Kullsyre fjerning - Carbon dioxide removal

Å plante trær er et middel for fjerning av karbondioksid.

Kullsyrefjerning (CDR), også kjent som fjerning av klimagasser , er en prosess der karbondioksidgass ( CO
2) fjernes fra atmosfæren og lagres i lange perioder - i sammenheng med netto mål for utslipp av klimagasser , blir CDR i økende grad integrert i klimapolitikken, som et klimateknisk alternativ. CDR -metoder er også kjent som negative utslippsteknologier, og kan være billigere enn å forhindre noen utslipp av klimagasser fra landbruket .

CDR-metoder inkluderer skogplanting , landbrukspraksis som binder karbon i jord, bioenergi med karbonfangst og lagring , havgjødsling , forbedret forvitring og direkte luftfangst i kombinasjon med lagring. For å vurdere om netto negative utslipp oppnås ved en bestemt prosess, må omfattende livssyklusanalyse av prosessen utføres.

En konsensusrapport fra 2019 fra de amerikanske nasjonale akademiene for vitenskap, ingeniørfag og medisin konkluderte med at ved bruk av eksisterende CDR -metoder i skalaer som kan distribueres trygt og økonomisk, er det potensial for å fjerne og binde opp til 10 gigaton karbondioksid per år. Dette ville oppveie klimagassutslipp med omtrent en femtedel av hastigheten de blir produsert med.

I 2021 sa IPCC at utslippsveier som begrenser gjennomsnittlig global oppvarming til 1,5 ° C eller 2 ° C innen år 2100 forutsetter bruk av CDR -tilnærminger i kombinasjon med utslippsreduksjoner.

Definisjoner

Det mellomstatlige panelet for klimaendringer definerer CDR som:

Antropogene aktiviteter som fjerner CO
2fra atmosfæren og lagre den varig i geologiske, terrestriske eller havreservoarer eller i produkter. Den inkluderer eksisterende og potensielle menneskeskapte forbedringer av biologiske eller geokjemiske vasker og direkte luftfangst og lagring, men utelukker naturlig CO
2 opptak ikke direkte forårsaket av menneskelige aktiviteter.

De USA-baserte National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine (NASEM) bruker begrepet "teknologi for negative utslipp" med en lignende definisjon.

Konseptet om bevisst å redusere mengden CO
2i atmosfæren blir ofte feilaktig klassifisert med styring av solstråling som en form for klimateknikk og antas å være iboende risikofylt. Faktisk tar CDR opp hovedårsaken til klimaendringer og er en del av strategier for å redusere netto utslipp.

Konsepter som bruker lignende terminologi

CDR kan forveksles med karbonfangst og lagring (CCS), en prosess der karbondioksid samles opp fra punktkilder som gasskraftverk , hvis røykstabler avgir CO
2i en konsentrert strøm. den CO
2blir deretter komprimert og sekvestrert eller utnyttet. Når det brukes til å fjerne karbonet fra et gasskraftverk, reduserer CCS utslipp fra fortsatt bruk av punktkilden, men reduserer ikke mengden karbondioksid som allerede er i atmosfæren.

Potensial for å redusere klimaendringer

Å bruke CDR parallelt med andre anstrengelser for å redusere klimagassutslipp, for eksempel distribusjon av fornybar energi , er sannsynligvis billigere og forstyrrende enn å bruke annen innsats alene. En 2019 konsensus studie av NASEM vurdert potensialet av alle former for CDR annet enn havgjødsling som kan bli utplassert på en sikker og økonomisk måte ved hjelp av dagens teknologi, og antatt at de kan fjerne opp til 10 gigatons av CO
2per år hvis den er fullstendig distribuert over hele verden. Dette er en femtedel av de 50 gigaton CO
2slippes ut hvert år av menneskelige aktiviteter. I IPCCs analyse fra 2018 av måter å begrense klimaendringer på, inkluderte alle analyserte avbøtningsveier som ville forhindre oppvarming av mer enn 1,5 ° C CDR -tiltak.

