Kto zagwarantuje ujemne emisje dwutlenku węgla, by uniknąć ocieplenia o 2 stopnie?

Z każdym rokiem, z którym światowa emisja dwutlenku węgla nie spada, staje się coraz bardziej ewidentne, że ludzkość będzie zmuszona sięgnąć po bardziej niekonwencjonalne opcje, by zatrzymać wzrost CO2 w atmosferze, takie jak technologie „ujemnych emisji dwutlenku węgla”, określanych jako „Carbon Dioxide Removal” (CDR), innymi słowy – wyciąganie dwutlenku węgla z atmosfery na skalę przemysłową. Pod tym pojęciem kryją się różne technologie, za pomocą których usuwany z atmosfery węgiel jest magazynowany tak, by nie trafić ponownie do atmosfery.

Kwestia CDR została pierwszy raz poddana analizie po ukazaniu się 5 raportu IPCC w 2013 roku. Krytyka skupiała się głównie na koncepcyjnym wykorzystaniu niesprawdzonych metod CDR, których celem jest zatrzymanie globalnego ocieplenia poniżej 2oC względem ery preindustrialnej. Analizy dotyczące CDR skupiają się także na potencjalnych zagrożeniach, związanych z wdrażaniem technologii CDR na szeroką skalę. CDR, choć wymaga wielu badań w celu sprawdzenia, czy będzie bezpieczna dla świata, może być kluczowe dla możliwości zrealizowania uzgodnionego ograniczenia wzrostu globalnej temperatury (Smith, 2016). Także na szczycie klimatycznym w Paryżu w 2015 roku wzięto pod uwagę możliwą konieczność zastosowania ujemnych emisji, bo paliwa kopalne tak czy inaczej będą dalej spalane jeszcze przez wiele lat (Anderson, 2016). Badanie takich technologii odniosło się także do roli nauki w negocjacjach klimatycznych. Stało się oczywiste, że kwestia zmian klimatu rozbija się o problematykę polityki i związanej z nią gospodarki. Wyciąganie CO2 z atmosfery „za jakiś czas” jest dla polityków łatwiejszym ‘rozwiązaniem’ niż szybkie wdrażanie czystej energetyki.

Mimo tych wszystkich debat, wciąż nie zajęto się debatą odnoście jednej kwestii, fundamentalnej zresztą w ONZ-owskich negocjacjach klimatycznych – kwestią odpowiedzialności, jaką mają wziąć na siebie biedne i bogate kraje, walcząc ze zmianą klimatu. To pytanie: które kraje zaczną wdrażać CDR, na jaką skalę i kiedy, a przede wszystkim – kto, kiedy i ile za to zapłaci?

Wkraczając w świat ujemnych emisji

Chociaż są głosy, które opowiadają się za pozyskiwaniem energii w 100% ze źródeł odnawialnych, to bardzo realne jest to, że najbardziej efektywna kosztowo redukcja emisji gazów cieplarnianych będzie wymagać zastosowania wielu technologii.

Mogą pozostać działania w ludzkiej cywilizacji, które nie będą w stanie wyzbyć się emisji gazów cieplarnianych w 100%. Takie „szczątkowe emisje” będą wstępować w przemyśle (np. hutnictwo), transporcie (lotnictwo), czy też rolnictwie (uprawa ryżu i hodowla bydła). Ekonomiczne zintegrowane modele podsumowujące (ang. Integrated Assessment Models – IAM) przedstawiają wnioski, że efektywniejszym kosztowo rozwiązaniem będzie użycie na dużą skalę CDR, niż 100-procentowa redukcja emisji gazów cieplarnianych we wszystkich sektorach. Chcąc nie chcąc, jeśli chcemy zatrzymać wzrost temperatury, najprawdopodobniej CDR nie unikniemy.

Aby ocenić skalę CDR, a następnie regionalny podział działań, pod uwagę wzięto dane z czterech optymalnych kosztów pochłaniania CO2 IAM (wykres poniżej) z projektu AMPERE. Zadaniem tego projektu jest ocena wytyczonych planów łagodzenia zmiany klimatu i oceny tych działań ze względu na ich koszty. IAM uwzględniają m.in. zalesianie i technologii Bioenergy with Carbon Capture and Storage (BECCS), czyli wychwytywaniu i składowaniu dwutlenku węgla, przy jednoczesnym wykorzystywaniu możliwości produkcji energii z biomasy. IAM koncentrują się na BECCS, dlatego że AMPERE nie oddzielają zalesień od wylesiania i obecnie nie obejmują innych form CDR.

