sedan den industriella revolutionen har människor emitterat mer än 2,000 gigatoner koldioxid i atmosfären. (En gigaton är en miljard ton.)
denna förtjockning filt av värme-fångst växthusgaser orsakar den globala uppvärmningen vi upplever idag. Om inget förändras kommer klimatpåverkan som skogsbränder, kvävande värmeböljor och skadlig höjning av havsnivån bara att fortsätta att intensifieras.,
behovet av att bekämpa klimatförändringen är att minska utsläppen snabbt-till exempel genom att öka den förnybara energin, öka energieffektiviteten, stoppa avskogning och begränsa superföroreningar som fluorkolväten (hfc). Den senaste klimatvetenskapen säger oss dock att dessa ansträngningar inte räcker för att förhindra farliga klimatförändringar.
för att hålla den globala temperaturhöjningen till mindre än 1,5-2 grader C (2,7-3.,6 grader F), som forskare säger är nödvändigt för att förhindra de värsta effekterna av klimatförändringarna, måste vi inte bara minska utsläppen utan också ta bort och lagra lite kol från atmosfären.
faktum är att de flesta klimatmodellscenarier visar att vi måste ta bort miljarder ton koldioxid årligen fram till 2050, samtidigt som vi skärper utsläppsminskningarna.
koldioxidavlägsnande kan ta många former, från ny teknik till markanvändning. Den stora frågan är om dessa tillvägagångssätt kan leverera koldioxidavlägsnande i den skala som behövs under de kommande decennierna.,
Notera: Detta är ett teoretiskt scenario som visar vilken roll koldioxidavlägsnandet har när det gäller att få utsläppen till netto-noll i mitten av århundradet, vilket överensstämmer med att den globala uppvärmningen begränsas till 1,5°C över förindustriella nivåer. Det förutsätter samtidig begränsning av CO2-och icke-CO2-gaser, som metan. Snabbare och/eller djupare utsläppsminskningar skulle kunna minska rollen för koldioxidavlägsnande.långsammare och / eller svagare utsläppsminskningar skulle öka behovet av koldioxidavlägsnande.
varje koldioxidavlägsnande strategi står inför utmaningar och begränsningar., WRI: s serie arbetsdokument utforskar möjligheterna och utmaningarna med att använda koldioxidavlägsnande för att bekämpa klimatförändringarna och rekommenderar en prioriterad uppsättning amerikanska federala politiska åtgärder för att påskynda deras utveckling och utbyggnad.
här finns sex alternativ för att ta bort kol från atmosfären:
1) skogar
fotosyntes avlägsnar koldioxid naturligt — och träd är särskilt bra på att lagra kol bort från atmosfären genom fotosyntes., Att expandera, återställa och förvalta skogar för att uppmuntra till mer koldioxidupptag kan utnyttja fotosyntesens kraft och omvandla koldioxid i luften till kol som lagras i trä och jord.
WRI uppskattar att koldioxidavlägsningspotentialen från skogar och träd utanför skogar i USA ensam är mer än en halv gigaton per år, vilket motsvarar alla årliga utsläpp från den amerikanska jordbrukssektorn., Dessa metoder för att avlägsna CO2 genom skogar kan vara relativt billiga jämfört med andra koldioxidavlägsningsalternativ (i allmänhet mindre än $50 per metriskt ton) och ge renare vatten och luft i processen.
en stor utmaning är att se till att skogsexpansion i ett område inte sker på bekostnad av skogar någon annanstans. Till exempel skulle en återplantering av jordbruksmark minska livsmedelsförsörjningen. Detta skulle kunna göra det nödvändigt att omvandla andra skogar till jordbruksmark, om inte förbättringar av jordbruksproduktiviteten skulle kunna fylla klyftan., På samma sätt kan inte avverkning av timmer från en skog leda till överskörd i en annan. Denna dynamik gör det särskilt viktigt att återställa och förvalta befintliga skogar och att lägga träd till ekologiskt lämpliga marker utanför jordbruksmark.
2) gårdar
jordar lagrar naturligt kol, men jordbruksmark har ett stort underskott på grund av intensiv användning. Eftersom jordbruksmark är så expansiv-mer än 900 miljoner hektar i USA ensam – kan även små ökningar av markkol per hektar vara effektfulla.,
att bygga markkol är också bra för jordbrukare och ranchägare, eftersom det kan öka markens hälsa och skördar. Att integrera träd på gårdar kan också ta bort kol samtidigt som andra fördelar, som skugga och foder för boskap.
