obiecte

Emisii negative "naturale" și tehnologii pentru a atinge neutralitatea carbonului. Foto: aapsky/Shutterstock

11 decembrie 2020, 15:01 h.

Articolul discută conceptul de neutralitate a carbonului și problemele conexe. Sunt descrise principalele tipuri de emisii negative - „chiuvete de carbon” naturale și tehnologii de captare a CO2.

Neutralitatea carbonului înseamnă realizarea net emisii zero de dioxid de carbon (CO2) - echilibru între emisiile de carbon emise de omenire în atmosferă și așa-numitele emisii negative - extragerea dioxidului de carbon din atmosferă înapoi la suprafața pământului.

Dioxidul de carbon este cel mai important gaz cu efect de seră din atmosferă. Este responsabil pentru aproximativ 60% din presiunea pozitivă a radiației (Forțare radiativă). Conform legilor de bază ale termodinamicii, deoarece Pământul absoarbe energia de la Soare, trebuie să radieze în cele din urmă aceeași cantitate de energie în spațiu. Diferența dintre radiația de intrare și ieșire este cunoscută sub numele de presiunea radiației (măsurată în W/m2). Cu alte cuvinte, schimbarea balanței energetice din sistemul climatic datorată emisiilor antropogene de gaze cu efect de seră sau alți factori este cea care duce în prezent la încălzire.

Cu toate acestea, conceptul de neutralitate a carbonului nu include alte gaze cu efect de seră. Și aproximativ ¼ din gazele cu efect de seră emise de omenire sunt emisiile de metan (CH4), oxid de azot (N2O) și gaze fluorurate (CFC etc.) (Fig. 1). Deși concentrațiile lor atmosferice sunt mult mai mici decât cele de CO2, aceste gaze cu efect de seră sunt de multe ori mai puternice în ceea ce privește efectul lor de încălzire asupra dioxidului de carbon. Este important de reținut că, de la începutul revoluției industriale, concentrațiile acestora au crescut semnificativ.

Figura 1. Ponderi ale emisiilor globale de gaze cu efect de seră în 2016, conform datelor din Lumea noastră în date

Datorită acestor fapte, umanitatea trebuie să se străduiască să realizeze neutralitatea climatică - zero emisii nete ale tuturor tipurilor de gaze cu efect de seră. Și în Strategia Green Deal propusă de Comisia Europeană și luată în considerare de Consiliul Uniunii Europene, obiectivul UE este de a atinge neutralitatea climatică până în 2050.

Dacă omenirea continuă să emită emisii de gaze cu efect de seră la viteza sa actuală, se așteaptă ca temperatura medie a Pământului să crească cu mai mult de 3 ° C până la sfârșitul secolului. Menținerea temperaturii pământului până la 1,5 ° C este esențială, deoarece riscurile periculoase fenomenele meteorologice vor fi mai mici decât cu o încălzire mai mare. Conform raportului special al IPCC din 2018, omenirea ar putea menține permanent până la această temperatură și numai cu o aplicare pe scară largă a emisii negative. Acest lucru ar necesita o serie de măsuri, inclusiv extragerea a sute de gigatoni de dioxid de carbon din atmosferă până la sfârșitul secolului. În 2017, emisiile globale de CO2 s-au ridicat la aproximativ 37 gigați.

Tipuri de emisii negative

Realizarea de emisii negative se face prin geoinginerie - aceasta este o abordare care manipulează sistemul climatic al Pământului pentru a atenua efectele schimbărilor climatice. Emisiile negative pot fi împărțite în 2 abordări principale. Primul constă în consolidarea proceselor existente în natură, iar al doilea folosește tehnologii artificiale.

Emisii negative "naturale"

O „chiuvetă de carbon” este orice proces, metodă sau obiect în care este extras mai mult dioxid de carbon decât este eliberat în atmosferă. Acești scavengers se găsesc în natură ca componente ale ciclului carbonului. Un exemplu în acest sens sunt plantele care absorb dioxidul de carbon din atmosferă în timpul vieții lor prin fotosinteză.

Plantarea în masă a pădurilor este printre metodele cele mai des propuse pentru emisiile negative. Potrivit IPCC, împădurirea are potențialul de a extrage până la 3,6 miliarde de tone de CO2 pe an. Dezavantajul acestei metode este că, dacă se plantează prea multe păduri noi, vor exista mai puține terenuri agricole și, în plus, pădurile absorb mai multă energie solară decât pajiștile, zonele deșertice și semi-deșertice. Și asta ar fi un obstacol în lupta împotriva schimbărilor climatice.

