Nøgle til styring af kunstvanding for bioenergiproduktion for at afbøde klimaændringer

For at undgå en væsentlig stigning i vandmangel, biomasseplantager til energiproduktion har brug for bæredygtig vandforvaltning, viser en ny undersøgelse. Bioenergi betragtes ofte som en af ​​mulighederne for at reducere drivhusgasserne for at nå Paris klimamål, især hvis det kombineres med at fange CO ₂ fra biomassekraftværker og lagre det under jorden. Alligevel kræver dyrkning af bioenergiplantager i stor skala verden over ikke kun jord, men også betydelige mængder ferskvand til kunstvanding - hvilket kan være i modstrid med respekten for Jordens planetariske grænser. Forskere har nu i deres hidtil mest detaljerede computersimuleringer beregnet, hvor meget yderligere vandstress kunne resultere for mennesker verden over i et scenarie med konventionel kunstvanding og et scenario med bæredygtig ferskvandsanvendelse.

"Vanding af fremtidige biomasseplantager til energiproduktion uden bæredygtig vandforvaltning, kombineret med befolkningstilvækst, kunne fordoble både det globale areal og antallet af mennesker, der oplever alvorlig vandstress i slutningen af ​​århundredet, ifølge vores computersimuleringer, " siger hovedforfatter Fabian Stenzel fra Potsdam Institute for Climate Impact Research (PIK), som udviklede forskningsidéen i Young Scientists Summer Program fra International Institute for Applied Systems Analysis (IIASA). "Men, Bæredygtig vandforvaltning kan næsten halvere den yderligere vandstress sammenlignet med et andet analyseret scenarie med stærke klimaændringer, der ikke afbødes af bioenergiproduktion."

Både politisk regulering og forbedringer på bedriften er nødvendige

"Bæredygtig vandforvaltning betyder både politisk regulering - såsom prisfastsættelse eller vandtildelingsordninger - for at reducere mængden af ​​vand, der tages fra floder, samt forbedringer på gårdene for at gøre mere effektiv brug af vandet, " siger medforfatter Sylvia Tramberend fra IIASA. Dette kunne omfatte cisterner til regnvandsopsamling eller mulching for at reducere fordampning. "Desuden, Bæredygtig vandforvaltning omfatter bevarelse af pålidelige flodstrømme for at sikre uforstyrrede økosystemer i og ved siden af ​​floder. Op- og nedstrøms flodforvaltning kan faktisk kræve internationalt samarbejde, der kræver mere grænseoverskridende flodforvaltning såvel som mellem forskellige vandbrugere - det er udfordringen forude for integreret vandressourceforvaltning."

Stort set ubegrænset global opvarmning sammen med befolkningstilvækst ville øge antallet af mennesker under vandstress med omkring 80 % i simuleringerne. Øget brug af bioenergi med kulstoffangst og -lagring kan begrænse klimaændringer:Når planter vokser, de optager CO ₂ fra luften og bygge det ind i deres kufferter, kviste og blade. Hvis denne biomasse afbrændes i kraftværker og CO ₂ opfanges fra udstødningerne og opbevares under jorden (kulstofopsamling og -lagring, kort sagt CCS), dette kan i sidste ende hjælpe med at reducere mængden af ​​drivhusgasser i vores atmosfære - videnskabsmænd kalder dette 'negative emissioner'.

I mange scenarier, disse anses for nødvendige for at opfylde ambitiøse klimamål, hvis direkte emissionsreduktioner går for langsomt, og at balancere eventuelle resterende drivhusgasemissioner, som er vanskelige eller umulige at reducere, for eksempel potentielt inden for luftfart, visse typer industri eller inden for husdyrproduktion.

Vandknaphed er fortsat en stor udfordring

"Ifølge eksisterende scenarier, biomasseplantager kan stige med op til 6 millioner kvadratkilometer, hvis den globale opvarmning skal begrænses til 1,5 grader Celsius inden udgangen af ​​århundredet, den mere ambitiøse af Paris-aftalens to temperaturmål, " siger medforfatter Dieter Gerten fra PIK. "Vi bruger disse scenarie-input til at køre simuleringer i vores højopløselige globale vegetations- og vandbalancemodel for at udforske ferskvandsimplikationerne. Mens betydelig kunstvanding impliceret i et bioenergi plus CCS-scenarie, inklusive befolkningstilvækst, antyder en 100 % stigning i antallet af mennesker, der står over for vandstress, at kombinere det med bæredygtig vandforvaltning bringer tallet ned på 60 %. Det her, selvfølgelig, er stadig en stigning, så udfordrende afvejninger er på bordet."

Regioner, der allerede lider af vandstress i dag, ville blive mest berørt af klimaændringsscenariet, som Middelhavet, Mellemøsten, det nordøstlige Kina, Sydøst- og Sydvestafrika. I bioenergi plus CCS-scenariet uden bæredygtig vandforvaltning, høj vandstress strækker sig til nogle ellers upåvirkede områder, som det østlige Brasilien og store dele af Afrika syd for Sahara. Her, store biomasseplantagearealer med behov for kunstvanding er forudsat i det analyserede scenarie.

Mål for bæredygtig udvikling og planetariske grænser skal tages i betragtning

Klimabegrænsning er et af de bæredygtige udviklingsmål, som verden er blevet enige om at nå. Den vand-energi-miljø-forbindelse, der er undersøgt i denne forskning, fremhæver, at veje til bæredygtighed skal tage hensyn til alle berørte SDG'er.

"Tallene viser, at uanset hvad, bæredygtig vandforvaltning er en udfordring, der hurtigst muligt skal løses, siger medforfatter Wolfgang Lucht, leder af PIKs forskningsafdeling for jordsystemanalyse. "Denne nye undersøgelse bekræfter, at foranstaltninger, der i øjeblikket overvejes for at stabilisere vores klima, i dette tilfælde bioenergi plus CCS, skal tage højde for en række yderligere dimensioner af vores jordsystem - vandkredsløb er en af ​​dem. Risici og afvejninger skal overvejes nøje, før der lanceres storstilede politikker, der etablerer biomassemarkeder og -infrastruktur. Begrebet planetariske grænser betragter hele jordsystemet, inklusive men ikke begrænset til klima. Især integriteten af ​​vores biosfære skal anerkendes for at beskytte et sikkert driftsrum for menneskeheden."