Самое неожиданное и самое реальное решение проблемы глобального потепления: соль

Глобальное потепление идёт полным ходом, хоть мы и не всегда чувствуем его на себе. Это лето обещает быть самым жарким в известной нам истории. То же самое касается и следующих 5 лет — ООН предупреждает, что это будет самый жаркий пятилетний период за всю историю наблюдений. Всё более вероятным становится превышение глобальных температур на 1,5°C к 2027 году по сравнению с доиндустриальным уровнем. Это одна из тех отметок, после которых процесс раньше считался необратимым.

Стоит готовиться к тому, что в ближайшие годы (а дальше — и десятилетия) тепловые волны продолжат накрывать и Европу, и Индию с Пакистаном, и многие районы США. России, вопреки распространенному мнению, от глобального потепления достанется не меньше, чем остальным, в том числе из-за учащающихся лесных пожаров. Но особенно все прелести на себе «ощутят» жители городов, с их асфальтом и черными плоскими крышами, которые собирают тепло.

В общем, жить на нашем маленьком шарике становится всё некомфортнее. Причем процесс ускоряется. Решений проблеме предлагается полно, но все они упираются в один фактор: деньги. Никому не хочется их терять, снижая промышленные мощности, и никому не хочется их тратить на попытки предотвратить то, что силами одной компании (или даже одного государства) по умолчанию делать бессмысленно.

Например, на крупнейшем в мире заводе по улавливанию углерода, который планируется открыть в этом году в Вайоминге, вылавливание одной тонны углерода из воздуха будет стоить 600+ долларов. Для сравнения, стоимость одной тонны угля, добытого из-под земли, составляет 105 долларов. Разработчики проекта надеются в конечном итоге снизить стоимость до этого уровня, в том числе за счет субсидий со стороны государства.

Но даже при цене 100 долларов за тонну, учитывая, что ежегодно нам надо удалять из атмосферы минимум 2 миллиарда тонн углерода в год для достижения текущих климатических целей, цена выходит огромной. Нам придется построить десятки тысяч таких заводов. И каждый из них, не забываем, потребляет огромное количество энергии, которую тоже нужно как-то вырабатывать. Получается замкнутый круг…

Есть решение проще, дешевле и, может быть, даже позволяющее выйти в профит.

Закапывать всё в землю

Знаете, что само отлично улавливает углерод из воздуха, не требуя никаких затрат с нашей стороны? Растения!

На самом деле, если вы не знали, они сейчас вырастают гораздо крупнее и быстрее, чем раньше — как раз из-за обилия углекислого газа в атмосфере. Этот факт активно используют садоводы, в том числе в своих теплицах.

Поэтому вот вам самый новый (и в то же время самый старый) способ улавливания углерода из воздуха: агро-секвестрация. То есть выращивание определенных культур, которые хорошо улавливают углерод в процессе роста. А затем закапывание этих культур глубоко в землю! Точно как во времена, предшествовавшие динозаврам. Создаем новые уголь и нефть для будущих поколений!

Проблема только в том, что когда бактерии начинают разрушать эти культуры, углерод снова постепенно выбрасывается в атмосферу. Но ученые из Беркли месяц назад нашли простое решение. В своем большом исследовании они предлагают выращивать сельхозкультуры, улавливать ими углерод, а затем закапывать собранную растительность на специально оборудованных сухих биологических свалках. Биомасса будет оставаться сухой за счет соли, которая позволит подавить развитие микробов и предотвратить разложение. Углерод останется погребенным глубоко под землей.

В отличие от предыдущих усилий по достижению углеродной нейтральности, агро-секвестрация направлена не на углеродную нейтральность, а на чистую отрицательность выбросов углерода. То есть наконец-то можно собирать больше парниковых газов, чем мы выбрасываем.

«Мы утверждаем, что правильное проектирование может решить 100% климатического кризиса при разумных затратах», — пишет Эли Яблонович, один из авторов проекта. — «В случае реализации в глобальном масштабе этот метод может удалить из атмосферы текущие годовые выбросы углекислого газа, и даже выбросы за предыдущие годы».

Согласно документу, на каждую метрическую тонну сухой биомассы можно улавливать примерно 2 тонны углекислого газа.

Животворящая соль

Идея захоронения биомассы для улавливания углерода набирает популярность уже несколько лет. Появились разные стартапы (Climeworks, Carbonvert), которые предлагают закапывать всё, от трав до древесины. Это, на удивление, безумно прибыльный бизнес. Решение хотят найти все, в том числе нефтяные гиганты, чтобы им не пришлось сокращать добычу или выплачивать «налог на климат». ExxonMobil, ConocoPhillips, BP и TotalEnergies объявили о возможности инвестиций на сумму более 100 миллиардов долларов в индустрию «закапывания углерода в землю».

