sinds de industriële revolutie hebben mensen meer dan 2.000 gigaton koolstofdioxide in de atmosfeer uitgestoten. (Een gigaton is een miljard ton.)
deze dikkere deken van warmte-omvattende broeikasgassen veroorzaakt de opwarming van de aarde die we vandaag ervaren. Als er niets verandert, zullen klimaateffecten zoals bosbranden, verstikkende hittegolven en schadelijke zeespiegelstijging alleen maar toenemen.,
voor de bestrijding van de klimaatverandering is een snelle beperking van de emissies noodzakelijk, bijvoorbeeld door het opvoeren van hernieuwbare energie, het verhogen van de energie—efficiëntie, het stoppen van ontbossing en het terugdringen van superverontreinigende stoffen zoals fluorkoolwaterstoffen (HFK ‘ s). De laatste klimaatwetenschap vertelt ons echter dat deze inspanningen alleen niet genoeg zijn om gevaarlijke klimaatverandering te voorkomen.
om de wereldwijde temperatuurstijging te houden tot minder dan 1,5-2 graden C (2,7-3.,6 graden F), waarvan wetenschappers zeggen dat het nodig is om de ergste gevolgen van klimaatverandering te voorkomen, moeten we niet alleen de uitstoot verminderen, maar ook wat koolstof uit de atmosfeer verwijderen en opslaan. in feite tonen de meeste klimaatmodellen aan dat we tegen 2050 jaarlijks miljarden tonnen koolstofdioxide moeten verwijderen en tegelijkertijd de emissiereducties moeten opvoeren.
Koolstofverwijdering kan vele vormen aannemen, van nieuwe technologieën tot landbeheerspraktijken. De grote vraag is of deze benaderingen koolstofverwijdering kunnen leveren op de schaal die nodig is in de komende decennia.,
Opmerking: Dit is een fictief scenario dat de rol laat zien van koolstofverwijdering om de emissies tegen het midden van de eeuw tot netto nul te brengen, in overeenstemming met het beperken van de opwarming van de aarde tot 1,5°C boven het pre-industriële niveau. Het veronderstelt gelijktijdige mitigatie van CO2 en niet-CO2 gassen, zoals methaan. Snellere en/of diepere emissiereducties zouden de rol van koolstofverwijdering kunnen verminderen; tragere en / of zwakkere emissiereducties zouden de behoefte aan koolstofverwijdering doen toenemen.
elke koolstofverwijderingsbenadering wordt geconfronteerd met uitdagingen en beperkingen., WRI ‘ s reeks werkdocumenten onderzoekt de mogelijkheden en uitdagingen van het gebruik van koolstofverwijdering om klimaatverandering te bestrijden en beveelt een prioriteitsreeks van Amerikaanse federale beleidsmaatregelen aan om hun ontwikkeling en implementatie te versnellen.
Hier zijn zes opties om koolstof uit de atmosfeer te verwijderen:
1) bossen
fotosynthese verwijdert kooldioxide op natuurlijke wijze — en bomen zijn vooral goed in het opslaan van koolstof die door fotosynthese uit de atmosfeer is verwijderd., Het uitbreiden, herstellen en beheren van bossen om meer koolstofopname aan te moedigen, kan de kracht van fotosynthese benutten door kooldioxide in de lucht om te zetten in koolstof opgeslagen in hout en bodem.
WRI schat dat het koolstofverwijderingspotentieel van bossen en bomen buiten bossen in de Verenigde Staten alleen al meer dan een halve gigaton per jaar bedraagt, wat overeenkomt met alle jaarlijkse emissies van de Amerikaanse landbouwsector., Deze benaderingen om CO2 door bossen te verwijderen kunnen relatief goedkoop zijn in vergelijking met andere opties voor koolstofverwijdering (meestal minder dan $50 per ton) en leveren tijdens het proces schoner water en lucht op.
een grote uitdaging is ervoor te zorgen dat bosuitbreiding in een bepaald gebied niet ten koste gaat van bossen elders. Het herbebossen van landbouwgrond zou bijvoorbeeld de voedselvoorziening verminderen. Dit zou kunnen betekenen dat andere bossen in landbouwgrond moeten worden omgezet, tenzij de verbetering van de productiviteit van de landbouwbedrijven de leemte zou kunnen opvullen., Ook het niet oogsten van hout uit het ene bos kan leiden tot overbeplanting in een ander bos. Deze dynamiek maakt het herstel en het beheer van bestaande bossen, en het toevoegen van bomen aan ecologisch geschikte gronden buiten landbouwgrond, bijzonder belangrijk.
