В исследовании, опубликованном 20 мая в журнале Nature Sustainability, описывается потенциальный процесс преобразования чрезвычайно мощного парникового газа метана в двуокись углерода, который является гораздо менее мощным фактором глобального потепления. Идея преднамеренного выброса углекислого газа в атмосферу может показаться удивительной, но авторы утверждают, что замена метана на углекислый газ является значительным чистым преимуществом для климата.
«Если эта технология будет усовершенствована, она сможет вернуть атмосферу в атмосферу доиндустриальной концентрации метана и других газов», – сказал ведущий автор Роб Джексон, профессор Мишель и Кевин Дуглас в области наук о Земле в Стэнфордской школе наук о Земле, энергии и окружающей среде.
Основная идея заключается в том, что некоторые источники выбросов метана – например, выращивание риса или крупный рогатый скот – может быть очень сложно или дорого устранить. «Альтернативой является компенсация этих выбросов за счет удаления метана, чтобы не было чистого воздействия на потепление атмосферы», – сказал соавтор исследования Крис Филд, Perry L. Маккарти, директор Стэнфордского Вудского института окружающей среды.
Проблема и возможное решение
В 2018 году метан, около 60 процентов которого вырабатывается людьми, достиг атмосферных концентраций, в два с половиной раза превышающих доиндустриальные уровни. Хотя количество углекислого газа в атмосфере намного больше, метан в 84 раза более эффективен с точки зрения потепления климатической системы в течение первых 20 лет после его выброса.
Большинство сценариев стабилизации средней глобальной температуры на 2 градуса Цельсия выше доиндустриальных уровней зависят от стратегий как уменьшения общего количества углекислого газа, попадающего в атмосферу, так и удаления того, что уже находится в атмосфере, с помощью таких подходов, как посадка деревьев или подземная секвестрация. Однако удаление других парниковых газов, особенно метана, могло бы обеспечить дополнительный подход, по мнению авторов исследования, которые указывают на чрезмерное влияние газа на климат.
Большинство сценариев удаления углекислого газа обычно предполагают удаление сотен миллиардов тонн за десятилетия и не восстанавливают атмосферу до доиндустриального уровня. Напротив, концентрацию метана можно восстановить до доиндустриального уровня, удалив около 3.2 миллиарда тонн газа из атмосферы и преобразование его в количество углекислого газа, эквивалентное глобальным промышленным выбросам за несколько месяцев, по мнению исследователей.
В случае успеха этот подход устранит примерно одну шестую всех причин глобального потепления на сегодняшний день.
Метан сложно улавливать из воздуха, потому что его концентрация очень мала.
Однако авторы отмечают, что цеолит, кристаллический материал, состоящий в основном из алюминия, кремния и кислорода, может действовать по существу как губка, впитывая метан. «Пористая молекулярная структура, относительно большая площадь поверхности и способность удерживать медь и железо в цеолитах делают их многообещающими катализаторами для улавливания метана и других газов», – сказал Эд Соломон, эксперт Monroe E. Спагт, профессор химии в Школе гуманитарных и естественных наук.
Весь процесс может иметь форму гигантского устройства с электрическими вентиляторами, нагнетающими воздух через галтовочные камеры или реакторы, заполненные порошкообразными или гранулированными цеолитами и другими катализаторами. Авторы предполагают, что захваченный метан может быть нагрет с образованием и высвобождением углекислого газа.
Выгодное будущее
Процесс преобразования метана в двуокись углерода может быть прибыльным с учетом цены на выбросы углерода или соответствующей политики.
Если рыночные цены на компенсацию выбросов углерода вырастут до 500 долларов США или более за тонну в этом столетии, как предсказывают наиболее подходящие модели оценки, каждая тонна метана, удаленная из атмосферы, может стоить более 12 000 долларов США.
Цеолитовый массив размером с футбольное поле может приносить миллионы долларов дохода в год, удаляя вредный метан из воздуха. В принципе, исследователи утверждают, что подход преобразования более вредного парникового газа в менее мощный может также применяться к другим парниковым газам.
Хотя сокращение парниковых газов в атмосфере до доиндустриальных уровней может показаться маловероятным в ближайшем будущем, исследователи утверждают, что это возможно с помощью подобных стратегий.