2024 год оказался рекордным по уровню увеличения углекислого газа в атмосфере и самым жарким за историю наблюдения. Это означает, что все принятые ранее усилия по снижению выбросов парниковых газов ничего не дали. Что же делать дальше? Решение есть. По расчётам ученных, нужно всего лишь извлечь из атмосферы 2,7 ТРИЛЛИОНОВ ТОНН углекислого газа. На сколько это возможно?
Что, если повышение уровня углекислого газа связано с природными явлениями, на которые люди на в силах повлиять?
В атмосфере содержится около 400 миллионных долей % (ppm СО2). Ежегодно в атмосферу попадает 4,6 ppm от деятельности человека и 98 ppm от природных процессов.
Эксперты Межправительственной группы по изменению климата ООН полагают, что накапливается именно «человеческий» углекислый газ. Однако другие исследователи считают, что независимо от происхождения углекислый газ задерживается в атмосфере не более чем на 4 года. Также они предполагают, что доля углекислого газа из различных источников в атмосфере пропорциональна.
Если человечество внезапно исчезнет, уровень углекислого газа снизится на 18,4 ppm из 410. Но независимо от источника углекислого газа, важно снизить температуру планеты. Россия выразила согласие с этим, подписав Парижское соглашение в 2015 году.
Методы связывания углекислого газа из атмосферы
А что, если заняться удалением углекислого газа из атмосферы? Для этого нужно решить две задачи.
Во-первых, извлечь углекислый газ из атмосферы, учитывая, что его всего 0,04%? Во-вторых, куда деть извлечённый углекислый газ?
Однако есть хорошая новость: удалённый углекислый газ можно выгодно продать. Уже сейчас компании в Европе и США платят налоги за каждую тонну выброса парниковых газов. Налог на выброс углекислого газа был введен в США в 2008 году и на данный момент составляет 28 долларов за тонну. В Германии стоимость тонны выбросов составляет 45 евро (48,6 долларов) и к 2028 году достигнет 90 евро (97,2 доллара). Самые высокие цены на углекислый газ установлены в Швейцарии — 120 швейцарских фунтов за тонну углекислого газа (133,2 доллара). На бирже в Европе тонну связанного углекислого газа можно продать за 70 евро (76,4 доллара).
Хранение углекислого газа под землёй
В 2023 году в мире был реализован 41 проект по улавливанию CO2, из них 12 предусматривали его захоронение под землёй.
Среди участников этого процесса — российская компания «Газпром нефть». У компании есть опыт закачки углекислого газа в пласты для повышения нефтеотдачи.
Метод хранения газа под землёй хорош тем, что проверить, сколько там углекислого газа осталось, сложно. Закачал, получил деньги и всё?
В Нидерландах, в городе Барандрехт, жители вышли на митинг против хранения углекислого газа возле их города, опасаясь возможных прорывов.
Компания Chevron попыталась создать подземное хранилище для углекислого газа, но столкнулась с проблемами. Вначале оборудование для выделения газа из воздуха не оправдало себя и часто ломалось. Затем часть хранилища обвалилась и заполнилась песком. В результате, компании пришлось платить за весь неутилизированный углекислый газ.
Чтобы делать всё правильно, необходимо выбрать пласт, расположенный далеко от населённых пунктов и не пробуренный множеством скважин. Необходимо оценить, сколько газа он может вместить и на сколько герметично хранилище. Учитывая расходы на бурение и геологоразведку, расходы могут не окупиться. Тем более эту сумму платят в Европе за консервацию только на их территории.
Если обычно нефтяные компании закачивают под землю примеси углекислого газа из добытого ими природного газа или углекислый газ, полученный при сжигании топлива, то компания Heirloom Carbon Technologies из США получает углекислый газ напрямую из воздуха.
Технология основана на использовании известняка. Сначала известняк нагревают в электропечи, в результате чего он распадается на оксид кальция и углекислый газ. Углекислый газ собирают и помещают в баллоны. Оксид кальция, как губка, впитывает в себя атмосферный газ и снова превращается в известь.
Эта технология считается инновационной, но для регулярного термического разложения известняка требуется огромное количество энергии.
