Hvorfor vi ikke kan vende klimaændringer med negative emissionsteknologier

I en længe ventet rapport, det mellemstatslige panel for klimaændringer (IPCC) sagde, at verden bliver nødt til at tage dramatiske og drastiske skridt for at undgå de katastrofale virkninger af klimaændringer.

Fremtrædende i rapporten er en diskussion af en række teknikker til fjernelse af kuldioxid fra luften, kaldet CO2 -fjernelse (CDR) teknologier eller negative emissionsteknologier (NET). IPCC sagde, at verden ville skulle stole betydeligt på disse teknikker for at undgå at øge Jordens temperaturer over 1,5 grader Celsius, eller 2,7 grader Fahrenheit, sammenlignet med præindustrielt niveau.

I betragtning af at niveauet for drivhusgasser fortsat stiger, og verdens bestræbelser på at reducere emissioner er langt under mål, klimaforskere anbefaler, hvilket bidrag, vi kan forvente fra NET, bliver et kritisk spørgsmål. Kan de faktisk fungere i stor nok skala?

Hvad er negative emissionsteknologier?

Der er en bred opfattelse af, hvor stor en indvirkning disse teknikker kan have på at håndtere klimaændringer. Jeg blev involveret i debatten, fordi to af de mest fremtrædende negative emissionsteknologier involverer CO ₂ optagelse og lagring (CCS), en teknologi, som jeg har forsket i næsten 30 år.

Mange NET fjerner CO ₂ fra atmosfæren biologisk gennem fotosyntese - det enkleste eksempel er skovrejsning, eller plantning af flere træer. Afhængigt af den specifikke teknik, carbon fjernet fra atmosfæren kan ende i jord, vegetation, havet, dybe geologiske formationer, eller endda i sten.

NET varierer afhængigt af deres omkostninger, skala (hvor mange tons de potentielt kan fjerne fra atmosfæren), teknologisk beredskab, miljøpåvirkninger og effektivitet. Skovrejsning/genplantning er det eneste NET, der er blevet implementeret kommercielt, selvom andre er blevet testet i mindre skalaer. For eksempel, der er en række bestræbelser på at producere biochar, et trækul fremstillet af plantemateriale, der har en negativ negativ kulstofbalance.

I et nyligt akademisk oplæg diskuteres "omkostninger, potentialer, og bivirkninger "af de forskellige NET. Skovrejsning/genplantning er en af ​​de billigste muligheder, med en omkostning i størrelsesordenen titusinde dollars pr. ton CO ₂ , men mulighederne for fjernelse af kulstof er små i forhold til andre NET.

I den anden ende er direkte luftfangst, som dækker en række konstruerede systemer beregnet til at fjerne CO ₂ fra luften. Omkostningerne ved direkte luftfangst, som er testet i små skalaer, er i størrelsesordenen hundredvis af dollars eller mere pr. ton CO ₂ , men er i den høje ende med hensyn til den potentielle mængde CO ₂ der kan fjernes.

I en IPCC -rapport fra 2014, en teknologi kaldet bioenergi med kulstofopsamling og -lagring (BECCS) fik størst opmærksomhed. Dette medfører afbrænding af plantemateriale, eller biomasse, for energi og derefter indsamling af CO ₂ emissioner og pumpning af gasser under jorden. Dens omkostninger er høje, men ikke overdreven, i størrelsesordenen 100-200 US $ pr. ton CO ₂ fjernet.

Den største begrænsning for størrelsen af ​​dens udbredelse vedrører tilgængeligheden af ​​biomasse med lavt kulstofindhold. Der er kulstofemissioner forbundet med den voksende, høst, og transport af biomasse samt potentielle kulstofemissioner på grund af ændringer i arealanvendelsen-f.eks. hvis skovene fældes til fordel for andre former for biomasse. Disse emissioner skal alle holdes på et minimum, for at biomasse kan være "lav-kulstof" og for den overordnede ordning at resultere i negative emissioner. Potentiel "lav-kulstof" biomasse omfatter switchgrass eller loblolly fyr, i modsætning til at sige majs, som i øjeblikket omdannes til flydende brændstoffer og anerkendes at have et højt CO2 -fodaftryk.

Nogle af de foreslåede NET er meget spekulative. For eksempel, havbefrugtning betragtes generelt ikke som en realistisk mulighed, fordi dens miljøpåvirkning på havet sandsynligvis er uacceptabel. Også, der er spørgsmål om, hvor effektivt det ville være at fjerne CO ₂ .

