Осознание времени. Прошлое и будущее Земли глазами геолога - [56]

Ловушки для углерода

Сегодня мы, люди, выбрасываем в атмосферу более 10 Гт углерода в год — через сжигание ископаемого топлива (основной источник эмиссии), производство цемента (сопровождающееся обжигом известняка) и уничтожение лесов, — превосходя в этом все земные вулканы более чем в 100 раз. Но нельзя ли найти способы имитировать биогеохимические циклы, чтобы выводить выбрасываемый нами углерод из атмосферы? Сегодня предлагается множество возможных стратегий, от сложных инженерных систем до прямого воспроизведения природных процессов. Но высокотехнологичные подходы пока слишком дороги, чтобы быть осуществимыми в нынешних условиях, а низкотехнологичные не смогут быстро улучшить ситуацию; такова уж специфика нашей планеты: она любит неспешные геологические процессы.

Последние годы американская угольная промышленность усиленно продвигает оксюморонную идею «чистого угля», в основе которой лежит маловероятный сценарий, согласно которому на всех угольных электростанциях страны могут быть установлены эффективные системы УХУ — улавливания и хранения углекислого газа (Сarbon capture and sequestration, CCS). Технологически это вполне осуществимо; система включает захват CO₂, выделяемого при сжигании угля, сжатие газа под высоким давлением и его закачивание в пористые породы глубоко под землей, в идеале — под электростанцией или рядом с ней (если позволяют геологические условия). Для электростанций, расположенных вблизи побережья, предлагается хранить уловленный CO₂ в глубоководных отложениях на морском дне, но это рискованная схема, поскольку подкисление (повышение кислотности) океана является одним из главных негативных последствий повышения концентрации СО₂, на борьбу с которым направлены технологии УХУ.

В начале 2000-х гг. казалось возможным, что достаточно мощные экономические стимулы, такие как налог на выбросы углерода или система квот и торговли квотами на выбросы, подтолкнут широкомасштабное внедрение технологий УХУ, но этим надеждам было не суждено сбыться из-за появления технологий добычи сланцевого газа посредством горизонтального бурения и гидроразрыва пластов. Резкое падение цен на энергоносители, а также более низкий чистый выброс СО₂ при сжигании природного газа по сравнению с углем погасили импульс зарождающегося движения по внедрению УХУ. (Хотя природный газ действительно выделяет примерно на 50 % меньше СО₂ на единицу произведенной энергии, его нельзя назвать действительно «экологически чистым топливом», как это утверждают представители газовой промышленности; здесь следует учитывать и факт значительных утечек метана из плохо запечатанных скважин и некачественно обслуживаемых газопроводов.)[103] Работающие на газе электростанции также могут использовать системы УХУ, но стоимость строительства таких электростанций будет вдвое выше обычной, а себестоимость улавливания CO₂, которая определяет нижнюю планку для эффективного налога на выбросы углерода или их рыночной стоимости, будет составлять примерно $70 за тонну, без учета транспортировки и хранения[104]. Таким образом, при нынешнем экономическом и политическом климате использование таких технологий представляется крайне маловероятным.

Но даже если бы технологии улавливания и хранения углекислого газа были экономически жизнеспособными, они вряд ли стали бы панацеей. Тогда как прямые выбросы CO₂ электростанциями действительно можно было бы сократить на 80–90 %, сам по себе процесс УХУ требует значительных энергозатрат, и эти энергозатраты возрастают еще больше, если хранение уловленного CO₂ нельзя обеспечить на месте и требуется его транспортировка. Наконец, закачка CO₂ в глубокие геологические «резервуары» также сопряжена с определенными проблемами. Породы-коллекторы должны быть достаточно пористыми, чтобы удерживать большое количество сжатого газа, но недостаточно проницаемыми, чтобы не позволить ему просачиваться наружу, — а это все равно что желание иметь общительного и разговорчивого друга, который умеет надежно хранить ваши секреты. Кроме того, многократная закачка в глубинные пласты жидкости под высоким давлением, будь то сжиженный СО₂ или вода с химикатами для гидроразрыва пластов, может спровоцировать непреднамеренный побочный эффект — землетрясения, которые могут нарушить целостность резервуара углекислого газа и выпустить его на поверхность.

Но что, если улавливать углекислый газ не на выходе с электростанций, а извлекать его непосредственно из воздуха, имитируя деятельность фотосинтетиков? Вот уже на протяжении как минимум двух десятилетий ряд ученых и частных компаний занимаются разработкой «искусственных деревьев», чьи «листья» будут абсорбировать CO₂ из воздуха и пропускать через химическую среду с сильным основанием, например щелочью (гидроксидом натрия, NaOH) или полимерной смолой. Убежденный апологет этой технологии физик Клаус Лакнер из Аризонского университета утверждает, что в конечном итоге можно создать «дерево», которое будет поглощать тонну углекислого газа в день, т. е. примерно в 1000 раз больше, чем обычное дерево. Но даже при таком максимальном уровне эффективности потребуется 30 млн искусственных деревьев, чтобы нейтрализовать наши текущие выбросы углерода, достигающие 10 Гт в год, и еще сотни миллионов, чтобы обратить вспять последствия столетней эмиссии или хотя бы вернуться к уровню 1990 г. в 350 ppm, который многие климатологи считают критическим порогом.