Диверсификация снижает риск. Таков дух одного из ключевых выводов нового исследования, проведенного учеными Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства энергетики. Эффективный путь к ограничению глобального потепления до 1,5 градусов Цельсия к концу этого века, вероятно, потребует сочетания технологий, способных вывести углекислый газ из атмосферы и океанов Земли.

Чрезмерная зависимость от какого-либо одного метода удаления углекислого газа может привести к неоправданному риску, предупреждают авторы. И, вероятно, нам понадобятся все эти методы, чтобы удалить необходимое количество углекислого газа - 10 гигатонн в год - для обеспечения потепления всего на 1,5 градуса к 2100 году.

В новой работе, опубликованной сегодня в журнале Nature Climate Change, описывается потенциал шести различных методов по удалению углекислого газа. Они варьируются от восстановления обезлесенных земель до распределения щебня по ландшафтам - метод, известный как усиленное выветривание.

Это исследование является первой попыткой включить все подходы к удалению углекислого газа, признанные в законодательстве США, в единую интегрированную модель, которая прогнозирует, как их взаимодействие может быть оценено в глобальном масштабе. При этом демонстрируется, как эти методы могут повлиять на такие факторы, как водопотребление, спрос на энергию или доступные сельскохозяйственные угодья.

Авторы исследуют потенциал этих методов удаления углерода, моделируя сценарии декарбонизации: гипотетические будущие, которые демонстрируют, какие взаимодействия могут возникнуть, если технологии будут развернуты в различных условиях. Например, рассматриваются сценарии, в которых не применяется никакая климатическая политика (и в результате потепление повышается до 3,5 градусов).

Второй сценарий демонстрирует, какое количество углерода должно быть удалено с помощью технологий при амбициозной политике, при которой выбросы углерода ограничены до чистого нуля к середине века и чистого отрицательного значения к концу века, чтобы ограничить потепление в конце столетия до уровня ниже 1,5 градуса.

Третий сценарий следует тому же пути выбросов, но в паре с поведенческими и технологическими изменениями, такими как низкое потребление материалов и быстрая электрификация. В этом сценарии эти изменения в обществе приводят к уменьшению общего объема выбросов, что помогает снизить количество остаточных выбросов парниковых газов, которые необходимо компенсировать удалением углерода для достижения цели в 1,5 градуса.

Авторы считают, что для достижения этой цели - первоначальной цели Парижского соглашения - необходимо удалять примерно 10 гигатонн углекислого газа в год. Это количество останется неизменным, даже если страны усилят меры по сокращению выбросов углекислого газа из всех источников.

"Чтобы вернуть нас к 1,5 градусам к концу века, потребуется сбалансированный подход", - сказал ведущий автор исследования, ученый из PNNL Джей Фурман, чья работа принадлежит Объединенному исследовательскому институту глобальных изменений. "Если одна из этих технологий не сможет реализоваться или расшириться, мы не хотим, чтобы в этой корзине было слишком много яиц. Если мы будем использовать глобально разнообразный портфель стратегий удаления углерода, мы сможем снизить риск и одновременно уменьшить выбросы".

Некоторые из технологий могут внести большой вклад, с потенциалом удаления нескольких гигатонн двуокиси углерода в год. Другие предлагают меньше, но все же могут сыграть важную роль. Усиленное выветривание, например, может удалить до четырех гигатонн углекислого газа в год к середине столетия.

Согласно этому методу, мелко измельченная горная порода, разбросанная по пахотным землям, преобразует углекислый газ, содержащийся в атмосфере, в карбонатные минералы на земле. Это один из самых экономически эффективных методов, выявленных в исследовании.

Для сравнения, прямой захват океана с хранением углерода, когда двуокись углерода извлекается из морской воды и хранится в недрах Земли, скорее всего, удалит гораздо меньше углерода. По словам авторов исследования, сама по себе зарождающаяся технология является непомерно дорогой. Однако использование этого метода в паре с опреснительными установками в регионах, где спрос на опресненную воду высок, может снизить стоимость при более значительном сокращении выбросов углерода.

В дополнение к вышеупомянутым методам удаления углерода, исследуемые технологии включают биочар, прямой захват воздуха с хранением углерода и биоэнергетику в сочетании с улавливанием и хранением углерода.

Каждая из смоделированных технологий несет в себе уникальные преимущества, затраты и последствия. Многие из этих факторов привязаны к конкретным регионам. Авторы приводят в качестве примера Африку к югу от Сахары, где биочар, усиленное выветривание и биоэнергетика с улавливанием и хранением углерода могут способствовать значительному сокращению выбросов.

В то же время авторы считают, что необходимо проделать большую работу по борьбе с другими парниковыми газами, помимо углекислого газа, такими как метан и закись азота. Многие из этих газов, не относящихся к двуокиси углерода, в несколько раз мощнее и одновременно труднее поддаются воздействию, чем углекислый газ.

В то время как некоторые из методов удаления, рассмотренных в новой работе, хорошо изучены, их взаимодействие с другими, более новыми методами, менее понятно. Эта работа была подготовлена Объединенным институтом исследований глобальных изменений - партнерством между PNNL и Университетом Мэриленда, где исследователи изучают взаимодействие между человеческими, энергетическими и экологическими системами.

Их работа сосредоточена на прогнозировании того, какие компромиссы могут возникнуть в результате ряда возможных сценариев декарбонизации. Авторы стремятся лучше понять, как эти методы взаимодействуют между собой, чтобы директивные органы могли быть информированы в своих усилиях по декарбонизации.

"Это исследование подчеркивает необходимость продолжения изучения подходов к удалению углекислого газа и их потенциальных последствий", - сказал автор соответствующего исследования, ученый из PNNL Хэвон МакДжон. "Хотя каждый подход имеет свои уникальные преимущества и затраты, разнообразный портфель подходов к удалению углекислого газа необходим для эффективного решения проблемы изменения климата. Лучше понимая потенциальное воздействие каждого подхода, мы сможем разработать более комплексную и эффективную стратегию по сокращению выбросов парниковых газов и ограничению глобального потепления".