Noen avbøtningsveier foreslår at man oppnår høyere CDR -hastigheter gjennom massiv utplassering av én teknologi, men disse veiene antar at hundrevis av millioner hektar dyrket mark blir omgjort til voksende biodrivstoffavlinger . Videre forskning på områdene direkte luftfangst , geologisk binding av karbondioksid og karbonmineralisering kan potensielt gi teknologiske fremskritt som gjør høyere CDR -priser økonomisk mulig.

IPCCs rapport fra 2018 sa at avhengighet av storskala distribusjon av CDR ville være en "stor risiko" for å nå målet om mindre enn 1,5 ° C oppvarming, gitt usikkerheten om hvor raskt CDR kan distribueres i stor skala. Strategier for å redusere klimaendringer som er mindre avhengig av CDR og mer på bærekraftig bruk av energi, bærer mindre av denne risikoen. Muligheten for storskala fremtidig CDR-distribusjon har blitt beskrevet som en moralsk fare , ettersom det kan føre til en reduksjon i kortsiktig innsats for å dempe klimaendringer. NASEM -rapporten fra 2019 konkluderer med:

Ethvert argument for å forsinke begrensningsinnsatsen fordi NET -nettverk vil gi en backstop, gir en drastisk feil fremstilling av deres nåværende kapasitet og det sannsynlige tempoet i forskningsfremgang.

Kullsekvestering

Skog, tangbed og andre former for planteliv absorberer karbondioksid fra luften når de vokser, og binder det til biomasse. Ettersom bruken av planter som karbonvasker kan angres ved hendelser som skogbranner , har den langsiktige påliteligheten til disse tilnærmingene blitt stilt spørsmålstegn ved.

Karbondioksid som er fjernet fra atmosfæren kan også lagres i jordskorpen ved å injisere det i undergrunnen , eller i form av uløselige karbonatsalter ( mineralsekvestering ). Dette er fordi de fjerner karbon fra atmosfæren og lagrer det på ubestemt tid og antagelig for en betydelig varighet (tusenvis til millioner av år).

Metoder

Forplantning, skogplanting og skogbruk

I følge International Union for Conservation of Nature : "Å stoppe tap og nedbrytning av naturlige systemer og fremme restaurering av dem har potensial til å bidra med over en tredjedel av de totale klimaendringene forskere sier er påkrevd innen 2030."

Skog er avgjørende for menneskelige samfunn, dyr og plantearter. Dette er fordi trær holder luften ren, regulerer det lokale klimaet og gir et habitat for mange arter. Trær og planter omdanner karbondioksid tilbake til oksygen ved hjelp av fotosyntese. De er viktige for å regulere CO
2nivåer i luften, da de fjerner og lagrer karbon fra luften. Uten dem ville atmosfæren varmet opp raskt og destabilisert klimaet.

Biosequestration

Biosequestration er fangst og lagring av den atmosfæriske klimagassen karbondioksid ved kontinuerlige eller forbedrede biologiske prosesser. Denne formen for karbonbinding oppstår gjennom økte fotosyntesehastigheter via arealbruk som skogplanting , bærekraftig skogforvaltning og genteknologi . De SALK utnytte Planter Initiative , ledet av Joanne Chory er et eksempel på en forbedret foto initiativ Karbonbinding gjennom biologiske prosesser påvirker det globale karbonkretsløpet .

Jordbrukspraksis

Måling av jordens åndedrett på jordbruksarealer.