Связывание углекислого газа в минералы в морской воде
Компания Equatic предлагает опреснить морскую воду, затем подвергнуть её электролизу с получением кислорода и водорода. В то же время углекислый газ реагирует с растворенным в морской воде кальцием и магнием, образуя твёрдые минералы. Эти минералы обладают высокой стабильностью и могут сохраняться на протяжении тысячелетий.
Для осуществления этого процесса требуется значительное количество энергии, которая может быть получена за счёт излишков энергии океанических парков ветряных электростанций. В результате можно получить «зеленый» водород, минералы в качестве наполнителей для различных материалов, а также продавать связанный углекислый газ на бирже.
Однако даже завод-прототип, способный улавливать 3650 тонн углекислого газа в год, пропускает через себя около миллиона литров морской воды, убивая всё живое в ней. Эту проблему ещё предстоит решить.
Схожий метод используется компанией CarbonCure Technologies, которая связывает углекислый газ, минерализуя его в бетоне.
Переработка углекислого газа в полезные продукты
Углекислый газ — это уже сейчас важное сырьё. В виде обогащенной газовой смеси или «синтез газа», который получают при разложении органических отходов, углекислый газ используют как сырьё в пищевой промышленности, сельском хозяйстве, медицине, нефтедобыче, химическом производстве и при тушении пожаров.
Углекислый газ можно использовать для получения метанола — ядовитой жидкости, которая уже сейчас может служить моторным топливом или стабильным сырьем для получения энергии.
Утилизация углекислого газа таким способом является наиболее экономичным решением, но эффект от неё будет недолгим. Вскоре он снова попадёт в атмосферу, поэтому на бирже за такое связывание нам не заплатят.
Захоронение древесины
Зачем что-то придумывать, если природа уже создала удивительный механизм для связывания углекислого газа — это дерево. Высаживание лесов снижает температуру и связывает углекислый газ, но не все считают это полноценным связыванием. Углекислый газ связывается на относительно короткий срок. На каких-то 200-300 лет. После этого может произойти лесной пожар или разложение древесины.
Чтобы решить эту проблему, компания Kodama Systems при поддержке Билла Гейтса начала проект по связыванию углерода посредством долговременного хранения древесины. Компания использует специальный лесозаготовительный комбайн, который позволяет вырубать сухие леса в Калифорнии. Затем древесина помещается в сухие подземные хранилища для длительного хранения. Этот метод позволяет досконально точно определить количество связанного углекислого газа.
Возможна ли вообще изоляция такого количества углекислого газа?
Как мы видим, методы связывания углекислого газа на данный момент являются дорогостоящими и энергозатратными, а также находятся на стадии пилотных проектов. Без государственной поддержки в виде субсидий или штрафов они не жизнеспособны. Количество связанного углекислого газа на данный момент стремится к статистической погрешности.
Но дорогу осилит идущий. Раньше солнечные батареи и ветряные электростанции тоже были дотационными. Но по мере развития и расширения технологий они стали конкурентоспособными, иногда более рентабельными, чем традиционная энергетика.
Для стабилизации количества углекислого газа в атмосфере следует изымать каждый год по 5,1 миллиарду тонн. Закачивать под землю, превращать в минералы, загонять в почву, консервировать в виде древесины. При всеобщем вводе пошлин на выброс углекислого газа, это вполне осуществимо. А к этому все идёт. Тем более этот объем можно снизить до 3,2 млрд тонн в том случае, если все страны-участницы Парижского соглашения полностью исполнят взятые на себя обязательства.
А что если снизить концентрацию углекислого газа не получится?
Так ли плохо увеличение содержания углекислого газа в атмосфере? Но так ли это плохо? Для человека повышение уровня углекислого газа до 600 ppm приемлемо, к более высоким концентрациям можно адаптироваться.
Однако, когда уровень углекислого газа повышается, растения начинают поглощать больше света, быстрее и качественнее растут, а также становятся более устойчивыми к высоким температурам и световым ожогам. Это уже давно учитывают при выращивании растений в теплицах, используя различные источники углекислого газа.
Поэтому пока не ясно, погибнет ли русская береза от потепления в средней полосе или будет расти только выше и быстрее. Оптимальный уровень углекислого газа для растений составляет около 1000 ppm при сегодняшних 419 ppm. Интересно, почему растения адаптированы именно к такому уровню углекислого газа? Возможно, с точки зрения эволюции, он был таким сравнительно недавно.
Список использованных источников прилагается в закрепленном комментарии