Restaurarea ecosistemelor marine de-a lungul coastei Pădurile de mangrove, mlaștinile sărate și iarbele marine sunt o altă opțiune naturală pentru absorbția emisiilor negative. Carbonul stocat în aceste ecosisteme este cunoscut sub numele de carbon albastru. Există, de asemenea, o abordare care constă în îmbogățirea apelor oceanelor cu fier, pentru a stimula populațiile de fitoplancton - plante microscopice care trăiesc în oceane, cu un rol cheie în absorbția CO2.

Solurile sunt chiuvete naturale de carbon oferă o altă oportunitate de a crește emisiile negative. Tehnicile agricole moderne distrug integritatea solurilor, motiv pentru care se eliberează CO2. Dacă se utilizează pe scară largă mai multe tehnici non-invazive de prelucrare a solului, solurile agricole ar deveni din nou chiuvete, făcând agricultura neutră din punct de vedere al carbonului. Dezavantajul acestei metode este că solurile pot absorbi doar o anumită cantitate de CO2, după care ajunge la saturație. Pe de altă parte, capacitatea solurilor de a reține carbonul ar fi crescută semnificativ prin adăugarea de biochar - un ameliorator de sol format prin arderea biomasei. Deși are un potențial imens, utilizarea biocharului este costisitoare, iar producția sa în masă va necesita o resursă semnificativă de biomasă.

Există, de asemenea, ideea emisiilor negative zdrobind roci. Când plouă, carbonul dizolvat în picături reacționează cu rocile și le distruge foarte încet. În acest fel, se eliberează ioni de calciu, iar după pătrunderea în oceane se formează carbonat de calciu, cel mai adesea de organisme precum corali și plancton. Când mor, corpurile lor, împreună cu carbonatul de calciu, se scufundă pe fundul mării. Procesul poate fi accelerat semnificativ prin adăugarea de roci de silicat zdrobite pe zone deschise. Dar această abordare va fi, de asemenea, costisitoare și ar necesita extracție masivă de minerale.

Tehnologii de emisii negative

Tehnologie de captare și stocare a carbonului (Captarea și stocarea carbonului - CCS) funcționează pe principiul izolării dioxidului de carbon din alte gaze în timpul arderii combustibilului, după care este transportat și depozitat. O modalitate de a captura acest lucru este de a arde combustibil în oxigen pur. În acest fel, se produce CO2 în loc de carbon (C) sau monoxid de carbon (CO).

Procesul de captare a carbonului în timpul arderii biomasei este cunoscut sub numele de BECCS (energie din biocombustibili cu captare și stocare a carbonului). Energia biomasei este potențial neutră din punct de vedere al carbonului - dacă aceleași plante din care este fabricată biomasa sunt plantate și crescute după ce este arsă, atunci CO2 eliberat în timpul arderii va fi absorbit de plantă din nou pe parcursul vieții sale. Dacă într-o centrală cu biomasă dioxidul de carbon este captat înainte de a fi eliberat în atmosferă, atunci întregul proces net extrage CO2 din atmosferă.

Pe lângă combustie, există și tehnologie pentru captarea directă a CO2 din aer (DAC - Captare directă a aerului). În această metodă, aerul este suflat pe o suprafață cu un reactiv care reacționează cu CO2, după care aerul este eliberat. Dioxidul de carbon este stocat în subteran, împreună cu gazul și apa, unde reacționează chimic și în timp, se formează roci. Cu toate acestea, această tehnologie este relativ scumpă.

Carbonul captat în metodele CCS și DAC poate fi utilizat și pentru producția de pantofi, mobilier și alte produse.

În concluzie, utilizarea emisiilor negative este necesară în căutarea neutralității carbonului de către omenire. Este important de menționat că obținerea de emisii zero nu va reduce concentrațiile deja crescute de gaze cu efect de seră, ci va opri doar creșterea lor ulterioară, ceea ce va încetini încălzirea globală și, în cele din urmă, va opri, dar efectele sale până acum nu vor fi anulate. Din acest motiv, sunt necesare eforturi simultane pentru a atenua schimbările climatice, dar și pentru a se adapta.

Autor: Nikolay Petkov - masterand anul II, specialitatea „Meteorologie” la Facultatea de Fizică a Universității din Sofia „Sf. Kliment Ohridski ”. De asemenea, este activist din mișcarea Vineri pentru viitor - Bulgaria. Interesele sale de cercetare includ schimbările climatice și poluarea aerului.

Publicația folosește materiale de la: