Kunne negative emissioner faktisk hjælpe med at bremse klimaændringerne?

Mange fremtidige klimascenarier tyder på, at negative emissioner vil være nødvendige for at begrænse den globale opvarmning. Forskere undersøger nu, hvor muligt dette er.

På Island suger en maskine nu kuldioxid ud af atmosfæren dag og nat. Dens mission er at blande gassen med vand og derefter pumpe den under jorden, hvor den vil blive til sten efter et par år.

Sådanne maskiner er nu interessante, da de globale drivhusgasemissioner stadig er alt for høje til at kunne stole på at reducere dem alene. For at undgå alvorlige miljøpåvirkninger vil vi højst sandsynligt også have brug for negative emissioner for at fjerne nogle af disse gasser fra atmosfæren og opbevare dem et sted permanent.

"Scenarier for afbødning af klimaændringer viser ofte, at vi vil have brug for en betydelig mængde negative emissioner ved udgangen af ​​århundredet for at kunne begrænse opvarmningen til 1,5 grader C eller 2 grader C," sagde Dr. Kati Koponen, en seniorforsker ved VTT Teknisk Forskningscenter i Finland i Espoo.

Nye løsninger og praksis, både teknologiske og ikke-teknologiske, vil være nødvendige for at skabe negative emissioner. Naturbaserede løsninger, såsom at plante flere træer eller genoprette tørvearealer, som opsamler og lagrer CO₂ og har været kendt og brugt i lang tid, bliver undersøgt med henblik på bredere udbredelse inden for afbødning, herunder mere robust overvågning og kvantificering af deres ydeevne.

Der findes også flere potentielle teknologier, men de fleste er stadig i deres vorden. Direkte luftindfangning, for eksempel, som er den teknologi, der bruges i Island, bruger kemiske processer til at udvinde kuldioxid (CO₂ ) fra atmosfæren, før den opbevares under jorden.

Men fordelene og afvejningen er stadig uklare. "Udfordringen er at forstå det realistiske potentiale af disse teknologier (og praksis)," advarede Dr. Koponen. "Vi ønsker ikke at skabe negative emissioner ved at skabe andre uønskede påvirkninger et andet sted."

Forberedelse for negative emissionsteknologier

Dr. Koponen og hendes kolleger vurderer det faktiske potentiale af forskellige negative emissionsløsninger i Europa og andre steder gennem NEGEM-projektet. De vil overveje de relaterede økonomiske, miljømæssige og sociale aspekter for bedre at forstå, hvilke lovgivningsmæssige rammer der er nødvendige for at udrulle disse løsninger.

Nogle løsninger er måske simpelthen ikke omkostningseffektive, mens andre kan påvirke miljøet ved at bruge for meget vand, energi eller jord. Der er også sociale spørgsmål at overveje:vil beboerne for eksempel acceptere at have CO₂ opbevaret i jorden nær deres hjem? "Denne kombination [af discipliner] er det særlige i dette projekt," sagde Dr. Koponen.

Hidtil har NEGEM-teamet brugt modeller til at undersøge, hvordan forskellige negative emissionsløsninger påvirker miljøet og deres omkostninger over hele deres livscyklus. De har set på en lang række miljøindikatorer, såsom udtømning af naturressourcer som vand eller råmaterialer og ændringer i arealanvendelsen, sammen med de klimaændringspåvirkninger, der ville blive undgået.

I nyere arbejde undersøgte de landbaserede strategier i modsætning til dem, der blev brugt i havet eller i industrielle sammenhænge. Holdet fandt ud af, at plantning af træer i de undersøgte tilfælde var den mest effektive måde at fjerne CO₂ fra atmosfæren. Tilgængeligheden af ​​jord er dog et problem her:jord er nødvendig til forskellige formål, såsom dyrkning af fødevarer eller produktion af træ til at fremstille produkter. Desuden er skovene sårbare over for forstyrrelser som brande og skadedyr, hvilket vil påvirke hvor længe CO₂ kan opbevares der. Nye typer politikker vil være nødvendige for at tackle disse problemer, hvilket er et andet aspekt, som projektet i øjeblikket undersøger.

NEGEM's resultater bør hjælpe med at informere EU's politikker for at holde den globale opvarmning til et godt stykke under 2 grader C, som skitseret i Paris-aftalen fra 2015. Ifølge Dr. Koponen skulle deres resultater give en mere realistisk vurdering af potentialet i forskellige negative emissionsteknologier og -praksis, hvilket skulle hjælpe EU med at sætte opnåelige mål.

Naturbaserede løsninger

Drivhusgasemissioner og landbaserede strategier til at fjerne dem har været inkluderet i nationale opgørelser i 30 år. Forbedringen af ​​sådanne dræn kan også inkluderes som en afbødende foranstaltning i de nationalt fastsatte bidrag (NDC'er) under Paris-aftalen.

I denne sammenhæng forsøger forskere med LANDMARC-projektet at få fat i det faktiske potentiale i aktiviteter, der vil øge udledningen af ​​drivhusgasser eller reducere udledningen fra land. Eise Spijker, en forsker ved JIN Climate and Sustainability videncenter i Groningen, Holland, og hans kolleger undersøger, hvordan disse løsninger, hvoraf mange er naturbaserede, kan anvendes i landbrugs- eller skovbrugsmiljøer.

"Det vanskelige, især med naturbaserede muligheder, er udfordringen med permanent lagring af kulstof," sagde Spijker. "Når du sender kulstof til økosystemer, forbliver de i det naturlige kulstofkredsløb til en vis grad, men du ved ikke rigtig, hvor meget der lagres og hvor længe."

