帖子:为什么BECCS可能不会产生“负面”排放

安娜博士哈珀研究员和工程学院讲师气候科学,数学和物理科学吗biwei6868埃克塞特大学。

限制全球气温上升的长期目标远低于2摄氏度或1.5摄氏度高于工业化前的水平,现在的巴黎协定,注意力越来越多地转向如何满足这些限制。

模型场景变暖限制在1.5或2 c通常依赖大量的”负排放“提取大气中的二氧化碳并将其储存在陆地上,地下或海洋。

生物能必威体育在线注册源作物碳捕获和储存(BECCS)也许是最突出的各种负排放技术。有很多吸引人的特征,因为这种技术提供能源,从而减少我们对化石燃料的需求,同时消除大气中的CO2。必威体育在线注册

然而,BECCS的全部以大规模部署的影响还没有得到深入研究。在现在之前,没有研究专门为一个场景看着这些影响能满足1.5摄氏度的目标。

在我们的新研究,发表在自然通讯,我和我的同事们发现,生物能源的扩张以满足1.5摄氏度的限制可能导致净损失从陆地表面的碳。必威体育在线注册相反,我们发现,保护和扩大森林可以更有效的选项来满足巴黎协议。

森林BECCS相比

大多数人都知道森林有很多好处,从高生物多样性提高水土质量比农业用地。植树造林计划新树,碳是跟踪和出售碳排放额度,已经为农民提供额外收入。

造林(越来越多的新森林)和重新造林(恢复现有森林),加上各种各样的土地管理和保护实践,可以删除1 - 20亿吨的碳每年从大气中。同样重要的是要注意,潜在的森林——温室效应在高纬度地区,增加树木可以温暖的气候,因为他们的反照率低于雪地或农业用地。

相比之下,生物能源作物,可持续地发展必威体育在线注册,还可以提供许多好处。一些研究发现增加生物多样性和土壤碳当种植生物燃料芒草。他们有可能删除每年大量的碳,特别是以来森林碳吸收能力相比浸透树达到成熟。

在政府间气候变化专门委员会(IPCC)场景符合2 c变暖,假定BECCS去除平均33亿吨的碳水化合物到2100年每年n。

但如果,总的来说,BECCS不会实际删除尽可能多的大气中的二氧化碳排放吗?

土地对食物

在回答这个问题之前,值得一提的是,缓解气候变化的限制使用土地我们需要种植食物。

在我们的研究中,我们检验场景产生的图像不同社会综合评价模型能满足1.5 c和2 c的限制。你可以看到这些场景将成功的21世纪在下面的图表和地图。

在图像模型,粮食生产主要驱动全球土地利用的土地需要依赖于其他因素,如种群动态、饮食趋势和贸易壁垒。中的图表左上角显示预计需要多少土地种植食物在两种情况下。

为1.5摄氏度,全球农业用地——组成的作物和牧草保持相对恒定的约4750公顷。而对于2 c,农业用地增加了约150公顷的土地在未来30年之前平仓了。

作为农业的土地少承诺在1.5摄氏度的情况下,因为,例如,它假定需求减少肉和奶制品——有更多的土地去种植生物燃料比2 c场景(右上角图)。

然而,达到1.5摄氏度的严格要求限制,甚至为BECCS需要更多的土地。出于这个原因,图像模型项目删除一些在高纬度森林地区的高效生产生物能源作物。必威体育在线注册你可以看到从黑暗的蓝色阴影在上面的地图——这些都是相当大的领域扩大生物燃料预计。

土地利用变化的排放的重要性

移除树木种植生物燃料作为一种减缓气候变化显然似乎违反直觉。我们仔细研究了我们的两个场景的土地利用模式的有效性。

我们使用一个陆地表面的计算机模型计算碳存储在植物和土壤中,考虑到气候变化,土地利用(自然和农业)和大气中二氧化碳的量。

我们跑几个气候变化场景的模型,在2100年达到1.5摄氏度或2 c变暖。这是说明了在前面的图中,中间两个图表展示了这个全球温度和大气中二氧化碳水平的变化在我们的理想场景达到1.5摄氏度(蓝线)或2 c(红色)的限制。

然后我们计算的减排潜力BECCS通过添加年度生物量收获从生物能源作物,假设一些碳BECCS期间失去了生命周期(从领域通过二氧化碳注入地下)。必威体育在线注册最后,我们将这比作自然森林和土壤中储存的碳,取而代之的是生物燃料。

总的来说,我们发现,在大多数地区的森林将被取代,更多的碳存储通过保持森林而不是用人BECCS。这是一个令人惊讶的发现,因为图像模型创建的场景显然发现它在那些地方值得把生物能源作物。必威体育在线注册

有两个原因的结果,对如何利用土地以减缓气候变化。

首先,我们模仿生物能源作物生产了大约10吨每公必威体育在线注册顷(类似于玉米产量),而图像芒草的模型版本实现的,到2100年生产的平均收益率近16吨每公顷,由于提高了生产率。

这意味着,如果我们要在BECCS投资,我们显然需要富有成效的作物和继续创新提高作物产量。

第二,占土地使用变化的排放是至关重要的。森林植被和土壤中积累和储存碳,这是迷失在森林转化为作物。

我们发现这有一个非常大的影响的净碳平衡土地转换从森林生物能源作物。必威体育在线注册在高纬度地区,例如,土壤碳的重大损失意味着“回报”时间用BECCS取代森林的碳损失可能超过100年了。这意味着我们还需要仔细考虑BECCS实现的地方。

最终,这使它BECCS很难“偿还”最初的碳债务由于森林砍伐,并使造林和再造林更有吸引力的选择。

雄心壮志

这些发现强调事情的重要性,科学家和决策者可能认为是理所当然的。

满足野心的巴黎协议我们需要创新生产更多的食物和生物量在我们有限的土地,为更有效地利用土地和可持续(减少浪费、改变饮食、集成管理),并评估充分保护自然的价值储存碳,我们已经在世界上的森林和土壤。

个人都有工作,生活方式的改变,如二氧化碳密集的交通和更少饮食少依赖于肉类和奶制品,可以减少负排放的必要性三到四次。当然,化石燃料排放需要显著降低为零到本世纪中叶在大多数场景符合1.5摄氏度。