2) landbouwbedrijven
bodems slaan van nature koolstof op, maar landbouwgrond heeft een groot tekort als gevolg van intensief gebruik. Omdat landbouwgrond zo uitgestrekt is—alleen al in de Verenigde Staten meer dan 900 miljoen hectare—kan zelfs een kleine toename van koolstof in de bodem per hectare invloed hebben.,
het bouwen van koolstof in de bodem is ook goed voor boeren en ranchers, omdat het de gezondheid van de bodem en de gewasopbrengst kan verhogen. Het integreren van bomen op boerderijen kan ook koolstof verwijderen terwijl het andere voordelen biedt, zoals schaduw en voedergewassen voor vee.
Het verhogen van koolstof in de bodem kan boeren en ranchers ten goede komen, naast het verwijderen van koolstof uit de atmosfeer. Foto door James Baltz / Unsplash
Er zijn vele manieren om koolstof in de bodem te verhogen., Het planten van de dekking gewassen wanneer de velden zijn Anders Kaal kan verlengen fotosynthese het hele jaar door, het vastleggen van ongeveer een halve ton CO2 per hectare per jaar. Het gebruik van compost kan de opbrengst verbeteren terwijl het koolstofgehalte van de compost in de bodem wordt opgeslagen. Wetenschappers ontwikkelen ook gewassen met diepere wortels, waardoor ze beter bestand zijn tegen droogte terwijl ze meer koolstof in de bodem afzetten.
het beheer van de bodem voor koolstof op grote schaal is echter een lastig voorstel., Natuurlijke systemen zijn inherent variabel, en dat maakt het een echte uitdaging om de koolstofvoordelen op lange termijn van een bepaalde praktijk op een bepaald Are te voorspellen, te meten en te monitoren.
De werkzaamheid van sommige praktijken is ook onderwerp van voortdurende wetenschappelijke discussie. Bovendien kunnen veranderingen in de omstandigheden of managementpraktijken van jaar tot jaar eerdere winsten teniet doen. En omdat er veel landbouwgrond nodig zou zijn om een aanzienlijke hoeveelheid koolstof te verwijderen, zouden overheden en marktsystemen de juiste voorwaarden moeten creëren voor landeigenaren om meer koolstof op te slaan.,
3) Bio-energie met koolstofafvang en-Opslag (BECCS)
Bio-energie met koolstofafvang en-Opslag (BECCS) is een andere manier om fotosynthese te gebruiken om klimaatverandering te bestrijden. Het is echter veel ingewikkelder dan het planten van bomen of het beheren van de bodem — en het werkt niet altijd voor het klimaat.
BECCS is het proces van het gebruik van biomassa voor energie in de industriële, energie-of transportsector; het opvangen van de emissies ervan voordat deze weer in de atmosfeer worden uitgestoten; en vervolgens de opgevangen koolstof ondergronds of in langlevende producten zoals beton opslaan., Als BECCS ervoor zorgt dat meer biomassa groeit dan anders, of meer koolstof opslaat in plaats van het terug in de atmosfeer te brengen, kan het netto koolstofverwijdering opleveren.
maar het is niet altijd eenvoudig om te bepalen of aan deze voorwaarden is voldaan. Bovendien kan Becc ‘ s, als ze afhankelijk zijn van bio-energiegewassen, de voedselproductie of natuurlijke ecosystemen verdringen, klimaatvoordelen uitwissen en voedselonzekerheid en ecosysteemverlies verergeren.
sommige vormen van Becc ‘ s zouden afval zoals landbouwresiduen of afval omzetten in brandstof., Deze grondstoffen kunnen de sleutel zijn voor de toekomst van Becc ‘ s, omdat ze geen specifiek landgebruik vereisen. Zelfs dan moet de boekhouding juist zijn—en er zijn veel manieren om het fout te doen — om BECCS de verwachte klimaatvoordelen te laten behalen.