Но обеспечение стабильности захороненной массы оставалось нерешенной задачей. Хотя под землей почти нет кислорода, анаэробные микроорганизмы всё-таки там выживают. И вызывают разложение биомассы на углекислый газ и метан. Что в итоге полностью нивелирует всю идею.

Но есть одна вещь, которая требуется всем формам жизни, включая даже анаэробные. Влага! Её уровень в пищевых продуктах измеряется «активностью воды», величиной, похожей на относительную влажность. Если внутренняя активность воды падает ниже 60%, вся жизнь внутри останавливается. Базовые метаболические процессы не могут происходить. Ничто не может развиваться, даже мельчайшие бактерии. Эта концепция и лежит в основе нового решения исследователей из Калифорнийского университета в Беркли.

Чтобы достичь нужного уровня сухости, Эли Яблонович и Гарри Декман предлагают использовать метод, восходящий к вавилонским и шумерским временам: просто засаливать эти растения.

«Сухость, которую вызывает соль, эффективно снижает внутреннюю относительную влажность секвестрированной биомассы», — говорит Яблонович. — «Было доказано, что это предотвращает разложение на тысячи лет, чего в нашем случае уже вполне достаточно».

Мафусаил

Исследователи приводят в пример финиковую пальму на юге Израиля под названием Мафусаил. В 1960-х годах израильский археолог Игаль Ядин обнаружил семена финиковой пальмы среди древних руин на вершине Масады у Мертвого моря. Этим семенам было около двух тысяч лет, они лежали в руинах с начала нашей эры и были сохранены в идеальном состоянии из-за влияния морской соли. Потом они лежали в ящике стола ещё более 40 лет, пока Сара Саллон, врач, изучающий природные лекарства, не посадила их в 2005 году. Они проросли, а несколько лет назад пальма Мафусаил даже дала потомство, и стала «отцом».

С тех пор на археологических раскопках в районе Мертвого моря было найдено ещё несколько семян, и сейчас ученые хотят посадить целую рощу древних пальм (правда, женских особей пока остро не хватает, а на мужских финики не растут).

Мафусаил вдохновил новое поколение ученых. Яблонович говорит, что это яркое доказательство того, что если хранить биомассу в сухом состоянии, то она не будет разлагаться сотни и даже тысячи лет. Достаточно создать для этого подходящие условия, а после этого можно особо не тратиться.

Экономия на потеплении

Подход Яблоновича и Декмана к агро-секвестрации чрезвычайно экономичен. Они посчитали, что в совокупности расходы на выращивание растений и устройство биологических свалок составят меньше 60 долларов за тонну уловленного и депонированного углекислого газа. Напомню, что лучшие стратегии прямого улавливания углекислого газа из воздуха стоят от 600 долларов за тонну, то есть ровно на порядок дороже.

Яблонович с коллегами посчитали, что 60 долларов за каждую тонну захваченного и изолированного углекислого газа соответствуют дополнительным затратам в размере 28% на каждый литр бензина. При такой цене компенсация всех мировых выбросов углекислого газа отбросила бы мировую экономику назад на 2,4%. Это, конечно, почти десять триллионов долларов. Но всё же меньше, чем уровень COVID-19 (который замедлил мировую экономику на 3,2%).

Исследователи составили список из 50 высокопродуктивных растений, которые можно выращивать в различных климатических условиях по всему миру. С выходом сухой биомассы в диапазоне от 4 до 45 тонн на гектар. Все они были отобраны за их способность улавливать углерод. На каждый гектар выходит по 10-100 тонн собранного углерода каждый год. Вполне неплохо!

Что важно, это решение может легко масштабироваться, не посягая на обычные сельскохозяйственные угодья и не конкурируя с ними. Многие из предложенных культур можно выращивать на малоплодородных пастбищах, холмах и лесных угодьях. По словам ученых, это могло бы стать большим профитом для фермеров, так как у всех есть большие участки земли, которые не выходит использовать для обычных продуктов.

Фермеры, собирающие «урожай» этой биомассы, будут высушивать растения, а потом закапывать их в сухом искусственном поле, расположенном в тех же сельскохозяйственных районах, но на глубине десятков метров под землей. Это поле будет обильно засолено и защищено от стихийных бедствий.

Исследователи основывали дизайн этих сухих «могильников» на принципах работы современных муниципальных свалок. По сути, это и есть обычная свалка. Только под землей, для растений, и с большим количеством соли. Единственное заметное «новшество» — два слоя полиэтилена толщиной 2 миллиметра, покрывающих всю биомассу. Тоже практика, уже используемая на передовых свалках.

