Cu investiții suficiente și desfășurare strategică, eliminarea și stocarea dioxidului de carbon pot juca un rol cheie în menținerea încălzirii globale la un nivel cu care putem trăi.

Klaus Lackner are în minte o imagine a viitorului și arată cam așa: 100 de milioane de cutii de dimensiuni de semiremorci, fiecare umplută cu o țesătură bej configurată în ceea ce arată ca un covor shag pentru a maximiza suprafața. Fiecare cutie atrage aerul ca și când ar respira. La fel, țesătura absoarbe dioxidul de carbon, pe care îl eliberează ulterior sub formă concentrată pentru a fi transformat în beton sau plastic sau conducte departe în subteran, anulându-și efectiv capacitatea de a contribui la schimbările climatice.

Deși tehnologia nu este încă operațională, este „la un pas de a ieși din laborator, așa că putem arăta cum funcționează la scară mică”, spune Lackner, directorul Centrului pentru Emisiile Negative de Carbon de la Universitatea de Stat din Arizona. Odată ce a reușit să rezolve toate problemele, el calculează că, combinată, rețeaua de cutii ar putea capta probabil 100 de milioane de tone metrice (110 milioane de tone) de CO2 pe zi la un cost de 30 USD pe tonă - ceea ce face o bifă discernabilă în excesul de CO2 care perturbă clima, care s-a acumulat în aer de când oamenii au început să ardă combustibili fosili cu seriozitate în urmă cu 150 de ani.

Lackner este unul dintre sutele, dacă nu chiar mii, de oameni de știință din întreaga lume care lucrează la modalități de a elimina CO2 din atmosferă, captând carbonul din atmosferă folosind plante, roci sau reacții chimice proiectate și stocându-l în sol, produse precum betonul și plastic, roci, rezervoare subterane sau marea albastră profundă.

„Nu putem decarboniza economia noastră sau nu ne vom îndeplini obiectivul de carbon”. - Noah Deich

Unele dintre strategii - cunoscute colectiv ca tehnologii de eliminare a dioxidului de carbon sau de emisii negative - sunt doar sclipiri în ochii vizionarilor lor. Altele - scheme de tehnologie scăzută, cum ar fi plantarea mai multor păduri sau lăsarea reziduurilor de culturi pe teren, sau mai multe sisteme de „emisii negative” de înaltă tehnologie, cum ar fi Centrală de combustibil cu biomasă care captează CO2, care a intrat online în primăvara trecută în Decatur, Illinois - sunt deja în desfășurare. Scopul lor comun: Să ne ajute să ieșim din soluția schimbărilor climatice în care ne-am băgat.

„Nu putem decarboniza economia noastră sau nu ne vom îndeplini obiectivul de carbon”, spune Noah Deich, cofondator și director executiv al Centrul pentru îndepărtarea carbonului în Oakland, California. „Trebuie să mergem dincolo pentru a curăța carbonul din atmosferă. … [Și] trebuie să începem urgent dacă dorim să avem piețe reale și soluții reale disponibile, sigure și rentabile până în 2030. ”

Multe abordări

Practic, toți experții în schimbări climatice sunt de acord că, pentru a evita catastrofele, trebuie să punem în primul rând tot ce putem în reducerea emisiilor de CO2. Dar un număr din ce în ce mai mare afirmă că nu este suficient. Dacă vrem să limităm încălzirea atmosferică la un nivel sub care modificările ireversibile devin inevitabile, susțin ei, va trebui să eliminăm activ CO2 din aer și în cantități destul de grele.

„Este aproape imposibil să atingem 2 ° C și cu atât mai puțin 1.5 [° C], fără un fel de tehnologie de emisii negative”, spune Pete Smith, catedră în știința plantelor și solului la Universitatea din Aberdeen și unul dintre din lume lideri în atenuarea schimbărilor climatice.

