Снижение углеродного следа или способы удаления углерода из атмосферы

Помимо сокращения прямых выбросов парниковых газов, мировое сообщество начинает изучать и реализовывать различные способы прямого удаления углерода из атмосферы.

Между этими способами есть большие различия, и они имеют свои преимущества и недостатки.

Чтобы предотвратить потепление планеты более чем на 1,5°C необходимо использовать все способы в больших масштабах и как можно быстрее.

Однако на данный момент все эти способы недостаточно изучены, и их необходимое развитие будет обеспечено, в частности, интересом со стороны компаний, которые ставят перед собой цели по снижению углеродного следа своей деятельности.

С точки зрения выбросов парниковых газов можно разделить промышленные компании на два типа. Первые – это прямые эмитенты CO₂, такие как тепловые электростанции, предприятия металлургии, цементной промышленности, предприятия по добыче и переработке нефти. Их выбросы регулируются системой квот на выбросы. Они физически и финансово стимулированы к поэтапному сокращению выбросов парниковых газов. И эти сокращения происходят потому, что с каждым годом уполномоченный орган в области охраны окружающей среды сокращает объём выдаваемых квот на 1,5%, тем самым ускоряя отказ от угля.

Второй тип – это компании, в процессе деятельности, которых не образуются выбросы CO₂, но они косвенно способствуют выбросам CO₂ через потребление электрической и тепловой энергии, газа, бензина и т.д.

На сегодняшний день эти компании не обязаны снижать свой углеродный след.

Европейские компании ставят перед собой амбициозные цели по достижению углеродной нейтральности к 2030 году, Республика Казахстан поставила перед собой цели по достижению углеродной нейтральности к 2060 году.

И именно цели этих компаний по снижению углеродного следа будет способствовать развитию различных способов удаления углерода из атмосферы в ближайшие годы.

Более 95% офсетных проектов, выполненных до 2024 года, являются проектами, направленными на предотвращение дальнейших выбросов: защита лесов от вырубки, или использование более эффективных технологий для производства электрической и тепловой энергии, таких как замена топлива.

В настоящее время все большее развитие получают офсетные проекты, которые непосредственно улавливают углерод из атмосферы, такие как удаление углекислого газа.

При этом используются природные принципы фотосинтеза или минерализации, либо применяются некоторые современные технологии.

Существует пять основных способов удаления углерода из атмосферы:

– Лесовосстановление

Как известно, деревья хорошо накапливают углерод, удаленный из атмосферы в результате фотосинтеза. Расширение и восстановление лесов является стимулом увеличения поглощения углерода с помощью фотосинтеза, для преобразования атмосферного углекислого газа в углерод, накопленного в древесине и почве.

В то же время леса способствуют очистке воды и воздуха, поддерживают малый круговорот воды, охлаждают климат и помогают поддерживать биоразнообразие.

– Углерод из почвы

Почва естественным образом накапливает углерод в органических веществах. В почве содержится в три раза больше углерода, чем в атмосфере. Сельское хозяйство исторически выбрасывало большее количество углерода в атмосферу, поэтому почвы под сельское хозяйство сегодня во многих местах теряют плодородие, не способны удерживать достаточное количество воды и не устойчивы к ветровой и водной эрозии. Так как земли, выделенные под сельское хозяйство обширны, то даже небольшое увеличение количества углерода в почве может оказать большое влияние.

Регенеративное земледелие увеличивает содержание углерода в почве так как посадка покровных культур на пустых полях может продлить фотосинтез в течение всего года, если уменьшить механическое и химическое воздействие на почвы. Для достижения устойчивого эффекта необходимо радикальное изменение методов ведения сельского хозяйства, которое также должно быть постоянным, поскольку возврат к вспашке от одного года к другому может свести на нет предыдущие достижения.

– Использование биомассы

Производство биоэнергии с улавливанием и хранением углерода – еще один способ использования фотосинтеза для борьбы с изменением климата.

Производство биоэнергии – это процесс использования биомассы для производства энергии в промышленности, улавливания перед выбросом в атмосферу и последующего хранения уловленного углерода либо под землей, либо в продуктах с длительным сроком службы, таких как бетон.

В целом процесс производства биоэнергии является углеродно-отрицательным и использует в качестве топлива в основном сельскохозяйственные остатки или древесные отходы. Эти виды сырья могут стать ключевыми, поскольку они не требуют специального землепользования.

Другим вариантом использования биомассы для поглощения углерода является преобразование биомассы путем пиролиза в биосахар или углекислые масла, которые могут храниться под землей постоянно.

– Прямое улавливание углерода из воздуха

Прямое улавливание воздуха – это процесс химической очистки углекислого газа непосредственно из воздуха с последующим его хранением под землей. Эта новая технология похожа на технологию улавливания и хранения углерода, используемую для улавливания выбросов от таких источников, как электростанции и промышленные предприятия. Разница в том, что при прямом атмосферном улавливании избыточный углерод удаляется непосредственно из атмосферы, а не улавливается в источнике.

Однако данная технология дорогостоящая и энергоемкая. Поэтому реализация существующих проектов не высока, поскольку для достижения чистого удаления углерода требуется достаточное количество энергии без выбросов, к тому же требуется большие площади под строительство постоянных хранилищ.

– Минерализация углерода

Некоторые минералы, такие как оливин, естественным образом вступают в реакцию с CO₂, превращая углерод из газа в твердое вещество. Этот процесс обычно называют углеродной минерализацией или усиленным выветриванием и, естественно, происходит очень медленно, в течение сотен или тысяч лет.

Цель данного проекта – ускорить естественное химическое выветривание минерала путем распределения большого количества грунта, содержащего, например, оливин, на большой площади. Основным преимуществом является постоянное хранение углерода. Ограничение заключается в поиске подходящего и достаточного источника минерала, необходимой территории для рассеивания и добычи, и транспортировки большого количества породы с низким уровнем выбросов.

Применение данных инновационных технологий связывания и хранения углерода предприятиями промышленности и сельского хозяйства позволит извлекать СО₂ из атмосферы и безопасно хранить его в течение сотен или тысяч лет, тем самым позволит приблизится к главной цели – снижения углеродного следа их деятельности.