Площадь таких полигонов будет занимать только крошечную часть — 0,0001% — от сельскохозяйственных угодий. То есть, 10 000 га биомассы могут быть захоронены на биополигоне площадью 1 га — за счет утрамбовывания засоленных растений в несколько слоев. А наружная часть такой «углеродной свалки» впоследствии может быть восстановлена для использования в сельском хозяйстве. Как будто там, внутри, ничего и не лежит.

Самый быстрый путь

По словам ученых, сроки внедрения этого метода могут быть очень короткими. Если страны согласятся начать внедрять его сейчас, на всё про всё потребуется меньше года. Агро-секвестрация технологически готова, и строительство инженерных биополигонов может начаться после одного вегетационного периода. То есть на то, чтобы так всем миром начать улавливать и собирать CO2, достаточно только одного: желания.

Исследователи подсчитали, что для секвестрации примерно половины мировых выбросов парниковых газов — около 20 гигатонн углекислого газа в год — потребуется сельскохозяйственное производство на площади, равной 1/5 мировых пашней или 1/15 площади всех сельскохозяйственных угодий (включая те, что используются для лесоводства).

Это, конечно, много. Но вполне реализуемо. Более того: вбирать половину парниковых газов на сейчас и не требуется, это куда больше, чем нужно. Значительную часть и без того поглощают наши леса и водоросли. Достаточно сократить выбросы хотя бы на пятую часть, и с остальным планета справится самостоятельно. Глобальные температуры понемногу начнут сокращаться.

У одного Джеффа Безоса около 170 000 гектаров земли в Техасе. У Билла Гейтса — 110 тысяч. Если на них собирать углерод, этого будет как раз плюс-минус достаточно, чтобы нивелировать все выбросы их компаний. А представьте, какие красивые на этих территориях будут поля!

К тому же, большая часть используемых земель не претерпит каких-то радкикальных изменений. Просто высаживать на них теперь будут не пшеницу или кукурузу, а что-то более быстрорастущее. А потом растения будут уходить под землю, а не идти в качестве корма животным.

По словам ученых, этот подход впервые обеспечивает нам практический путь к удалению углекислого газа из атмосферы и решению проблемы изменения климата. Конечно, он не отменяет необходимости внедрения солнечных и ветровых технологий, проведения революции в сфере хранения энергии. Но он может дать нам так необходимое время для того, чтобы провести подобные изменения.

Похожее решение от Big Tech: бионефть

Целый ряд самых известных компаний из сферы IT тоже на днях подписали соглашение о том, чтобы превращать CO2 в биомассу. Правда, у них идея другая: стебли кукурузы и обрезки деревьев будут превращаться в один из ингредиентов соуса для барбекю, а потом этот материал станут закачивать под землю.

Звучит довольно дико, но принцип именно такой. Alphabet, Stripe, Shopify, McKinsey Sustainability и другие компании около года назад запустили новую климатическую инициативу под названием Frontier. Ее цель состоит в том, чтобы продвигать новые технологии, способные высасывать углекислый газ из атмосферы.

На днях одним из первых получателей денег из фонда Frontier стал климатический стартап Charm Industrial из Сан-Франциско. Ему выделили в общей сложности 53 миллиона долларов — за улавливание и хранение 112 000 тонн углекислого газа в ближайшие 6 лет.

У Charm есть нетрадиционный подход. Они не фильтруют воздух, ничего не выращивают и не солят. Вместо этого они собирают готовые отходы сельского и лесного хозяйства — выброшенные стебли кукурузы или ветки, оставшиеся после вырубки леса. Там, где такого материала много, они бесплатно его вывозят (профит фермерам!) с помощью большого личного парка бортовых грузовиков. А затем загружают в специальные реакторы, которые нагревают эти отходы до 500 градусов по Цельсию под высоким давлением, при этом не сжигая их. Это превращает отходы в бионефть — смолистую жидкость, богатую углеродом.

По словам генерального директора и соучредителя Charm Питера Рейнхардта, эта водянистая часть бионефти по сути является чем-то, похожим на жидкий дым — ингредиент, используемый для придания соусу барбекю, колбасам и другим продуктам «копченого» вкуса. Такое био-масло удерживает в себе много углекислого газа, собранного растениями. Если бы эти стебли кукурузы или ветки деревьев были сожжены или просто оставлены гнить, CO2 снова улетучился бы в атмосферу, нагревая планету. А теперь газ будет в виде жидкости лежать под землей. И довольно компактно.