De fapt, oameni de știință din întreaga lume care au elaborat recent o „foaie de parcurs” către un viitor care ne oferă șanse bune să menținem încălzirea sub pragul de 2 ° C se bazează puternic pe reducerea emisiilor de carbon prin eliminarea completă a combustibililor fosili - dar necesită și eliminarea activă a CO2 din atmosferă. Schema lor necesită sechestrarea a 0.61 gigatoni metrici (un gigaton, prescurtat Gt, este un miliard de tone metrice sau 0.67 miliarde de tone) de CO2 pe an până în 2030, 5.51 până în 2050 și 17.72 până în 2100. Emisiile de CO2 generate de om au fost de aproximativ 40 Gt în 2015, conform Administrației Naționale Oceanice și Atmosferice.

„Este aproape imposibil să atingem 2 ° C și chiar mai puțin 1.5, fără un fel de tehnologie de emisii negative”. –Pete Smith

Rapoartele apar periodic, subliniind că o abordare sau alta nu o va reduce: copacii pot stoca carbon, dar concurează cu agricultura pentru terenuri, solul nu poate stoca suficient, mașini precum cele pe care Lackner le presupune că consumă prea multă energie, noi nu Nu am găsit ingineria pentru depozitarea subterană.

Este probabil adevărat că nicio soluție nu este soluția, toate au argumente pro și contra și mulți au probleme de rezolvat înainte de a fi gata pentru prime time. Dar, în combinația potrivită, și cu unele cercetări și dezvoltări serioase, acestea ar putea face o mare diferență. Si ca a subliniat recent o echipă internațională de cercetători în domeniul climatului, cu cât mai devreme, cu atât mai bine, deoarece sarcina de reducere a gazelor cu efect de seră va deveni mai mare și mai descurajantă cu atât mai mult amânăm.

Smith sugerează împărțirea numeroaselor abordări în două categorii - strategii „fără regrete” cu tehnologie relativ scăzută, care sunt gata de plecare, precum reîmpădurirea și îmbunătățirea practicilor agricole și opțiuni avansate care necesită cercetare și dezvoltare substanțială pentru a deveni viabile. Apoi, sugerează el, să-l implementeze pe primul și lucrează la acesta din urmă. De asemenea, el pledează pentru minimizarea dezavantajelor și maximizarea beneficiilor prin potrivirea atentă a abordării corecte cu locația potrivită.

„Există, probabil, modalități bune și moduri rele de a face totul”, spune Smith. „Cred că trebuie să găsim modalitățile bune de a face aceste lucruri.”

Deich, de asemenea, susține căutarea simultană a mai multor opțiuni. „Nu vrem o tehnologie, vrem loturi de soluții complementare într-un portofoliu mai larg care se actualizează adesea pe măsură ce apar noi informații despre soluții. ”

Având în vedere acest lucru, iată o scurtă privire asupra unora dintre principalele abordări luate în considerare, inclusiv o proiecție bazată pe cunoașterea actuală a potențialului de stocare a CO2 distilat dintr-o varietate de surse - inclusiv rezultate preliminare dintr-un studiu de la Universitatea din Michigan se așteaptă să fie lansat la sfârșitul acestui an - precum și rezumate ale avantajelor, dezavantajelor, maturității, incertitudinilor și gândurilor despre circumstanțele în care fiecare ar putea fi cel mai bine aplicat.

Împădurire și împădurire

Plătește-ți taxa de intrare, mergi pe un drum sinuos prin Parcul Național Sequoia din California, mergi pe o jumătate de kilometru prin pădure și te vei găsi la picioarele generalului Sherman, cel mai mare copac din lume. Cu un trunchi de aproximativ 52,500 de picioare cubice (1,487 de metri cubi) de lemn, behemotul are peste 1,400 de tone metrice (1,500 tone) de CO2 prins doar în portbagaj.

Deși dimensiunea sa este în mod clar excepțională, generalul oferă o idee despre potențialul copacilor de a aspira CO2 din aer și de a-l depozita în lemn, scoarță, frunze și rădăcină. De fapt, grupul interguvernamental privind schimbările climatice estimează că un singur hectar (2.5 acri) de pădure poate ocupa undeva între 1.5 și 30 de tone metrice (1.6 și 33 de tone) de CO2 pe an, în funcție de tipul de copaci, cât de vechi sunt, clima și așa mai departe.