ökning av markkol kan gynna jordbrukare och ranchägare förutom att ta bort kol från atmosfären. Foto av James Baltz / Unsplash
det finns många sätt att öka kol i jordar., Plantering täcker grödor när Fält är annars nakna kan förlänga fotosyntesen under hela året, sekvestrering ungefär ett halvt ton CO2 per hektar per år. Att använda kompost kan förbättra avkastningen samtidigt lagra kompostens kolhalt i jorden. Forskare utvecklar också grödor med djupare rötter, vilket gör dem mer resistenta mot torka samtidigt som de deponerar mer kol i jorden.
hantering av mark för kol i stor skala är dock ett knepigt förslag., Naturliga system är i sig variabla, och det gör det till en verklig utmaning att förutsäga, mäta och övervaka de långsiktiga kolfördelarna med en viss praxis på en viss hektar.
effekten av vissa metoder är också föremål för fortsatt vetenskaplig debatt. Dessutom kan förändrade villkor eller förvaltningspraxis från år till år radera tidigare vinster. Och eftersom en hel del jordbruksmark skulle behövas för att avlägsna en betydande mängd kol, skulle regeringar och marknadssystem behöva skapa de rätta förutsättningarna för markägare att lagra mer kol.,
3) bioenergi med avskiljning och lagring av koldioxid (BECCS)
bioenergi med avskiljning och lagring av koldioxid (BECCS) är ett annat sätt att använda fotosyntes för att bekämpa klimatförändringen. Det är dock mycket mer komplicerat än att plantera träd eller hantera jordar — och det fungerar inte alltid för klimatet.
BECCS är processen att använda biomassa för energi inom industri -, kraft-eller transportsektorerna, fånga dess utsläpp innan de släpps tillbaka till atmosfären och sedan lagra det fångade kolet antingen under jord eller i långlivade produkter som betong., Om BECCS orsakar mer biomassa att växa än vad som annars skulle, eller lagrar mer kol i stället för att släppa tillbaka det i atmosfären, kan det ge netto koldioxidavlägsnande.
men det är inte alltid enkelt att avgöra om dessa villkor är uppfyllda. Om BECCS förlitar sig på bioenergigrödor skulle det dessutom kunna förskjuta livsmedelsproduktionen eller de naturliga ekosystemen, minska klimatfördelarna och förvärra livsmedelssäkerheten och ekosystemförlusten.
vissa former av BECCS skulle omvandla avfall som jordbruksrester eller sopor till bränsle., Dessa insatsvaror kan vara nyckeln till BECCS framtid, eftersom de inte skulle kräva särskild markanvändning. Även då måste bokföringen vara rätt-och det finns många sätt att få det fel — för att BECCS ska leverera de förväntade klimatfördelarna.
4) direkt Luftfångst
Direkt luftfångst är processen att kemiskt skura koldioxid direkt från luften och sedan lagra den antingen under jord eller i långlivade produkter., Denna nya teknik liknar den teknik för avskiljning och lagring av koldioxid som används för att fånga upp utsläpp från källor som kraftverk och industrianläggningar. Skillnaden är att direkt luftfångst avlägsnar överskott av kol direkt från atmosfären, istället för att fånga det vid källan.
det är relativt enkelt att mäta och redogöra för klimatfördelarna med direkt luftfångst, och dess potentiella omfattning av utplacering är enorm. Men tekniken är fortfarande kostsam och energiintensiv., Det är ofta svårt att fastställa kostnader för ny direkt luftfångstteknik, men en 2018-studie uppskattar att det skulle kosta ungefär $94 – $232 per metriskt ton. Tidigare uppskattningar var högre.
Direkt luftfångst kräver också betydande värme-och effektingångar: skrubbning av 1 gigaton koldioxid från luften kan kräva nästan 10 procent av dagens totala energiförbrukning. Den direkta tekniken för avskiljning av luft skulle också behöva drivas av energikällor med låga eller noll koldioxidutsläpp för att resultera i nettoavlägsnande av koldioxid.,
investeringar i teknisk utveckling och erfarenhet av utbyggnad, tillsammans med fortsatta framsteg i utbyggnaden av billig, ren energi, skulle kunna främja utsikterna för direkt luftfångst i stor skala.
flera företag har redan utvecklat direkta luftfångstsystem, trots den nära frånvaron av offentliga forsknings-och utvecklingsutgifter för tekniken i många år., I slutet av 2019 anslog kongressen $ 60 miljoner för koldioxidavlägsnande teknik, inklusive minst $ 35 miljoner för direkt luftfångst, ett viktigt steg mot den investeringsnivå som behövs för att öka utvecklingsinsatserna.
summan av kardemumman är att direkt luftfångst fortfarande är en ny teknik och, även om den visar enorma möjligheter för skalning upp, dessa system är den första i sitt slag och behöver offentligt stöd för att avancera.