Karbonoppdrett er et navn på en rekke landbruksmetoder som tar sikte på å lagre atmosfærisk karbon i jorda og i avlingens røtter, tre og blader. Målet med karbonoppdrett er å øke hastigheten som karbon blir utsatt for i jord og plantemateriale med det mål å skape et netto tap av karbon fra atmosfæren. Å øke jordens organiske stoffinnhold kan hjelpe plantevekst, øke totalt karboninnhold, forbedre oppbevaringskapasiteten i jord og redusere bruk av gjødsel. Fra 2016 nådde varianter av karbonoppdrett hundrevis av millioner hektar globalt, av de nesten 5 milliarder hektar (1,2 × 10 ¹⁰ dekar) verdens jordbruksland. I tillegg til jordbruksaktiviteter er skogforvaltning også et verktøy som brukes i karbonoppdrett. Praksisen med karbonoppdrett utføres ofte av individuelle grunneiere som får insentiv til å bruke og integrere metoder som vil binde karbon gjennom politikk laget av regjeringer. Karbonoppdrettsmetoder vil vanligvis ha en kostnad, noe som betyr at bønder og grunneiere vanligvis trenger en måte de kan tjene på bruk av karbonoppdrett, og forskjellige myndigheter vil ha forskjellige programmer. Potensielle bindingsalternativer til karbonoppdrett inkluderer skrubbe av CO2 fra luften med maskiner ( direkte luftfangst ); befruktning av havene for å be om algeoppblomstringer som etter døden fører karbon til havbunnen; lagring av karbondioksid fra elektrisitetsproduksjon; og knusing og spredning av bergarter som basalt som absorberer atmosfærisk karbon. Landforvaltningsteknikker som kan kombineres med jordbruk inkluderer planting/restaurering av skog, begravelse av biokull produsert av anaerobt omdannet biomasse og restaurering av våtmarker. (Kullbed er restene av myrer og torvmarker .)

Restaurering av våtmark

Estimater av den økonomiske verdien av blå karbonøkosystemer per hektar. Basert på data fra 2009 fra UNEP/GRID-Arendal.

Blå karbon refererer til karbondioksyd fjernes fra atmosfæren ved hjelp av verdens hav økosystemer , for det meste alger, mangrove , salt myrer , sjøgress og makroalger , gjennom plantevekst og oppsamling og deponering av organisk materiale i jorden.

Historisk sett har havet, atmosfæren, jorda og terrestriske skogøkosystemene vært de største naturlige karbon (C) synker. "Blått karbon" betegner karbon som er fikset via de største havøkosystemene, i stedet for tradisjonelle landøkosystemer, som skog. Hav dekker 70% av planeten, og derfor har restaurering av havøkosystemer det største utviklingspotensialet for blått karbon. Mangrover , saltmyrer og sjøgress utgjør flertallet av havets vegetasjonsmiljøer, men tilsvarer bare 0,05% av plantebiomassen på land. Til tross for sitt lille fotavtrykk, kan de lagre en tilsvarende mengde karbon per år og er svært effektive karbonvasker . Sjøgress, mangrover og saltmyrer kan fange opp karbondioksid ( CO
2) fra atmosfæren ved å binde C i sine underliggende sedimenter, i underjordisk og underjordisk biomasse og i død biomasse.

I plantebiomasse som blader, stilker, grener eller røtter kan blå karbon bindes i år til tiår, og i tusenvis til millioner av år i underliggende plantesedimenter. Gjeldende estimater av langsiktig begravelseskapasitet for blå karbon C er variable, og forskning pågår. Selv om vegeterte kystøkosystemer dekker mindre areal og har mindre overjordisk biomasse enn terrestriske planter , har de potensial til å påvirke langsiktig C -sekvestrering, spesielt i sedimentvasker. En av de største bekymringene med Blue Carbon er tapshastigheten for disse viktige marine økosystemene som er mye høyere enn noe annet økosystem på planeten, selv sammenlignet med regnskoger. Gjeldende estimater antyder et tap på 2-7% per år, som ikke bare er tapt karbonbinding, men også tapte habitater som er viktige for å håndtere klima, kystvern og helse.