Pădurile din întreaga lume se confruntă în prezent cu ordinul a 2 Gt CO2 pe an. Eforturile concertate de plantare a copacilor în locuri noi (împădurire) și replantarea suprafețelor defrișate (împăduriri) ar putea crește acest lucru cu un gigaton sau mai mult, în funcție de specii, modele de creștere, economie, politică și alte variabile. Practicile de gestionare a pădurilor care pun accentul pe depozitarea carbonului și modificarea genetică a copacilor și a altor plante forestiere pentru a-și îmbunătăți capacitatea de a prelua și stoca carbon ar putea spori aceste cifre mai mult.

O altă modalitate de a spori capacitatea copacilor de a stoca carbonul este de a produce produse de lungă durată din acestea - clădiri cu cadru din lemn, cărți și așa mai departe. Utilizarea lemnului bogat în carbon pentru construcții, de exemplu, ar putea extinde capacitatea de stocare a copacilor dincolo de granițele pădurilor, cu depozitarea lemnului și împădurirea combinând un potențial de 1.3-14 Gt CO2 pe an, posibil. potrivit The Climate Institute, o organizație de cercetare din Australia.

Agricultura carbonului

Majoritatea agriculturii sunt destinate să producă ceva recoltat din pământ. Agricultura cu carbon este opusul. Folosește plante pentru a prinde CO2, apoi folosește strategic practici precum reducerea prelucrării, plantarea culturilor cu rădăcini mai lungi și încorporarea materialelor organice în sol pentru a încuraja carbonul prins să se deplaseze în - și să rămână în - sol.

„În prezent, multe soluri agricole, horticole, forestiere și de grădină reprezintă o sursă netă de carbon. Adică, aceste soluri pierd mai mult carbon decât sunt sechestrate ”, notează Christine Jones, fondatorul organizației non-profit din Australia Carbon uimitor. „Potențialul de inversare a mișcării nete de CO2 către atmosferă printr-un management îmbunătățit al plantelor și al solului este imens. Într-adevăr, gestionarea acoperirii vegetative în moduri care sporesc capacitatea solului de a sechestra și depozita volume mari de carbon atmosferic într-o formă stabilă oferă o soluție practică și aproape imediată la unele dintre cele mai provocatoare probleme cu care se confruntă în prezent omenirea. ”

Capacitatea de stocare a carbonului din sol ar putea crește și mai mult dacă inițiativele de cercetare ale Agenție pentru proiecte de cercetare avansată - Energie, o agenție guvernamentală americană care oferă sprijin pentru cercetare pentru tehnologii energetice inovatoare, iar altele care vizează îmbunătățirea capacității culturilor de a transfera carbon în sol au succes. Și, subliniază Eric Toensmeier, autorul The Carbon Farming Solution, capacitatea terenurilor agricole de a stoca carbonul poate fi crescută dramatic prin includerea copacilor și în ecuație.

„În general, practicile încorporează copaci care au cel mai mult carbon [stocare] - adesea de două până la 10 ori mai mult carbon pe hectar, ceea ce este o afacere destul de mare”, spune Toensmeier.

Altă vegetație 

Deși pădurile și terenurile agricole au atras cea mai mare atenție, alte tipuri de vegetație - pajiști, vegetație de coastă, turbării - captează și stochează CO2 și eforturile de a-și spori capacitatea de a face acest lucru ar putea contribui la depozitarea carbonului în întreaga lume.

Plante de coastă, cum ar fi mangrove, ierburi marine și vegetație care locuiesc în mlaștinile sărate, excelează la sechestrarea CO2 - semnificativ mai mult pe suprafață decât pădurile terestre, potrivit lui Meredith Muth, manager de programe internaționale la Administrația Națională Oceanică și Atmosferică.