Rys. 1. Cztery scenariusze modeli BECCS z projektu AMPERE do 2100 roku. AMPERE, Peters i Geden 2017

Powyższy wykres ilustruje symulacje opłacalnych ekonomicznie opcji łagodzenia zmian klimatu w różnych IAM. BECCS rozpoczyna się już w 2020 roku i osiąga 10 do 20 Gt CO2 rocznie (25-50% obecnych rocznych emisji) w 2100 roku, tym samym pochłaniając do 2100 roku od 400 do 800 GtCO2 – wielkość porównywalna z okresem 12-22 lat obecnych rocznych emisji. Obszary lądowe będą wymagać do takiej skali CDR powierzchni Indii, a nawet większej.

Podział między krajami i regionami

Większość dotychczasowych dyskusji odnośnie CDR dotyczyła skali ogólnoświatowej. Jest to jednak złe podejście do sprawy, gdyż to poszczególne kraje i regiony muszą zrealizować działania. Odpowiednim rozwiązaniem jest poziom z perspektywy danego państwa i jego możliwości do podjęcia się inicjatywy. Takie podejście jest szczególnie przydatne w negocjacjach klimatycznych.

Aby ocenić potencjalne konflikty polityczne, wzięto do porównania poziom BECCS dla kilku państw. Są to Chiny, Indie, USA i kraje Unii Europejskiej – te wybrane państwa według AMPERE mają odgrywać wiodącą rolę w projekcie BECCS do 2050 roku, pochłaniając do 2050 roku 5-10 GtCO2 rocznie. Kraje te według AMPERE mają zapewnić też największy wkład łączny do końca stulecia. Jak pokazuje to poniższy wykres, największy udział w pochłanianiu CO2 będzie miały Chiny – 80 GtCO2 do 2100 roku, USA – 60 GtCO2, a Indie i UE po 50 GtCO2. Za nimi plasują się Brazylia (40 GtCO2) i Rosja (30 GtCO2).

Rys. 2. Scenariusze realizacji BECCS w celu łagodzenia zmian klimatycznych według AMPERE. Jak widzimy, we wszystkich krajach występują różnice w potencjale działania. Wyniki te, opracowane w ramach projektu AMPERE mogą stać się tematem dyskusji politycznej w ramach negocjacji klimatycznych. AMPERE, Peters i Geden 2017

Skala działania CDR to nie tylko samo zmniejszanie całościowej emisji CO2 w sytuacji gdy bezemisyjna energetyka nie będzie w stanie zastąpić paliw kopalnych. Takie działanie jest niewystarczające. Redukcja emisji musi być większa niż 100%, czyli po prostu muszą zostać osiągnięte ujemne emisje CO2. W ramach wspólnej, ale i też zróżnicowanej odpowiedzialności można by oczekiwać, że kraje uprzemysłowione w swych redukcjach emisji CO2 znajdą się poniżej zerowej wartości wcześniej niż kraje rozwijające się i inne państwa, które nie mają takich możliwości finansowych i technologicznych.

Mniej zamożne państwa będą prawdopodobnie wymagały, aby kraje uprzemysłowione więcej inwestowały w CDR, bo kraje rozwijające się nie będą mogły zredukować własnych emisji CO2 do zera. Zresztą ich wkład per capita w globalne emisje jest niewielki.

Dane wyjściowe z IAM wskazują na optymalne kosztowo ścieżki CDR, ale mogą one znacznie różnić się od ścieżek optymalnych politycznie. Nawet, jeśli światowy system handlu emisjami sprawnie przenosił koszty między krajami, to bardzo możliwe, że kraje takie jak Indie nie uznają tego systemu za sprawiedliwy. Indie i inne kraje rozwijające się mogą stwierdzić, że nie powinny brać się za CDR na taką skalę, jak UE i USA, bo mają one znacznie większy wkład historyczny w bieżącą zmianę klimatu. To tzw. „Propozycja Brazylijska”, w ramach której uprzemysłowione państwa zmniejszałyby emisje CO2 proporcjonalnie do ich historycznego wkładu w ocieplenie klimatu.