Основатель стартапа со своей установкой

Charm Industrial считает, что в виде бионефти CO2 может храниться вплоть до нескольких миллионов лет, помогая сгладить потепление климата. Теперь стартап может продавать «кредиты на удаление углерода» тем компаниям, которые захотят попытаться компенсировать часть того вреда, который они наносят планете. А те даже могут отдавать деньги как вложения в благотворительность — мол, мы делаем это из чистой любви к климату, не облагайте нас налогами, пожалуйста.

На данный момент Charm уже успешно хранит под землей около 6100 тонн CO2 в виде бионефти. Около трети из этого — предыдущая покупка «климатического кредита» компанией Microsoft на 2000 тонн CO2.

Главный плюс технологии, по словам Charm, состоит в том, что их план децентрализован. Другие компании строят большие заводы по высасыванию углекислого газа из воздуха или из моря. Им нужна земля для таких объектов, а потом — разрешения на трубопроводы и их прокладку к специальным скважинам, где они будут хранить углерод.

Charm ничего этого не нужно. У них есть свой автопарк, чтобы собирать растения там, где они найдутся. Бионефть можно закачивать в обычные скважины, используемые для промышленных отходов, или старые соляные пещеры. Они не забирают пространство, не требуют разрешений, а весь процесс работает без использования каких-либо опасных веществ. Всё максимально просто.

Перевозная установка Charm

Тем не менее стартап, скорее всего, всё-таки столкнется с проблемами при масштабировании. Реакторы, которые он использует для нагрева отходов в вакууме («пиролизеры»), довольно сложно производить. А они нужны, чтобы масса не сгорела. Также компания должна гарантировать, что ни одна из её скважин не даст утечку бионефти до того, как вещество через несколько лет затвердеет и превратится в горную породу. Иначе есть шанс, что оно выйдет на поверхность, и тем же самым фермерам станет несладко.

Конечно, все это должно иметь смысл и для бизнеса, а удаление углерода из атмосферы — по-прежнему очень дорогое удовольствие. IT-компании заключили с Charm новую сделку на 53 миллиона долларов. Что выходит примерно по 473 доллара за тонну «невыпущенного» CO2. Причём это уже включает оптовую скидку: потенциальные клиенты могут найти на сайте Charm расценки ближе к 600 долларам за тонну. Это примерно столько же, сколько стоит высасывать CO2 прямо из воздуха. И в 15 раз дороже, чем просто закапывать углерод в землю вместе с засоленными растениями.

Перспективы

При таких ценах и масштабах IT-компании вряд ли способны серьезно повлиять на улучшение климата. Зато они могут очистить свою совесть и предстать «белыми и пушистыми» в глазах публики. В рамках новой сделки Charm собирается улавливать 112 000 тонн CO2 для всех IT-компаний. В то время как одна Alphabet за 2021 год произвела 11 371 205 тонн, на два порядка больше. То есть пока что это буквально капля в море.

Но в перспективе, если к инициативе присоединятся другие «продвинутые» компании, это может начать давать результат. Например, они могут ежемесячно платить Charm по 6000 долларов за «улавливание» 10 тонн CO2. Такой бизнес-план уже есть у них на сайте для корпоративных клиентов. Это эквивалентно компенсации трех больших рейсов через Атлантику. А частные лица могут платить абонентскую плату по $150/месяц — чтобы для них закапывали в землю по 250 кг углерода, то есть примерно столько, сколько вырабатывает ваш автомобиль за месяц (сжигание 1 литра бензина производит примерно 2,3-2,6 кг CO2).

Правда, сколько есть людей и компаний, которые могут позволить себе такие ежемесячные траты? В масштабах планеты, кажется, таких будет совсем немного.

Поэтому из трёх текущих решений (бионефть, солёные растения, высасывание углерода из воздуха) моя личная ставка пока что на соль. Это просто дешевле. Даже того скромного пакета в $3,7 млрд, который в прошлом году правительство США выделило на развитие технологий по удалению углекислого газа, в таком случае хватит на 62 миллиона тонн. А это уже больше, чем выбрасывают Alphabet (11,3 млн), Microsoft (16 млн) и Apple (23,2 млн) вместе взятые. Хотя и меньше, чем «коптит» одна Amazon (71,5 млн).

В общем, выходит довольно простое решение, правда? Мы могли бы просто использовать соль и закапывать выращенные травы/деревья, которые эффективно высасывают весь CO2 из воздуха за нас. Ученые говорят, что за один год можно полностью нивелировать ежегодные выбросы CO2 в атмосферу, а потом и начать собирать всё то, что было выброшено за предыдущие годы, создавая новый запас углеводородов неглубоко под землей. Если несколько крупнейших стран внедрят такую практику, для человечества может быть ещё не всё окажется потеряно.

Конечно, нам для этого потребуется много земли и очень много соли. К счастью, и того, и другого у нас на планете пока что достаточно…

Источник