„Acestea sunt ecosisteme incredibil de bogate în carbon”, spune Emily Pidgeon, Conservation International director senior al inițiativelor strategice marine. Asta pentru că solul sărac în oxigen în care cresc inhibă eliberarea de CO2 înapoi în atmosferă, deci, mai degrabă decât să revină în atmosferă, carbonul se acumulează pur și simplu strat cu strat de-a lungul secolelor. Cu mangrove sechestrează aproximativ 1,400 de tone metrice (1,500 de tone) pe hectar (2 hectare); mlaștini sărate, 5 de tone metrice (900 de tone); și iarbă de mare, 1,000 tone (400 tone), restabilirea vegetației costiere pierdute și extinderea habitatelor costiere dețin potențialul de a sechestra carbon substanțial. Și cercetătorii urmăresc strategii precum reducerea poluării și gestionarea perturbării sedimentelor face ca aceste ecosisteme să absoarbă și mai mult CO2.

Și, adaugă Pidgeon, o astfel de vegetație oferă un dublu beneficiu climatic, deoarece ajută și la protejarea litoralului de eroziune, deoarece încălzirea determină creșterea nivelului mării.

„Este ecosistemul perfect pentru schimbările climatice, în special în unele dintre locurile mai vulnerabile”, spune ea. „Oferă protecție împotriva furtunilor, controlul eroziunii, menține pescuitul local. În ceea ce privește schimbările climatice, este extrem de valoros, indiferent dacă este vorba de atenuare sau adaptare. ”

Bioenergie și Bury

În plus față de exploatarea capacității vegetației de a stoca CO2 în părți ale plantelor și în sol, oamenii pot îmbunătăți sechestrarea prin absorbția plantelor de carbon absorbite în alte moduri. A Centrală electrică de 208 milioane de dolari SUA care a început să funcționeze la începutul acestui an în inima țării agricole din Illinois este un exemplu tangibil al acestei abordări și ceea ce este văzut în prezent drept cea mai promițătoare strategie bazată pe tehnologie pentru eliminarea cantităților mari de carbon din aer: captarea și stocarea carbonului bioenergetic sau BECCS.

BECCS începe, în general, prin transformarea biomasei într-o sursă de energie utilizabilă, cum ar fi combustibil lichid sau electricitate. Dar apoi face conceptul un pas cheie mai departe. În loc să trimită CO2 în aer liber în timpul procesului, așa cum fac instalațiile convenționale, acesta îl captează și îl concentrează, apoi îl captează în materiale precum beton sau plastic sau - așa cum este cazul fabricii Decatur - îl injectează în formațiuni de rocă care prinde carbonul mult sub suprafața Pământului.

O strategie asociată propune utilizarea plantelor oceanice, cum ar fi alge, în locul plantelor terestre. Acest lucru ar reduce necesitatea de a concura cu producția de alimente și conservarea habitatului funciar pentru pământ. Această opțiune nu a fost explorată la fel de mult ca BECCS terestre, totuși, astfel încât numărul necunoscutelor este chiar mai mare.

În ceea ce privește stocarea lucrurilor, multe dintre tehnologiile propuse sunt încă în stadiu conceptual sau de dezvoltare timpurie. Dar dacă este dezvoltată corect, abordarea „are potențial un impact destul de semnificativ”, spune Smith de la Universitatea din Aberdeen.

biochar 

O altă modalitate de a spori capacitatea plantelor de a stoca carbonul este de a arde parțial materiale, cum ar fi tăierea tăieturii sau deșeurile de culturi, pentru a face o substanță bogată în carbon, care se descompune lent, cunoscută sub numele de biochar, care pot fi apoi îngropate sau răspândite pe terenuri agricole. Biochar a fost folosit de secole pentru a îmbogăți solul pentru agricultură, dar în ultima vreme a atras atenția asupra capacității sale de a sechestra carbonul - dovadă fiind faptul că trei din cei 10 finaliști în valoare de 25 milioane USD Provocarea Pământului lansat de Virgin în 2007, atingeți această abordare.