5) Kolmineralisering
vissa mineraler reagerar naturligt med CO2, vilket gör kol från en gas till en fast substans., Processen kallas vanligen kol mineralisering eller förbättrad vittring, och det händer naturligtvis mycket långsamt, över hundratals eller tusentals år.
men forskare räknar ut hur man påskyndar kolmineraliseringsprocessen, särskilt genom att öka exponeringen av dessa mineraler för CO2 i luften eller havet., Det kan innebära att pumpa alkaliskt källvatten från underjordiska till ytan där mineraler kan reagera med luften; flytta luft genom stora avlagringar av gruv avfall-stenar kvar från gruvdrift – som innehåller rätt mineralsammansättning; krossning eller utveckling av enzymer som tuggar upp mineralfyndigheter för att öka deras yta; och hitta sätt att väder vissa industriella biprodukter, som flygaska, ugnsdamm eller järn-och stålslagg.,
Kolmineralisering kan också användas som ett sätt att lagra CO2 genom att injicera i lämpliga bergtyper där det reagerar på att bilda ett fast karbonat. Dessutom kan vissa applikationer ersätta konventionella produktionsmetoder för produkter som betong,som används i en flera miljarder tonskala globalt.
forskare har visat att kolmineralisering är möjlig och en handfull nystartade företag utvecklar redan mineraliseringsbaserade byggmaterial, men det finns mer arbete att göra för att kartlägga kostnadseffektiva och försiktiga applikationer för skalad distribution.,
6) havsbaserade koncept
ett antal havsbaserade koldioxidavskiljningskoncept har föreslagits för att utnyttja havets förmåga att lagra kol och identifiera metoder som inte bara är landbaserade. Nästan alla av dem befinner sig dock i ett tidigt skede av utvecklingen och behöver mer forskning, och i vissa fall pilottester, för att förstå om de är lämpliga för investeringar med tanke på potentiella ekologiska, sociala och styrelseformer.
varje metod syftar till att påskynda naturliga kolcykler i havet., De kan innefatta att utnyttja fotosyntesen i kustanläggningar, tång eller fytoplankton; lägga till vissa mineraler för att öka lagringen av upplöst bikarbonat; eller köra en elektrisk ström genom havsvatten för att hjälpa till att extrahera CO2.
vissa havsbaserade koldioxidavlägsningsalternativ kan också ge samfördelar. Till exempel kan kustblå kol och tångodling avlägsna kol samtidigt som man stöder ekosystemåterställning, och att tillsätta mineraler för att hjälpa havsaffären kol kan också minska havssurningen., Men mycket är fortfarande okänt om de bredare ekologiska effekterna av dessa tillvägagångssätt och ytterligare forskning behövs för att bättre förstå potentiella risker innan dessa tillvägagångssätt eftersträvas i någon skala.
på kort sikt kan odlad tång också användas för produkter som mat, bränsle och gödningsmedel, vilket kanske inte leder till koldioxidavlägsnande, men kan minska utsläppen jämfört med konventionell produktion och ge en ekonomisk avkastning som stöder industrins tillväxt.,
havet kan erbjuda potentiella koldioxidavlägsningsalternativ, som t.ex. algodling, som också kan ha ekologiska fördelar. Foto från National Parks Service
med tanke på de potentiella ekologiska, sociala och styrande effekterna av föreslagna tillvägagångssätt, kan ytterligare forskning börja klargöra osäkerheter och informera var och när havsbaserade koldioxidavlägsnande begrepp bör ökas.,
framtiden för Koldioxidavlägsnande
WRI: s analys har visat att den mest kostnadseffektiva och lägsta riskstrategin för att bygga ut koldioxidavskiljningskapaciteten innebär att man utvecklar och distribuerar en rad olika tillvägagångssätt i tandem.
varje koldioxidavlägsnande tillvägagångssätt erbjuder löften och utmaningar, men att fånga och lagra koldioxid som redan finns i luften måste vara en del av vår klimatförändringsstrategi i USA och runt om i världen för att undvika farliga nivåer av global uppvärmning.,
det är dags att börja investera över portföljen av koldioxidavlägsnande-i forskning, utveckling, demonstration, tidig spridning och möjliggörande villkor-så att de blir livskraftiga alternativ på den skala som behövs under de kommande decennierna.
Läs mer om WRI: s analys av koldioxidavlägsnande och rekommendationer genom att läsa vår CarbonShot-forskningsserie.
Leave a Reply