4) directe Luchtafvang
directe luchtafvang is het proces waarbij kooldioxide direct uit de omgevingslucht wordt verwijderd en vervolgens ondergronds of in langlevende producten wordt opgeslagen., Deze nieuwe technologie is vergelijkbaar met de koolstofafvang-en-opslagtechnologie die wordt gebruikt om emissies van bronnen zoals elektriciteitscentrales en industriële installaties af te vangen. Het verschil is dat directe luchtafvang overtollige koolstof rechtstreeks uit de atmosfeer verwijdert, in plaats van het aan de bron vast te leggen.
Het is relatief eenvoudig om de klimaatvoordelen van directe luchtafvang te meten en te verantwoorden, en de potentiële inzet ervan is enorm. Maar de technologie blijft duur en energie-intensief., Het is vaak moeilijk om de Kosten vast te stellen voor nieuwe technologieën voor directe luchtafvang, maar een studie van 2018 schat dat het ongeveer $94-$232 per metrische ton zou kosten. Eerdere schattingen waren hoger.
directe luchtafvang vereist ook aanzienlijke warmte-en stroomtoevoer: het schrobben van 1 gigaton koolstofdioxide uit de lucht kan bijna 10% van het huidige totale energieverbruik vereisen. De technologie voor directe luchtafvang zou ook moeten worden aangedreven door koolstofarme of koolstofvrije energiebronnen om te resulteren in netto koolstofverwijdering.,door te investeren in technologische ontwikkeling en ervaring op het gebied van de invoering, in combinatie met voortdurende vooruitgang bij de invoering van goedkope, schone energie, kunnen de vooruitzichten voor directe luchtafvang op grote schaal worden verbeterd.
meerdere bedrijven hebben reeds systemen voor directe luchtafvang ontwikkeld, ondanks het feit dat de overheid al vele jaren geen uitgaven voor onderzoek en ontwikkeling aan deze technologie heeft gedaan., Eind 2019 heeft het Congres echter 60 miljoen dollar uitgetrokken voor koolstofverwijderingstechnologieën, waaronder ten minste 35 miljoen dollar voor directe luchtafvang, een belangrijke stap in de richting van het investeringsniveau dat nodig is om de ontwikkelingsinspanningen op te voeren.
Het komt erop neer dat directe luchtafvang nog steeds een nieuwe technologie is en dat deze systemen, hoewel zij een enorm potentieel voor schaalvergroting vertonen, de eerste in hun soort zijn en overheidssteun nodig hebben om vooruitgang te boeken.
5) Koolstofmineralisatie
sommige mineralen reageren op natuurlijke wijze met CO2, waarbij koolstof van een gas in een vaste stof wordt omgezet., Het proces wordt vaak aangeduid als koolstofmineralisatie of verbeterde verwering, en het gebeurt natuurlijk heel langzaam, over honderden of duizenden jaren.
maar wetenschappers zoeken uit hoe het proces van koolstofmineralisatie kan worden versneld, vooral door de blootstelling van deze mineralen aan CO2 in de lucht of de oceaan te verhogen., Dat zou kunnen betekenen het pompen van alkalisch bronwater uit de grond naar het oppervlak waar mineralen kunnen reageren met de lucht; het verplaatsen van lucht door grote afzettingen van mijnafval — gesteenten overgebleven van mijnbouw — die de juiste minerale samenstelling bevatten; het breken of ontwikkelen van enzymen die op minerale afzettingen kauwen om hun oppervlakte te vergroten; en het vinden van manieren om bepaalde industriële bijproducten te weerstaan, zoals vliegas, ovenstof of ijzer-en staalslakken.,
Koolstofmineralisatie kan ook worden gebruikt als een manier om CO2 op te slaan door injectie in geschikte rotstypes waar het reageert om een vast carbonaat te vormen. Bovendien kunnen sommige toepassingen conventionele productiemethoden vervangen voor producten zoals beton, dat wereldwijd op een schaal van meerdere miljard ton wordt gebruikt.