Co więcej, różne IAM prowadzą do różnych wyników CDR. Tak więc w negocjacjach politycznych dotyczących zobowiązań CDR, poszczególne państwa przedstawią wyniki modelowania, która odpowiadają ich strategicznym celom. Na przykład Brazylia może podać argument taki, że założenia modelowania IAM w przypadku konkretnego modelu zawyżają potencjał BECCS Brazylii, a inne kraje mogą stwierdzić coś przeciwnego.

Kwestie dystrybucji będą rozbijać się również o poszczególne sektory gospodarcze, co pokazuje poniższy wykres. Scenariusze IAM zakładają, ze energetyka zapewni ujemne emisje, ale inne sektory, choć zmniejszą emisje, to ostatecznie wciąż będą dalej emitować CO2. Sama energetyka to za mało, do gry będą musiały wejść przemysł, transport, sektory mieszkaniowy i handlowy.

Rys. 3. Emisje CO2 poszczególnych sektorów w optymalnych kosztowo scenariuszach, oszacowane w 5 raporcie IPCC.

Zachęty i problemy rozliczeniowe

Skala CDR na poziomie regionalnym będzie zależeć od tego, w jaki sposób polityka klimatyczna zachęci firmy do rozwoju i wdrażania niezbędnych technologii. W ramach IAM, decyzje inwestycyjne podejmowane są długoterminowo, przy stabilnych i wysokich cenach emisji, doskonałej znajomości kosztów wdrażania technologii, i doskonałej koordynacji w międzynarodowym łańcuchu dostaw, w ten sposób przekładając się na zerowe ryzyko niepowodzenia inwestycji. Rzeczywistość jest jednak bardziej skomplikowana...

Hojne wsparcie rządowe pod koniec pierwszej dekady XXI wieku nie było wystarczające, by napędzić rozwój i wdrożenie technologii CCS na dużą skalę. Do tego ceny emisji były zbyt niskie i niestabilne, a sprzeciw opinii publicznej zbyt duży. Jak do tej pory CCS to bardziej jeszcze eksperyment i testy, niż wdrażanie technologii na skalę przemysłową. Tak samo jest w przypadku bioenergii, czyli spalania biomasy: jest wiele kontrowersji co do neutralności wobec klimatu. To dodatkowo wiąże się z powodzeniem BECCS, bo jeśli nie będzie gwarancji co do załagodzenia problemu globalnego ocieplenia, to mało realne, by technologia ta została wdrożona na skalę przemysłową.

Obliczanie wielkości emisji związanych ze spalaniem biomasy zawsze stanowiło wyzwanie. Powszechne i spójne raportowanie rozwiąże problem tylko częściowo. Poważnym wyzwaniem będzie międzynarodowy handel biomasą, tak, żeby jej spalanie w jednym kraju było powiązane z jej uprzednim pozyskiwaniem w innym.

Rys. 4. Schemat obliczenia systemu emisji dla BECCS. Aby system wyliczania i raportowania działał sprawnie, potrzebna jest spójność we wszystkich krajach biorących w nim udział. Zakkour i in. (2014)

CO2 pochodzący ze spalania biomasy jest obecnie traktowany neutralnie pod względem emisji dwutlenku węgla do atmosfery przez sektor energetyczny (białe słupki). Emisje CO2 w zakresie bioenergii pojawiają się tylko w sektorze gruntów, jeśli nastąpią zmiany w zasobach węgla na lądzie (pokazane na rysunku zero). Ponadto sektor gruntów obejmuje inne działania oprócz bioenergii, które mogą maskować zmiany w użytkowaniu terenu związane z bioenergią. Kolejną komplikacją jest to, że emisje CO2 związane z dostarczaniem biomasy (czarny słupek) mogą być liczone jako pochodzące z sektora energetycznego, jeśli jest on oparty na wykorzystaniu paliw kopalnych. Tak więc emisje związane z produkcją i transportem biomasy wlicza się w całkowite zużycie paliw kopalnych. I w końcu CO2 wychwycony i zmagazynowany z bioenergii (szary pasek) jest liczony osobno, ale jednocześnie łączy się go ze wszystkimi formami CCS.