Fertilizarea Oceanului 

Plantele și organismele asemănătoare plantelor care trăiesc în ocean absorb în fiecare an cantități incomensurabile de CO2, capacitatea lor de a face acest lucru este limitată doar de disponibilitatea fierului, azotului și a altor nutrienți de care au nevoie pentru a crește și a se multiplica. Așadar, cercetătorii se uită la strategii de fertilizare a oceanului sau de aducere a nutrienților din adâncuri până la capacitatea plantelor hipertracționare de a prinde și stoca carbonul.

Cu un deceniu în urmă, companiile au început să se formeze pentru a face exact acest lucru, cu planul de a culege recompense de pe piața mondială a carbonului, care va fi în curând stabilită. Astfel de planuri au rămas în mare măsură pe tablă, împiedicate de incertitudini substanțiale cu privire la modul de a pune prețul carbonului, de îngrijorările legate de perturbarea ecosistemelor piscicole și oceanice în general și de cerințele ridicate de energie și costurile care ar fi probabil implicate. În plus, nu avem o imagine clară despre cât de mult din carbonul prins ar rămâne de fapt în ocean, mai degrabă decât să intre din nou în atmosferă.

Soluții Rock

CO2 este eliminat în mod natural din atmosferă în fiecare zi prin reacții între apa de ploaie și roci. Unii oameni de știință din domeniul climatului propun îmbunătățirea acestui proces - și astfel creșterea eliminării CO2 din atmosferă - prin măsuri artificiale, cum ar fi zdrobirea rocilor și expunerea lor la CO2 într-o cameră de reacție sau răspândirea lor pe suprafețe mari de pământ sau ocean, creșterea suprafeței peste care reacțiile pot apărea.

Așa cum ne-am imaginat în prezent, strategiile de îmbunătățire a stocării carbonului prin reacția CO2 cu roci sunt costisitoare și consumă multă energie din cauza necesității de a transporta și prelucra cantități mari de material greu. Unele necesită, de asemenea, o utilizare extensivă a terenului și, prin urmare, au potențialul de a concura cu alte nevoi, cum ar fi producția de alimente și protecția biodiversității. Cercetătorii caută la modalități de utilizare a deșeurilor miniere și de rafinare a strategiei de reducere a costurilor și creșterea eficienței.

Captare și stocare directă a aerului

Containerele de sechestrare a carbonului de la Lackner din Universitatea de Stat din Arizona, împreună cu alte proiecte precum Instalația de captare a carbonului Climeworks tocmai deschisă în Elveția, reprezintă una dintre cele mai discutate tehnologii de captare și stocare a gazelor cu efect de seră propuse astăzi. Cunoscută sub numele de captare și depozitare directă a aerului, această abordare folosește substanțe chimice sau solide pentru a captura gazul din aerul subțire, apoi, ca în cazul BECCS, îl stochează pe distanțe lungi subterane sau în materiale de lungă durată.

Folosit deja la submarinele de sub suprafața oceanului și în vehiculele spațiale mult deasupra acestuia, captarea directă a aerului teoretic poate elimina CO2 din aer de o mie de ori mai eficient decât plantele, potrivit Lackner.

Cu toate acestea, tehnologia este embrionară. Și pentru că necesită smulgerea moleculelor de CO2 din orice altceva din aer, este un porc uriaș de energie. Pe de altă parte, această abordare are marele avantaj de a fi implementată oriunde pe planetă.

De unde de aici? 

Dacă ceva este clar din acest rezumat, acestea sunt următoarele două lucruri: În primul rând, există un mare potențial de a spori eforturile de reducere a emisiilor de CO2 cu strategii de creștere a eliminării CO2 din atmosferă. În al doilea rând, există o mulțime de muncă de făcut înainte de a putea face acest lucru la o scară semnificativă și într-un mod care nu numai că închide decalajul de carbon, ci și protejează mediul și răspunde nevoilor umane mai imediate.