Observation fra oven og nedefra

Overvågningsteknikker kan hjælpe med at vurdere, hvor meget CO₂ kunne fanges fra atmosfæren og opbevares i jord og planter. Et af projektets mål er derfor at inkorporere forskellige typer observationer i modeller for mere realistisk at skildre potentialet i emissionsfjernende løsninger.

"Vi bruger data fra en kombination af jordobservationsteknikker, herunder fjernmåling (såsom satellitter) og også underjordiske målinger (såsom jordprøvetagning) til at måle mængden af ​​lagret kulstof," sagde projektkoordinator Dr. Jenny Lieu, en assisterende professor ved Delft University of Technology i Holland.

LANDMARC kører 16 casestudier over hele verden, hvor forskellige aktiviteter som agroskovbrug i Spanien og mere bæredygtig risproduktion i Nepal vil blive overvåget for at se, hvor godt de binder kulstof. Holdet planlægger at eksperimentere med forskellige kombinationer af overvågningsteknikker. Satellitdata vil blive indsamlet og analyseret med f.eks. algoritmer, de har udviklet.

Et værktøj til at måle netto klimapåvirkning på jorden

Et af resultaterne af projektet vil være et kulstofkortværktøj, potentielt også tilgængeligt som en telefonapp, der kan kvantificere og overvåge virkningen af ​​forskellige landbaserede kulstoffjernelsesaktiviteter på drivhusgasemissioner. Det vil bruge observationer både ovenfra, ved hjælp af satellitter og droner, og på jorden, som jordprøvetagning.

"Vi sigter mod at kombinere flere specialiserede jordobservationsværktøjer i et billigt og brugervenligt overvågningsværktøj, der tager hensyn til en bred vifte af slutbrugere," sagde Dr. Lieu. Det betyder for eksempel, at regeringer eller arealanvendelsesforvaltere vil være i stand til at indtaste stedspecifikke data om jorden og vegetationen på deres jord og få et pålideligt skøn over dens nettoklimapåvirkning.

Storskala CO₂ fjernelse

Potentialet for negative emissionsaktiviteter til at bremse den globale opvarmning afhænger også af, om de vil være klar til brug i industriel skala i de næste par årtier. Mange klimascenarier er afhængige af denne præmis, men der er bekymringer over, hvor gennemførligt dette vil være. Teknologiske løsninger er stadig i deres tidlige stadier i øjeblikket, sagde Dr. Bas van Ruijven, en forsker og gruppeleder ved International Institute for Applied Systems Analysis (IIASA) i Laxenburg, Østrig.

Dr. van Ruijven og hans kolleger vurderer derfor gennemførlighedsproblemer for forskellige klimascenarier som en del af ENGAGE-projektet. For eksempel vil de vurdere, hvordan aktiviteterne til at fjerne drivhusgasser forventes at bidrage. Holdet vil også udvikle nye klimaafbødningsscenarier. "Negative emissionsteknologier spiller en stor rolle i den del af projektet," understregede Dr. van Ruijven.

Indtil videre har holdet sammenlignet to forskellige dekarboniseringsscenarier. Det første sigter mod at begrænse opvarmningen til under 2 grader C inden 2100. I dette tilfælde kan temperaturmålet overskrides i første halvdel af århundredet, men negative emissioner ville være afgørende senere for at bringe de globale temperaturer ned igen.

I det andet scenarie er målet simpelthen ikke at overskride de 2 grader C opvarmning, hvilket er mere i tråd med Paris-aftalen. Kulstoffjernelsesaktiviteter vil spille en rolle i at reducere emissionerne hurtigere på kort sigt. På lang sigt vil de mest være nødvendige for at modvirke resterende emissioner fra visse sektorer såsom luftfart eller industri, hvor det er svært helt at eliminere emissioner.

Først er bedre:At udsætte handling vil have konsekvenser

I det seneste arbejde brugte teamet modeller til at undersøge, hvordan hvert af disse scenarier ville påvirke arealanvendelsen i fremtiden for bedre at forstå sociale og miljømæssige konsekvenser. De tog højde for flere forskellige faktorer:økonomiske fremskrivninger og befolkningstilvækst, sammen med deres efterfølgende indvirkning på energiforbrug og drivhusgasemissioner.

Dr. van Ruijven og hans kolleger fandt ud af, at afbødningsscenarier, der fokuserede på slutningen af ​​århundredets scenarier, hvor temperaturerne midlertidigt fik lov til at overskride 2 graders opvarmning, havde store konsekvenser for arealanvendelsen efter 2050. Mangel på mad og kunstvandingsvand ville være sandsynligvis, ligesom højere fødevarepriser. "Det er en stor opfordring til flere bestræbelser på kort sigt for at bringe emissionerne ned hurtigere," sagde Dr. van Ruijven. "Ellers tvinger du fremtidige generationer til at bruge negative emissionsteknologier i større skala."

Der vil også være behov for yderligere politikker under overgangen til netto-nul-emissioner for at kompensere for dens sociale virkning. Fødevaretilskud kan være nødvendige for at hjælpe folk med lavere indkomster, for eksempel hvis fødevarepriserne stiger.

"Vores arbejde viser, at implementering af nye teknologier til CO₂ fjernelse vil dog være uundværlig for at nå målene i Paris-aftalen i både kort- og langsigtede tilgange, bemærkede Dr. van Ruijven. "Forhåbentlig vil vores forskning inspirere regeringer til at stimulere deres udvikling."