Łączne emisje w łańcuchu dostaw BECCS są sumą tych czterech składników, ale wszystkie są raportowane osobno i często łączone z innymi komponentami. Z pomocą obecnego raportowania emisji nie jest więc możliwe ustalenie emisji CO2 netto dla danego systemu BECCS.

Łańcuch dostaw BECCS może obejmować także kilka krajów. Z pewnością będzie tak, że biomasa przeznaczona do potrzeb bioenergetycznych zostanie wyprodukowana w jednym kraju (np. w Polsce), a potem zostanie wyeksportowana do innego (np. do Wielkiej Brytanii), gdzie zostanie spalona, i z niej wychwycony zostanie CO2. Następnie wychwycony CO2 zostanie przewieziony do kolejnego kraju (np. do Norwegii) w celu stałego składowania. Jeśli spójne raportowanie nie będzie stosowane we wszystkich tych krajach, system raportowania po prostu nie będzie działać.

Skuteczne raportowanie złożoności emisji z użytkowania terenu wymyka się naukowcom i decydentom od dekad. Uniwersalne i spójne raportowanie częściowo rozwiąże te problemy. Jednak wymagania związane z raportowaniem muszą być uporządkowane i powiązane ze sobą, aby wykorzystanie bioenergii w jednym kraju mogło być złączone z konkretnym zbiorem biomasy w potencjalnych krajach trzecich. Bez zmian w obecnym systemie raportowania trudno jest ocenić neutralność węgla z upraw biomasy – szczególnie w przypadku handlu międzynarodowego.

Szczegółowy system rozliczania emisji dwutlenku węgla musiałby zostać powiązany z systemem transferów finansowych, tak aby uniknąć błędów lub co gorsza oszustw. Cały system wymagałby niezależnego monitoringu, raportowania i weryfikacji. Musiałby też być rzetelnie stosowany w krajach o bardzo różnych poziomach zarządzania. CDR może wchodzić w interakcje z istniejącymi pobudkami politycznymi, takimi jak manipulowanie ilościami emisji i obniżaniem cen uprawnień do emisji, bo władze krajów mogą chcieć przenosić koszty działań na innych. W istocie będzie tak, że CDR będzie wymagać nowych instrumentów politycznych, w szczególności skutecznych bezpośrednich płatności za usuwanie CO2 z atmosfery.

O ile da się opracować złożone systemy wyliczania emisji i wychwytu CO2, to wyzwania związane z zachęceniem państw do stosowania CDR wymagałyby rozwiązania problemów finansowych i rachunkowych, które wciąż pozostają punktami spornymi w negocjacjach dotyczących polityki krajowej i międzynarodowej. O ile politycy nie dostaną na stół niezbędnych zachęt, to CDR nie ujrzy światła dziennego w skali przemysłowej.

Dyskusja polityczna na temat CDR

Staje się jasne, że ograniczenie wzrostu średniej temperatury globalnej poniżej 2oC będzie wymagać zastosowania CDR na masową skalę. Bez rozmów politycznych do tego nie dojdzie. Można wyróżnić trzy główne obszary, które wymagają bardziej ukierunkowanej dyskusji, by CDR wyszło ze sfery teoretycznych analiz i mogło zostać stosowane na liczoną w miliardach ton rocznie skalę przemysłową:

  1. Państwa powinny zacząć negocjować zróżnicowane obowiązki odnośnie stosowania CDR. Być może takie negocjacje pojawią się w 2018 roku na COP23 w ramach tzw. „Facilitative Dialogue” (Dialogu Ułatwiającego). W ten sposób będzie możliwe uzyskanie potencjalnej ścieżki do zerowych emisji dzięki CDR. 
  2. Opracowania szczegółowego i funkcjonalnego systemu obliczania, wspieranego pomiarami, raportowaniem i weryfikacją w celu śledzenia emisji CO2 i przepływów finansowych wzdłuż międzynarodowego łańcucha CDR. 
  3. Opracowanie regulacji, które będą zachęcać firmy i przedsiębiorstwa do badania, rozwijania i wdrażania niezbędnych technologii.