„Pe baza tehnologiei actuale, nu există într-adevăr o combinație de tehnologii cu emisii negative disponibile în prezent care ar putea fi utilizate la o scară suficientă pentru a contribui la atingerea obiectivului sub 2 ° C fără impacturi cu adevărat semnificative”, spune Peter Frumhoff, director știință și politică și un om de știință șef cu Uniunea Oamenilor de Știință Preocupați. „Putem, în principiu, să implementăm tehnologii de emisii negative, dar nu avem înțelegerea sau politicile necesare pentru a face acest lucru la o scară suficientă.”

Odată cu nevoia de a face ceva devenind din ce în ce mai urgentă, cercetătorii încep să facă acest lucru aruncați o privire mai atentă asupra avantajelor, dezavantajelor și potențialului diferitelor oportunități și pus împreună agende de cercetare pentru a avansa cele mai promițătoare în locurile potrivite la momentul potrivit. În mai 2017, a început organizarea unui grup de studiu al Academiei Naționale de Științe o serie de sesiuni de strategie să identifice prioritățile de cercetare pentru a merge mai departe.

„Sarcina noastră în acest comitet este de a recomanda o agendă de cercetare pentru a rezolva multe dintre aceste probleme, pentru a reduce costurile, pentru a crește eficiența programului, pentru a depăși barierele pentru extindere și implementare, guvernare și, în special, verificare și de monitorizare ”, a declarat într-un președinte al comisiei Stephen Pacala, profesor de ecologie și biologie evolutivă la Universitatea Princeton videoclip care descrie inițiativa.

Acestea fiind spuse, este important să ne amintim că tehnologia poate să nu fie factorul limitativ pe termen lung.

În cele din urmă, stocarea carbonului nu este ieftină, recunoaște Smith - dar, subliniază el, nici schimbările climatice.

„Nu cred că este o provocare tehnică”, spune Deich. „Cred că este o dorință de plată și o dorință de a obține reglementări clare, consecvente și corecte în jurul acestor soluții.” Cu alte cuvinte, punerea în funcțiune a stocării carbonului este, în cele din urmă, crearea de piețe și / sau politici care îl recompensează, luând în considerare, de asemenea, dimensiunile sociale și de mediu. „Nu este neapărat:„ Pot aceste lucruri să ajungă la scară? ” Este, „Există cineva care este dispus să plătească pentru ca ei să ajungă la scară?”

Cea mai evidentă modalitate de a face acest lucru ar fi aplicarea unui preț la carbon, ceea ce s-ar traduce într-un beneficiu financiar pentru a-l cânta.

În cele din urmă, stocarea carbonului nu este ieftină, recunoaște Smith - dar, subliniază el, nici schimbările climatice.

Modul în care spune Lackner este următorul: călătorim cu viteză mare pe un munte într-o mașină care urcă până la virajul acului de păr și nu este atât o chestiune dacă ne-am lovit de gardă, cât și dacă putem încetini suficient astfel încât, atunci când o facem, să ne întoarcem mai degrabă decât să ne catapultăm în uitare.

„Nu pot garanta că va funcționa”, spune el despre dispozitivele sale de captare a CO2. „Sunt un optimist, dar probabil nu pot să-l garantez. Faptul că s-ar putea să nu funcționeze, posibilitatea să nu funcționeze, nu este, în sine, o scuză pentru a nu încerca. Dacă nu reușim să funcționeze, sunt foarte sigur că vom fi în vremuri foarte grele. ” 

Acest articol a apărut inițial pe Ensia

Despre autor

Mary Hoff este redactorul șef al Ensia. O comunicatoare științifică premiată, are o experiență de peste două decenii ajutând la îmbunătățirea înțelegerii, aprecierii și administrării mediului nostru prin presa scrisă și online. Deține o diplomă de licență în zoologie de la Universitatea din Wisconsin și un master în comunicare de masă cu accent pe comunicarea științifică de la Universitatea din Minnesota. Contactați-o la mary (at) ensia (dot) com.

Cărți asemănătoare:

at InnerSelf Market și Amazon