Біомаса над вугіллям, яке спалює вуглець для пом’якшення змін клімату - Наука в новинах

Відкриття ліній спілкування між науковцями-дослідниками та широкою спільнотою

Сторінка SITN Facebook
SITN Твіттер
Сторінка Instagram SITN
Лекції SITN на YouTube
SITN Podcast на SoundCloud
Підпишіться на список розсилки SITN
RSS-канал веб-сайту SITN

Джордан Вілкерсон
цифри Даніеля Аттера

З часів Промислової революції приблизно 150 років тому більша частина електроенергії, що використовується в Сполучених Штатах, надходить від спалення викопного палива. Ці види палива, такі як вугілля та нафта, виготовляються з вуглецю. Вони є настільки важливою формою елемента, що назва “вуглець” походить від латинського слова вугілля. Однак спалення всього цього вуглецю для отримання енергії збільшило кількість вуглекислого газу (CO2), що надходить в нашу атмосферу з безпрецедентною швидкістю. СО2 діє як парниковий газ, утримуючи тепло, що виділяється Землею, яке в іншому випадку витікало б у космос, що є основною причиною останніх глобальних кліматичних змін. Середня температура Землі зросла на 1,4 °F з 1880 року. Це може здатися не надто багато, але ми вже спостерігаємо багато наслідків цього недавнього підвищення температури, таких як підвищення рівня моря та дедалі сильніші спекотні хвилі. Ці наслідки призводять до значної інфраструктурної шкоди та збільшення смертності - особливо в південних прибережних штатах. Справа в тому, що зміна клімату буде коштувати грошей і життя. Вчені та політики розробляють набір стратегій зменшення майбутнього потепління. Одне із запропонованих рішень, як не дивно, продовжувати спалювати вуглець для отримання енергії, як ми це робили, але з однією відмінністю: замість викопного палива спалювати вуглець, що надходить з рослин.

Спалювання іншого виду вуглецю

Електроенергія, що надходить від спалення палива на рослинній основі, називається біоенергією. Ви, мабуть, знайомі з використанням етанолу на основі кукурудзи для доповнення бензину. Інша версія цього рішення зосереджена на вугільних електростанціях. Замість спалювання вугілля на цих об’єктах ми можемо спалювати стиснуті гранули рослинної речовини. Електростанції, які були відремонтовані для використання біомаси замість вугілля або на додаток до нього, вже існують обмежено в усіх штатах США.

Існує ще один крок, який ми могли б зробити у відновленні цих вугільних електростанцій. Якщо ми уловлюємо CO2, що витікає з димових труб, і закопуємо його глибоко під землею, то ми не допустимо, щоб парниковий газ повністю вийшов в атмосферу. Цей процес відомий як захоплення вуглецю, а в поєднанні з можливостями підземного зберігання - захоплення та зберігання вуглецю (CCS). Технологія CCS зазвичай пов’язана з чистим вугіллям, але вона працює так само добре для біоенергетики.

У цей момент ви можете задатися питанням: чому спалювання вуглецю з рослин краще для клімату, ніж спалення вуглецю з вугілля? Це пояснюється тим, що не просто спалювання вуглецю спричинює наш клімат стрімкими змінами; важливо, звідки береться вуглець і куди він врешті надходить. Тож звідки береться і зникає вуглець із викопного палива та біомаси?

Потік вуглецю

Елемент вуглець постійно протікає через різні грані Землі та атмосфери через так званий вуглецевий цикл. Однак вуглець глибоко в землі залишається там набагато довше, ніж вуглець, що міститься в рослинах. Це пояснюється тим, що, як показано на малюнку 1, рослини походять із значно швидшої частини циклу вуглецю, відомого як земний кругообіг вуглецю, який протікає через усе життя на суші. Рослини ростуть, беручи CO2 з повітря і використовуючи фотосинтез, щоб перетворити його в нові листя і стебла. Коли рослини гинуть, їх природним чином з’їдають у ґрунті грибки та мікроби, які викидають СО2 назад у повітря.

Скажімо, замість цього ми збираємо рослини на паливо. Це насправді не посилює зміни клімату та не змінює вуглецевий цикл, оскільки рослини можуть відростати. Повністю відростаючи, рослини витягують ту саму кількість СО2, яку ми виділили, спаливши їх. Тому ми лише на короткий час збільшуємо кількість СО2 в атмосфері, оскільки нові рослини можуть рости і знову виводити цей СО2.