Глобальное потепление — это актуальная экологическая проблема, которая усугубляется постоянными выбросами парниковых газов. Снизить их объемы можно с помощью фотосинтеза, естественной способности растений поглощать углекислый газ из атмосферного воздуха. Для этого разрабатывают карбоновые фермы — земельные участки, на которых благодаря выполнению специальных мероприятий, например, посадке деревьев, увеличивается поглощение парниковых газов. Но сегодня в России такие проекты почти не реализуются. Ученые Пермского Политеха провели оценку углеродного баланса карбоновой фермы и выяснили, насколько это перспективно.
Статья с результатами опубликована в журнале «Экология и промышленность России». На способность растений поглощать углекислый газ влияют климатические условия, типы почвы, вид, плотность посадки и возраст растений. При создании карбоновых ферм, как важных экологических проектов, необходимо учитывать не только их поглощающую способность, но и выбросы парниковых газов, которые возникают при их реализации, то есть определять углеродный баланс.
Ученые ПНИПУ обосновали технологические параметры реализации карбоновой фермы в условиях умеренного климата, а именно вид растений — сосна обыкновенная, густоту посадки и период эксплуатации.
Реализация карбоновой фермы включает в себя три этапа. На первом происходит подготовка земельного участка и формирование искусственного насаждения деревьев, на втором – уход за ними, на третьем – вырубка и утилизация древесных остатков. При этом для соблюдения баланса важно правильно утилизировать биомассу, содержащую углерод, чтобы не произошло его обратного выброса в атмосферу. Для этого ученые предлагают схему взаимовыгодного сотрудничества с целлюлозно-бумажным комбинатом и теплоэлектростанцией, куда отправятся древесные отходы для дальнейшего вторичного использования.
Лучше всего углекислый газ поглощают виды деревьев с большой удельной массой, такие как тополь, дуб, береза и хвойные породы. Политехники выбрали для высадки сосну обыкновенную, так как она быстрее растет и устойчива к погодным условиям. Сосна способна наращивать биологическую массу (ствол и крона) к 60 годам жизни и до 150 лет накапливать в себе углерод. Ученые оценивали поглощающую способность сосновой карбоновой фермы площадью 100 гектар. Для всех расчетов учитывались густота посадки, средняя высота и возраст деревьев.
«В результате расчетов мы установили, что основное улавливание углерода – более 54 процентов осуществляет живая фитомасса растения (хвоя, ветви, ствол), более 25 процентов накапливает почва. Также рассчитали, что за жизненный цикл (40 лет) карбоновая ферма способна поглотить 48 тысяч тонн углекислого газа», – поделилась научный сотрудник Лаборатории рационального природопользования и природоподобных технологий, доцент кафедры «Охрана окружающей среды» ПНИПУ Елена Калинина.
Для работы карбоновой фермы используют различное оборудование, которое также приводит к выбросам парниковых газов. Чтобы рассчитать углеродный баланс фермы политехники определили основные источники выбросов – это техника для проведения операций по лесообработке и подготовке, транспорт и оборудование для утилизации древесных остатков. Общий объем выбросов парниковых газов при эксплуатации карбоновой фермы составляет семь тысяч тонн углекислого газа или 14 процентов объемов поглощения.
Результаты исследования ученых ПНИПУ могут быть использованы при планировании и реализации климатических проектов в России по снижению выбросов парниковых газов. Моделирование показало, что разработка карбоновых ферм в условиях умеренного климата возможна, перспективна и эффективна для борьбы с глобальным потеплением.