Существует огромное количество научных доказательств того, что выброс парниковых газов человеком изменяет климат Земли. В Париже страны со всего мира взяли на себя обязательство ограничить ущерб, причиненный этим изменением, согласившись поддерживать потепление на уровне ниже 2°C. Роль быстрого сокращения выбросов в достижении этой цели широко признается. Однако становится все более очевидным, что сокращения выбросов недостаточно - мы должны также активно удалять парниковые газы из атмосферы.
Появились новые перспективные технологии удаления CO2 из атмосферы, однако они недостаточно изучены и в большинстве случаев не доказаны в широких масштабах.
В этой статье объединены знания Королевского общества и Королевской инженерной академии, чтобы показать, как много мы знаем о каждом из этих методов, и впервые рассмотреть, как они могут быть использованы вместе для достижения климатических целей в Великобритании и за рубежом.
Два сценария в этой статье определяют набор технологий, которые вместе могут помочь нам достичь углеродно-нейтрального будущего в Великобритании к 2050 году и во всем мире к концу столетия. Они служат отрезвляющим напоминанием о том, как много предстоит сделать для обеспечения благополучия нашей планеты.
Предстоящая задача не является непреодолимой, но для ее решения необходим весомый вклад мирового научного сообщества. Ученым и инженерам всех типов необходимо объединить усилия с учеными-экономистами, общественными деятелями и политиками для разработки, внедрения и управления методами, которые варьируются от посадки деревьев до проектирования прямого удаления CO2 из воздуха.
Эта область остается развивающейся и многое изменится в предстоящие десятилетия, но, как показано в настоящем докладе, действия должны начаться уже сейчас.
В 2015 году правительства всех стран мира провели встречу для согласования рамочной основы, которая позволила бы свести к минимуму негативные последствия изменения климата. В Парижском соглашении поставлена цель ограничить среднее глобальное повышение температуры "значительно ниже 2°C выше доиндустриального уровня" и "продолжать усилия" по ее ограничению до 1,5°C.
Это амбициозная задача, требующая быстрого сокращения выбросов, а ко второй половине столетия - нулевых чистых выбросов. В некоторых секторах, особенно в сельском хозяйстве и авиации, выбросы парниковых газов будет трудно полностью ликвидировать, поэтому нам понадобятся технологии для компенсации выбросов парниковых газов из атмосферы.
Моделирование будущих энергетических систем предполагает, что эта абсорбция должна быть в больших масштабах, с абсорбцией около одной четверти нынешних годовых выбросов каждый год.
Методы удаления парниковых газов (GGR) включают два основных этапа: удаление парниковых газов из атмосферы и их хранение в течение длительного времени. Этот процесс лучше всего подходит для удаления диоксида углерода (CO2).
Удаление достигается с помощью широкого спектра подходов, включающих либо биологию, либо ускорение естественных неорганических реакций с породами, либо инженерные химические процессы. Затем углерод хранится в биомассе суши, геологических формациях под землей, океанах или антропогенной среде.
Методы GGR требуют ресурсов, таких как земля, энергия или вода, устанавливая ограничения на масштабы и место их применения и приводя к конкуренции за ресурсы между ними и с другими видами деятельности человека, такими как производство продовольствия.
Некоторые методы GGR также обеспечивают сопутствующие выгоды, которые могут способствовать или даже быть основной причиной их использования. Они могут включать повышение урожайности сельскохозяйственных культур и улучшение биоразнообразия.
Достижение желаемого уровня GGR будет наилучшим образом достигаться с помощью комплекса подходов. Расширение лесопользования и биоэнергетики с улавливанием и хранением углерода часто рассматриваются в качестве основных путей внедрения GGR, однако они ограничены имеющимися земельными площадями, потребностями в ресурсах и потенциальным воздействием на биоразнообразие и социальную справедливость.
Их внедрение в рамках комплекса методов позволит снизить вероятность крупномасштабного воздействия на окружающую среду и общество. Некоторые методы GGR уже используются сегодня, в то время как другие требуют значительной доработки и демонстрации, прежде чем они смогут удалить выбросы в больших масштабах.
При рассмотрении на требуемой шкале ни один из методов не был полностью оценен на протяжении всего их жизненного цикла. Методы GGR по-разному влияют на окружающую среду. В связи с этим их разработка потребует тщательной оценки экологических последствий в ходе демонстрационных пилотных исследований, наращивания потенциала и полного развертывания.
Эти вопросы будут относиться к числу тех, которые влияют на восприятие общественностью GGR, которые широко варьируются в зависимости от метода и местоположения и могут накладывать ограничения на их применимость.
Скорейшее внедрение методов GGR и их быстрое наращивание облегчило бы достижение целей в области климата и помогло бы избежать разрушительного "перевыполнения" климатических нормативов.
Биологические подходы к хранению углерода на суше могут быть применены быстро, но через несколько десятилетий они будут заполнены, поэтому ожидается, что в конце столетия решающее значение будут иметь другие методы GGR.
Для того чтобы быть экономичными и, следовательно, применяться в адекватных масштабах, большинство методов GGR требуют установления цены за углерод или иной системы стимулирования. Будущие прогнозы цен на углерод в размере $100 за тонну CO2, если они будут реализованы, сделают многие методы GGR экономически целесообразными.