Секвестрация углерода: Глобальное руководство по природным решениям

Изменение климата, вызванное ростом концентрации углекислого газа (CO2) в атмосфере, является одной из самых острых проблем, стоящих перед человечеством. Хотя сокращение выбросов имеет решающее значение, не менее важно удалять существующий CO2 из атмосферы. Именно здесь на помощь приходит секвестрация углерода. Секвестрация углерода, также известная как улавливание и хранение углерода (CCS), относится к долгосрочному удалению и хранению атмосферного CO2. Этот процесс смягчает последствия изменения климата, снижая концентрацию парниковых газов, и имеет важное значение для достижения глобальных климатических целей.

Понимание углеродного цикла

Чтобы оценить значение секвестрации углерода, важно понимать естественный углеродный цикл. Углерод постоянно перемещается между атмосферой, океанами, сушей и живыми организмами. Растения поглощают CO2 в процессе фотосинтеза, преобразуя его в биомассу. Когда растения разлагаются или сжигаются, этот углерод возвращается в атмосферу. Аналогично, океаны поглощают CO2 из атмосферы, но также выделяют его обратно через различные процессы. Деятельность человека, такая как сжигание ископаемого топлива, вырубка лесов и промышленные процессы, нарушила этот естественный цикл, что привело к чистому увеличению атмосферного CO2.

Методы секвестрации углерода

Секвестрацию углерода можно broadly разделить на естественные и технологические подходы:

1. Естественная секвестрация углерода

Естественная секвестрация углерода использует существующие экосистемы для удаления и хранения CO2. Эти методы часто являются экономически эффективными и обеспечивают дополнительные экологические преимущества.

• Облесение и лесовосстановление: Посадка новых лесов (облесение) или восстановление существующих (лесовосстановление) являются мощными способами секвестрации углерода. Деревья поглощают CO2 в процессе фотосинтеза и хранят его в своей биомассе (листья, стебли, корни). Практика устойчивого лесопользования может улучшить хранение углерода и биоразнообразие. Например, инициатива «Великая зеленая стена» в Африке направлена на борьбу с опустыниванием и секвестрацию углерода путем посадки полосы деревьев по всему континенту. В Коста-Рике программы лесовосстановления значительно увеличили лесной покров и потенциал секвестрации углерода.
• Секвестрация почвенного углерода: Почва является значительным резервуаром углерода. Улучшенные сельскохозяйственные практики, такие как нулевая обработка почвы, покровные культуры и севооборот, могут увеличить количество углерода, хранящегося в почве. Эти практики улучшают здоровье почвы, повышают водоудерживающую способность и уменьшают эрозию. Инициатива «4 на 1000» — это международные усилия по увеличению запасов почвенного углерода во всем мире для смягчения последствий изменения климата. В Австралии фермеры внедряют практики регенеративного сельского хозяйства для улучшения здоровья почвы и секвестрации углерода.
• Секвестрация океанического углерода: Океаны поглощают значительное количество CO2 из атмосферы. Улучшение секвестрации океанического углерода может быть достигнуто различными методами, в том числе:
  • Голубые углеродные экосистемы: Прибрежные экосистемы, такие как мангровые заросли, солончаки и заросли морских трав, являются высокоэффективными поглотителями углерода. Защита и восстановление этих экосистем могут секвестрировать большие объемы углерода. Например, в Юго-Восточной Азии расположены обширные мангровые леса, которые обеспечивают значительные преимущества в области секвестрации углерода.
  • Удобрение океана: Это включает добавление питательных веществ (например, железа) в океан для стимуляции роста фитопланктона, который поглощает CO2. Однако этот метод является спорным из-за потенциального воздействия на экосистему.
  • Искусственное апвеллинг: Доставка богатой питательными веществами воды из глубин океана на поверхность может стимулировать рост фитопланктона.

2. Технологическая секвестрация углерода

Технологическая секвестрация углерода включает улавливание CO2 из промышленных источников или непосредственно из атмосферы и его хранение в подземных геологических формациях или использование для других целей.

• Улавливание и хранение углерода (CCS): CCS включает улавливание CO2 из промышленных источников (например, электростанций, цементных заводов) или непосредственно из атмосферы (Direct Air Capture — DAC) и его транспортировку к месту хранения. Затем CO2 закачивается в глубокие подземные геологические формации, такие как истощенные нефтяные и газовые месторождения или соленые водоносные горизонты. Технология CCS разрабатывается и внедряется в различных странах, включая Норвегию (проект Sleipner), Канаду (проект Boundary Dam) и США.
• Прямое улавливание из воздуха (DAC): DAC включает улавливание CO2 непосредственно из атмосферы с использованием специальных фильтров и химических процессов. Эта технология может быть развернута в любом месте, независимо от близости к промышленным источникам. Однако DAC в настоящее время дороже других методов секвестрации углерода. Компании, такие как Climeworks в Швейцарии и Carbon Engineering в Канаде, являются пионерами в технологии DAC.
• Улавливание и утилизация углерода (CCU): CCU включает улавливание CO2 и его использование в качестве сырья для производства различных продуктов, таких как строительные материалы, топливо и химикаты. Этот подход может сократить выбросы CO2 и создать экономическую ценность. Например, CO2 может использоваться для производства бетона, который затем может быть использован в строительстве.