Akademisk tager

En undersøgelse fra 2017 ved University of Michigan foretog en litteraturgennemgang af NET. En på den ene side, de viste, at litteraturen var meget bullish på NET. Den konkluderede, at disse teknikker kunne fange ækvivalent med 37 gigaton (milliarder tons) CO ₂ om året til en pris på under $ 70 pr. ton. Til sammenligning, verden udsender i øjeblikket omkring 38 gigaton CO ₂ et år.

Imidlertid, Jeg synes, at dette resultat skal tages med et stort gran salt, da de kun vurderede ét NET som etableret (skovrejsning/genplantning), tre andre som demonstreret (BECCS, biochar og modificeret landbrugspraksis), og resten som spekulative. Med andre ord, disse teknologier har potentiale, men de har endnu ikke vist sig at være effektive.

Andre undersøgelser har et meget hårdere syn på NET. En undersøgelse i Nature Climate Change fra 2015 siger, "Der er i øjeblikket ingen NET (eller en kombination af NET), der kan implementeres for at imødekomme <2 ° C mål uden væsentlig indvirkning på begge lande, energi, vand, næringsstof, albedo eller pris, og derfor må 'plan A' være omgående og aggressivt at reducere drivhusgasemissioner. "I en anden undersøgelse fra 2016, forskere Kevin Anderson og Glen Peters konkluderede "Negative emissionsteknologier er ikke en forsikring, men snarere en uretfærdig og høj indsats. Der er en reel risiko for, at de ikke er i stand til at opfylde omfanget af deres løfte. "

Konklusionen er, at NET skal vises for at fungere på en gigaton skala, til en overkommelig pris, og uden alvorlige miljøpåvirkninger. Det er ikke sket endnu. Som set ovenfra, der er en bred opfattelse af, om dette nogensinde vil ske.

Sikkerhedsnet?

Et kritisk spørgsmål er, hvilken rolle NET'er kan spille, både politisk og økonomisk, da vi kæmper for at stabilisere den gennemsnitlige globale temperatur på et acceptabelt niveau.

En potentiel rolle for NET er som en forskydning. Det betyder, at mængden af ​​CO ₂ fjernet fra atmosfæren genererer kreditter, der opvejer emissioner andre steder. Brug af negative emissioner på denne måde kan være en stærk politik eller økonomisk løftestang.

For eksempel, med flyrejser kan den bedste tilgang til netto -nulemissioner være at lade denne industri fortsætte med at udlede CO ₂ , men opvejer disse emissioner ved hjælp af kreditter fra NET. Disse negative emissioner er hovedsageligt en måde at kompensere for emissionerne fra flyvning, som forventes at stole på fossile brændstoffer i mange år.

Omkring 25 procent af vores nuværende kulstofemissioner kan klassificeres som svære at afbøde. This offset model makes economic sense when the cost of negative emissions is less than the cost to cut emissions from the source itself. So if we can produce negative emissions from say BECCS at about $150 per ton of CO ₂ , they can economically be used to offset emissions from aircraft that would cost several hundred dollars per ton CO ₂ to mitigate by changing how planes are fueled.

The economics of using NETs to correct an "overshoot" are very different.

We as a society seem unwilling to undertake sufficient efforts to reduce carbon emissions today at costs of tens of dollars per ton CO ₂ in order to keep enough CO ₂ out of the atmosphere to meet stabilization targets of 1.5 or 2 degrees Celsius. Imidlertid, correcting an "overshoot" means we expect future generations to clean up our mess by removing CO ₂ from the atmosphere at costs of hundreds of dollars or more per ton CO ₂ , which is what the future deployment of NETs may cost.

This makes no sense, economic or otherwise. If we are unwilling to use the relatively cheap mitigation technologies to lower carbon emissions available today, such as improved efficiency, increased renewables, or switching from coal to natural gas, what makes anyone think that future generations will use NETs, which are much, much more expensive?

That's why I see the role of NETs as an offset being very sound, with some deployment already happening today and increased deployment expected in the future. Derimod, treating NETs as a way to compensate for breaking the carbon budget and overshooting stabilization targets is more hope than reality. The technical, economic and environmental barriers of NETs are very real. In formulating climate policy, I believe we cannot count on the future use of NETs to compensate for our failure to do enough mitigation today.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons -licens. Læs den originale artikel.