности, такое как измельчение, диспергирование и растворение оливина, известняка, силикатов или гидроксида кальция для решения проблемы подкисления океана и связывания CO 2. Улучшенное выветривание считается одним из наименее дорогих вариантов геоинженерии. Одним из примеров исследовательского проекта по возможности улучшения погодных условий является проект CarbFix в Исландии.
Прямой захват воздуха (DAC) - это использование химические или физические процессы для извлечения CO 2 непосредственно из окружающего воздуха. Если затем экстрагированный CO. 2 будет изолирован при безопасном долгосрочном хранении, весь процесс будет обеспечивать удаление диоксида углерода.
Было сделано несколько инженерных предложений для DAC, но работа в этой области все еще находится в зачаточном состоянии. Частная компания Global Research Technologies продемонстрировала предварительный прототип технологии улавливания воздуха в 2007 году. Пилотный завод, принадлежащий Carbon Engineering, работает в Британской Колумбии, Канада с 2015 года. Оценка экономического исследования этого завода в 2018 году стоимость удаляемого CO. 2 в атмосфере составляет 94–232 доллара США. Несколько компаний сейчас работают над этим подходом.
DAC, основанный на абсорбции аминов, требует значительного количества воды. Было подсчитано, что для улавливания 3,3 гигатонн CO. 2 в год потребуется 300 км воды, или 4% воды, используемой для орошения. С другой стороны, для использования гидроксида натрия требуется гораздо меньше воды, но само вещество очень едко и опасно.
DAC также требует гораздо больших затрат энергии по сравнению с традиционным улавливанием из точечных источников, как и дымовой газ, из-за низкой концентрации CO. 2. Теоретическая минимальная энергия, необходимая для извлечения CO. 2 из окружающего воздуха, составляет около 250 кВтч на тонну CO. 2, в то время как улавливание из природного газа и угольных электростанций требует соответственно около 100 и 65 кВтч на тонну CO <256.>Удобрение океана
Воспроизвести медиа Визуализация цветущих популяций в северной части Атлантического и северного Тихого океанов с марта 2003 года по октябрь 2006 года. Синие области - дефицит питательных веществ. От зеленого до желтого показаны цветы, питаемые пылью, приносимой с близлежащих территорий. Удобрение океана или питание океана - это разновидность инженерии климата, основанная на целенаправленном введении питательных веществ в верхние слои океана для увеличения производства морской пищи и удаления двуокиси углерода из атмосферы. Был предложен ряд методов, в том числе удобрение железом, мочевиной и фосфором.
Важнейший вопрос для CDR - это стоимость, которая существенно различается между разными методами: некоторые из них недостаточно разработаны для проведения оценки затрат. Исследование 2018 года оценило стоимость прямого улавливания воздуха в диапазоне от 94 до 232 долларов за тонну. Однако значение BECCS и CDR обычно в моделях комплексной оценки в долгосрочной перспективе сильно зависит от ставки дисконтирования.
Хотя некоторые исследователи предложены методы удаления метана, другие говорят, что закись азота была бы более подходящим объектом для исследования из-за ее более длительного срока службы в атмосфере.
Портал по изменению климата 