wetenschappers hebben aangetoond dat koolstofmineralisatie mogelijk is en een handvol startende bedrijven zijn al bezig met de ontwikkeling van op mineralisatie gebaseerde bouwmaterialen, maar er moet nog meer worden gedaan om kosteneffectieve en voorzichtige toepassingen voor schaalvergroting in kaart te brengen.,
6) Oceaanconcepten
een aantal oceaanconcepten voor koolstofverwijdering zijn voorgesteld om de capaciteit van de oceaan te benutten om koolstof op te slaan en benaderingen te identificeren die verder gaan dan alleen toepassingen op het land. Bijna al deze projecten bevinden zich echter in een vroeg ontwikkelingsstadium en hebben meer onderzoek nodig, en in sommige gevallen proeftests, om te begrijpen of zij geschikt zijn voor investeringen gezien de potentiële effecten op ecologisch, sociaal en bestuursniveau.
elke aanpak heeft tot doel de natuurlijke koolstofcycli in de oceaan te versnellen., Het kan gaan om het gebruik van fotosynthese in kustplanten, zeewier of fytoplankton, het toevoegen van bepaalde mineralen om de opslag van opgelost bicarbonaat te verhogen, of het uitvoeren van een elektrische stroom door zeewater om CO2 te helpen extraheren.
sommige opties voor koolstofverwijdering in de oceaan kunnen ook bijkomende voordelen opleveren. Zo zou de teelt van blauwe koolstof aan de kust en zeewier koolstof kunnen verwijderen en tegelijkertijd het herstel van ecosystemen kunnen ondersteunen, en zou het toevoegen van mineralen om koolstof in de oceaan op te slaan ook de verzuring van de oceaan kunnen verminderen., Er is echter nog veel onbekend over de bredere ecologische effecten van deze benaderingen en er is verder onderzoek nodig om de potentiële risico ‘ s beter te begrijpen voordat deze benaderingen op welke schaal dan ook worden gevolgd.
Op korte termijn kan gecultiveerd zeewier ook worden gebruikt voor producten als voedsel, brandstof en kunstmest, wat niet kan leiden tot koolstofverwijdering, maar de emissies ten opzichte van de conventionele productie kan verminderen en een economisch rendement kan opleveren dat de groei van de industrie ondersteunt.,
de oceaan kan mogelijkheden bieden om koolstof te verwijderen, zoals zeewierteelt, die ook ecologische voordelen kunnen hebben. Foto door de National Parks Service
gezien de mogelijke ecologische, sociale en bestuurlijke effecten van voorgestelde benaderingen, zou aanvullend onderzoek kunnen beginnen om onzekerheden op te helderen en informatie te verschaffen over waar en wanneer concepten voor het verwijderen van koolstofdioxide uit de oceaan moeten worden opgeschaald.,
de toekomst van Koolstofverwijdering
WRI ‘ s analyse heeft aangetoond dat de meest kosteneffectieve en minst risicovolle strategie voor het opbouwen van koolstofverwijderingscapaciteit bestaat uit het ontwikkelen en implementeren van een verscheidenheid aan benaderingen tegelijk.elke koolstofverwijderingsbenadering biedt beloften en uitdagingen, maar het opvangen en opslaan van CO2 dat al in de lucht aanwezig is, moet deel uitmaken van onze klimaatveranderingsstrategie in de Verenigde Staten en in de hele wereld om gevaarlijke niveaus van opwarming van de aarde te voorkomen.,
Het is tijd om te beginnen met investeringen in de hele portefeuille van koolstofverwijderingsbenaderingen-in onderzoek, ontwikkeling, demonstratie, invoering in een vroeg stadium en faciliterende voorwaarden—zodat deze levensvatbare opties worden op de schaal die de komende decennia nodig is.
leer meer over wri ‘ s carbon removal analysis en aanbevelingen door onze CarbonShot research series te lezen.
Leave a Reply