Bioenergi med karbonfangst og lagring

Bioenergi med karbonfangst og lagring (BECCS) er prosessen med å utvinne bioenergi fra biomasse og fange og lagre karbonet , og dermed fjerne det fra atmosfæren. Kullet i biomassen kommer fra klimagassen karbondioksid (CO ₂ ) som utvinnes fra atmosfæren av biomassen når den vokser. Energi utvinnes i nyttige former (elektrisitet, varme, biodrivstoff, etc.) ettersom biomassen utnyttes gjennom forbrenning, gjæring, pyrolyse eller andre konverteringsmetoder. Noe av karbonet i biomassen omdannes til CO ₂ eller biokull som deretter kan lagres ved henholdsvis geologisk binding eller landbruk, noe som muliggjør fjerning av karbondioksid og gjør BECCS til en negativ utslippsteknologi.

Den IPCCs femte hovedrapport fra FNs klimapanel (IPCC), antyder en potensiell rekke negative utslipp fra BECCS av 0 til 22 giga tonn per år. Fra 2019 brukte fem anlegg rundt om i verden aktivt BECCS -teknologi og fanget opp ca 1,5 millioner tonn CO ₂ per år . Bred distribusjon av BECCS er begrenset av kostnader og tilgjengelighet av biomasse.

Biokol

Biokull er dannet ved pyrolyse av biomasse , og er under utredning som en metode for karbonbinding . Biokull er et kull som brukes til landbruksformål som også hjelper til med karbonbinding , fangst eller oppbevaring av karbon. Den er opprettet ved hjelp av en prosess som kalles pyrolyse, som i utgangspunktet er virkningen av biomasse ved oppvarming av høy temperatur i et miljø med lave oksygennivåer. Det som gjenstår er et materiale kjent som røye, lik kull, men er laget gjennom en bærekraftig prosess, og dermed bruk av biomasse. Biomasse er organisk materiale produsert av levende organismer eller nylig levende organismer, oftest planter eller plantebasert materiale. En studie utført av UK Biochar Research Center har uttalt at på et konservativt nivå kan biokol lagre 1 gigaton karbon per år. Med større innsats for markedsføring og aksept av biokull, kan fordelen være lagring av 5–9 gigaton per år karbon i biokulljord.

Forbedret forvitring

Forbedret forvitring er en kjemisk tilnærming for å fjerne karbondioksid som involverer land- eller havbaserte teknikker. Et eksempel på en landbasert forbedret forvitringsteknikk er in-situ-karbonering av silikater. Ultramafisk stein , for eksempel, har potensial til å lagre fra hundrevis til tusenvis av år med CO ₂ -utslipp, ifølge estimater. Havbaserte teknikker innebærer forbedring av alkalitet, for eksempel sliping, dispergering og oppløsning av olivin, kalkstein, silikater eller kalsiumhydroksid for å ta opp havforsuring og CO ₂ -sekvestering. Et eksempel på et forskningsprosjekt om muligheten for forbedret forvitring er CarbFix -prosjektet på Island.

Direkte luftfangst

Flytskjema for direkte luftfangstprosess ved bruk av natriumhydroksid som absorberende og inkludert løsningsmiddelregenerering.

Direkte luftfangst (DAC) er en prosess for å fange karbondioksid ( CO
2) Direkte fra den omgivende luft (i motsetning til innfanging fra punktkilder , så som en sement fabrikk eller biomasse kraftverk ), og generering av en konsentrert strøm av CO
2for binding eller utnyttelse eller produksjon av karbonnøytralt drivstoff og vindgass . Kullsyrefjerning oppnås når omgivelsesluften kommer i kontakt med kjemiske medier, vanligvis et vandig alkalisk løsningsmiddel eller funksjonaliserte sorbenter. Disse kjemiske mediene blir deretter fratatt CO ₂ ved påføring av energi (nemlig varme), noe som resulterer i en CO ₂ -strøm som kan gjennomgå dehydrering og komprimering, samtidig som det regenererer de kjemiske mediene for gjenbruk.