Глобальные инициативы и политика

Несколько международных инициатив и политик продвигают секвестрацию углерода:

• Парижское соглашение: Парижское соглашение признает важность секвестрации углерода для достижения глобальных климатических целей. Многие страны включили цели по секвестрации углерода в свои Национально определяемые вклады (NDC).
• Рамочная конвенция ООН об изменении климата (РКИК ООН): РКИК ООН продвигает секвестрацию углерода посредством различных механизмов, таких как Механизм чистого развития (МЧР) и Сокращение выбросов в результате обезлесения и деградации лесов (REDD+).
• Ценообразование на углерод: Механизмы ценообразования на углерод, такие как углеродные налоги и системы торговли выбросами, могут стимулировать секвестрацию углерода, делая ее экономически привлекательной.
• Государственное финансирование и стимулы: Многие правительства предоставляют финансирование и стимулы для проектов по секвестрации углерода, включая налоговые льготы, гранты и субсидии.

Проблемы и возможности

Хотя секвестрация углерода предлагает значительный потенциал для смягчения последствий изменения климата, существуют также проблемы, которые необходимо преодолеть:

• Стоимость: Многие технологии секвестрации углерода, особенно DAC и CCS, в настоящее время являются дорогостоящими. Снижение стоимости этих технологий имеет решающее значение для их широкомасштабного внедрения.
• Масштабируемость: Масштабирование усилий по секвестрации углерода до уровней, необходимых для достижения климатических целей, потребует значительных инвестиций и развития инфраструктуры.
• Долговечность: Обеспечение долгосрочного хранения секвестрированного углерода имеет важное значение. Существует риск того, что хранимый углерод может вернуться в атмосферу из-за утечки или возмущений.
• Воздействие на окружающую среду: Некоторые методы секвестрации углерода, такие как удобрение океана, могут иметь непреднамеренные последствия для окружающей среды. Необходима тщательная оценка и мониторинг для минимизации этих рисков.
• Общественное признание: Общественное признание технологий секвестрации углерода имеет решающее значение для их успешного внедрения. Важно решать проблемы общественности, связанные с безопасностью и воздействием на окружающую среду.

Несмотря на эти проблемы, существуют также значительные возможности для секвестрации углерода:

• Инновации: Текущие исследования и разработки приводят к созданию более эффективных и экономически выгодных технологий секвестрации углерода.
• Экономические выгоды: Секвестрация углерода может создать новые экономические возможности, такие как рабочие места в лесном хозяйстве, сельском хозяйстве, а также в разработке и внедрении технологий улавливания углерода.
• Сопутствующие выгоды: Многие методы секвестрации углерода обеспечивают дополнительные экологические и социальные выгоды, такие как улучшение здоровья почвы, сохранение биоразнообразия и устойчивость к изменению климата.

Примеры успешных проектов по секвестрации углерода по всему миру

Вот несколько примеров проектов по секвестрации углерода, которые меняют ситуацию:

• Проект по реабилитации водосборных бассейнов на Лёссовом плато (Китай): Этот масштабный проект восстановил деградировавшие земли в регионе Лёссового плато в Китае посредством террасирования, лесовосстановления и улучшения управления пастбищами. Проект значительно увеличил секвестрацию почвенного углерода и улучшил жизнь местных сообществ.
• Проект Sleipner (Норвегия): Этот проект, управляемый Equinor, улавливает CO2 с установки по переработке природного газа и закачивает его в соленый водоносный горизонт под Северным морем. Проект Sleipner является одним из самых продолжительных проектов CCS в мире и хранит миллионы тонн CO2.
• Проект Boundary Dam (Канада): Этот проект, управляемый SaskPower, улавливает CO2 с угольной электростанции и использует его для повышения нефтеотдачи и геологического хранения. Проект Boundary Dam является одним из первых крупномасштабных проектов CCS в энергетическом секторе.
• Завод Orca компании Climeworks (Исландия): Этот объект DAC улавливает CO2 непосредственно из атмосферы и хранит его под землей в базальтовой породе, где он минерализуется и оказывается надежно запертым. Завод Orca является одним из первых в мире крупномасштабных объектов DAC.

Роль отдельных лиц и организаций

Отдельные лица и организации могут сыграть значительную роль в продвижении секвестрации углерода:

• Поддержка устойчивых практик: Отдельные лица могут поддерживать устойчивое лесное и сельское хозяйство, покупая продукцию у компаний, использующих эти практики.
• Сокращение углеродного следа: Сокращение личного углеродного следа путем использования общественного транспорта, экономии энергии и сокращения потребления может помочь снизить потребность в секвестрации углерода.
• Инвестирование в проекты компенсации углерода: Отдельные лица и организации могут инвестировать в проекты компенсации углерода, которые секвестрируют углерод, такие как проекты по лесовосстановлению и облесению.
• Выступать за изменения в политике: Отдельные лица и организации могут выступать за политику, которая поддерживает секвестрацию углерода, такую как ценообразование на углерод и государственное финансирование проектов по секвестрации углерода.
• Поддержка исследований и разработок: Поддержка исследований и разработок новых технологий секвестрации углерода может помочь снизить их стоимость и повысить их эффективность.

Заключение

Секвестрация углерода является критически важной стратегией для смягчения последствий изменения климата. Удаляя CO2 из атмосферы и долгосрочно его храня, секвестрация углерода может помочь снизить концентрацию парниковых газов и ограничить глобальное потепление. Хотя проблемы остаются, текущие исследования, технологические достижения и поддерживающая политика прокладывают путь к широкому внедрению методов секвестрации углерода. От природных решений, таких как облесение и секвестрация почвенного углерода, до технологических инноваций, таких как CCS и DAC, путь к устойчивому будущему требует многогранного подхода, который использует потенциал секвестрации углерода.

Как граждане мира, мы все играем роль в продвижении секвестрации углерода и внесении вклада в более здоровую планету. Поддерживая устойчивые практики, сокращая наш углеродный след и выступая за изменения в политике, мы можем помочь ускорить внедрение секвестрации углерода и создать более устойчивое будущее для грядущих поколений.