Jeśli dyskusje polityczne na temat CDR nie zaczną się teraz, to czas minie, i CDR stanie się moralnym ryzykiem i zagrożeniem, którego niektórzy się dziś obawiają.

Hubert Bułgajewski na podst. Who will deliver the negative emissions needed to avoid 2C warming?, Carbon Brief

Komentarze

19.12.2017 8:56 Futurolog

Kto powinien? Może Ci, którzy najwięcej teraz środowisku szkodzą. Czas zaprowadzić pod pręgierz te kilka osób, które zarządzają korporacyjnymi molochami, obrać ich z pieniędzy, a następnie na modłę ekonomistów wydać je, wprawić gospodarkę w ruch i za pieniądze, które zarobili na truciu i zaśmiecaniu środowiska przeznaczyć na proces odwrotny. Żeby do tego doszło, musi jednak też dojść do kilku czynników podburzających społeczność światową. Zapewne do tego dojdzie w wyniku kolejnego jawnego bądź ukrytego ograniczania swobód, nakładanych podatków i danin oraz powszechnych braków surowcowych na świecie wraz z upływem czasu. Więc, prawdopodobnie mamy w przyszłości nieunikniony konflikt domowy na skalę globalną. Społeczność odwróci się od swojego państwa i elit sprawujących władzę, bo obecna demokracja to kpina. Czyli będziemy mieli nowy ustrój polityczny - anarchię i prawo dżungli, czyli naturalną kolej rzeczy na tej planecie. Mimo wszystko, czeka nas ciekawy czas, jak już zgliszcza się dopalą, na pewno ktoś pozostanie by ciągnąć tą historię ale wszystko wskazuje na to, że tąpnięcie w dół jest nieuniknione a nawet konieczne dla naszego przetrwania.

19.12.2017 13:52 CZORNYJ

@FUTUROLOG jedne pijawki upadną , inne wypłyną . Nie ma się co łudzić . Często nawet struktura i szyld się nie zmieni . Jedynie nowe kierownictwo potępi okres błędów i wypaczeń poprzedników zaraz po ich zarżnięciu .Skala się zmieni bo energii z prostych OZE starczy na złożoność społeczeństwa gdzieś z XIX wieku . Pierwszej połowy .
Starczyło do powstania imperium "nad którym słońce nie zachodziło" i rozegrania wściekłej wojny z milionowymi armiami .

Bogacze nadal będą mieć gadżety i luksusowe samochody ale wszystko produkowane jednostkowo . Reszta co wygrzebie w śmieciach albo sama zrobi .

20.12.2017 4:00 gupol(szukam w OZE)

aktywne wychwytywanie CO2... kolejna mżonka. takie pomysły to dowód na to że żyjemy w czasach luksusu i nadmiaru wszystkiego.
zaprawdę powiadam wam, kiedy przyjdzie co do czego i zaczną się prawdziwe problemy energetyczne, nikt o emisji dwutlenku węgla nawet nie będzie myślał.
będą setki innych, znacznie ważniejszych i bardziej "palących" problemów do rozwiązania.
problem globalnego ocieplenia będą musiały rozwiązać lasy wkraczające w tundrę oraz glony w ocieplających się wodach wokół biegunów. my będziemy zbyt zajęci codzienną walką o przetrwanie.

21.12.2017 15:19 Mariusz

Mam pytanie do osób, które mają domy lekko podpiwniczone (lub normalne) - czy u was śnieg na kostce chodnikowej lub betonie dookoła domu topnieje szybciej niż ten w odległości metr lub więcej z powodu utraty ciepła z domu ?? Czy macie zaizolowane fundamenty ?

Bo wykonaliśmy w tym roku izolację starych fundamentów styropianem i ... nie jestem pewien czy to nic nie dało bo zrobiliśmy coś nieprawidłowo czy tylko takie mam wrażenie. W domu też jakby nieco zimniej niż rok temu i nie wiem czy to takie wrażenie, czy co? Bo przecież większy boiler od solarów tego ciepła z pieca nie da rady wciągnąć...

Dodaj komentarz

Kod
grakalkulator kalkulator zuzycia ciepla

Informacje

Linkownia

Wykonanie PONG, grafika GFX RedFrosch.



logowanie | nowe konto