DAC ble foreslått i 1999 og er fortsatt under utvikling, selv om flere kommersielle anlegg er i drift eller planlegger over hele Europa og USA. Storskala DAC-distribusjon kan akselereres når den er koblet til økonomiske bruksområder eller politikkinsentiver.

DAC er ikke et alternativ til tradisjonell, punkt-kilde karbonfangst og lagring (CCS) , men kan brukes til å håndtere utslipp fra distribuerte kilder, som eksosgasser fra biler. Når det kombineres med langtidsoppbevaring av CO
2, DAC kan fungere som et verktøy for fjerning av karbondioksid, selv om det fra 2021 ikke er lønnsomt fordi kostnaden per tonn karbondioksid er flere ganger karbonprisen .

Havbefruktning

Spill media

En visualisering av blomstrende populasjoner i Nord -Atlanteren og Nord -Stillehavet fra mars 2003 til oktober 2006. De blå områdene mangler næringsstoffer. Grønne til gule blomster viser mat fra støv som blåses fra landmasser i nærheten.

Havbefruktning eller havnæring er en type klimateknikk som er basert på målrettet innføring av næringsstoffer til det øvre hav for å øke marin matproduksjon og for å fjerne karbondioksid fra atmosfæren. En rekke teknikker, inkludert befruktning med jern , urea og fosfor, har blitt foreslått. Men forskning på begynnelsen av 2020 -tallet antydet at den bare permanent kunne binde en liten mengde karbon.

Problemer

Økonomiske spørsmål

Et avgjørende spørsmål for CDR er kostnaden, som er vesentlig forskjellig mellom de forskjellige metodene: noen av disse er ikke tilstrekkelig utviklet til å utføre kostnadsvurderinger. I 2021 kostet DAC fra $ 250 til $ 600 per tonn, sammenlignet med mindre enn $ 50 for mest skogplanting. Tidlig i 2021 var EUs karbonpris litt over 50 dollar. Imidlertid er verdien av BECCS og CDR generelt i integrerte vurderingsmodeller på lang sikt sterkt avhengig av diskonteringsrenten .

21. januar 2021 kunngjorde Elon Musk at han donerte 100 millioner dollar for en premie for beste karbonfangstteknologi.

Andre problemer

CDR står overfor problemer som er felles for alle former for klimateknikk , inkludert moral hazard.

Fjerning av andre klimagasser

Selv om noen forskere har foreslått metoder for å fjerne metan , sier andre at lystgass ville være et bedre tema for forskning på grunn av lengre levetid i atmosfæren.

Se også

Bibliografi

IPCC , 2018: Global oppvarming på 1,5 ° C. En spesialrapport fra IPCC om virkningene av global oppvarming på 1,5 ° C over førindustrielt nivå og relaterte globale klimagassutslippsveier, i sammenheng med å styrke den globale responsen på trusselen om klimaendringer, bærekraftig utvikling og forsøk på å utrydde fattigdom [V. Masson-Delmotte, P. Zhai, HO Pörtner, D. Roberts, J. Skea, PR Shukla, A. Pirani, W. Moufouma-Okia, C. Péan, R. Pidcock, S. Connors, JBR Matthews, Y. Chen , X. Zhou, MI Gomis, E. Lonnoy, T. Maycock, M. Tignor, T. Waterfield (red.)].
- Rapporter nettsted , kapittel I – V
- Sammendrag for beslutningstakere , 32 s.
- Overskriftsuttalelser , 2 s.
- Teknisk sammendrag , 22 s.
- Vanlige spørsmål , 24 s.
- Ordliste , 24 s.

Referanser

Eksterne linker

Krupp, Fred; Keohane, Nathaniel; Pooley, Eric (25. september 2019). "Mindre enn null; Kan karbonfjerningsteknologier dempe klimaendringene?" . Utenrikssaker (mars/april 2019): 142–152.
The Road to Ten Gigatons - Carbon Removal Scale Up Challenge Game.

Languages

In other projects