Почему биоэнергетика важна для нашей будущей устойчивой энергетической системы

В недавнем докладе, опубликованном совместным исследовательским центром Европейской комиссии по использованию древесной биомассы для производства энергии в ЕС, содержался призыв к честному обсуждению «детоксикации дебатов, связанных с устойчивостью древесной биоэнергии».

Это очень своевременный звонок. Существует много мнений о климатической нейтральности биомассы для энергетических целей. На многие мнения влияют субъективные интерпретации и особые интересы. При цитировании научных работ факты часто повторяются вне контекста.

При рассмотрении благоприятных для климата вариантов нашей будущей энергетической системы дебаты должны быть гораздо более тонкими, чем просто рассмотрение того, является ли что-то зеленым или нет.

Что такое биомасса и биоэнергия?

Проще говоря, сжигание биомассы (растительного вещества) производит тепло, а также может быть использовано для выработки электроэнергии или производства биотоплива. Мы знаем это как биоэнергию. Сюда входят сельскохозяйственные отходы, такие как жмых сахарного тростника и початки кукурузы, древесная щепа и гранулы от прореживания и отходы деревообрабатывающей промышленности, и даже сухой помет животных. Как органический материал, все они содержат накопленную энергию, естественно поглощенную солнцем.

Биоэнергетика часто преподносится как модное решение наших энергетических потребностей, но это концепция, которая простирается за пределы любого другого источника энергии, когда наши пещерные предки сжигали дрова, чтобы согреться.

Устойчивость биомассы для энергетики

Европейский научный консультативный совет академий (EASAC) является одним из ведущих голосов, утверждающих, что использование биомассы для получения энергии вредно для климата. Но это рисует слишком упрощенную картину. При рассмотрении общего углеродного баланса между Землей и ее атмосферой возникает иная картина.

Распространенная критика сжигания биомассы заключается в том, что выбросы CO2 оказывают тот же эффект глобального потепления, что и СО2, выделяющийся при сжигании ископаемого топлива.

МЭА Bioenergy объяснила, почему это не является справедливым сравнением: «Сжигание биомассы для получения энергии испускает углерод, который является частью непрерывного обмена углеродом между биосферой и атмосферой. Напротив, выбросы ископаемого топлива представляют собой линейный поток углерода из геологических хранилищ в атмосферу. Таким образом, влияние перехода с ископаемого топлива на биомассу на концентрацию парниковых газов в атмосфере не может быть определено путем сравнения выбросов CO 2 в точке сгорания».

Эйвинд Скрайберг, главный научный сотрудник SINTEF Energy Research, объясняет, что на земле и в ее атмосфере существует фиксированная сумма запасов углерода: «Глобальное потепление является результатом смещения большего количества углерода в атмосферу, в основном в виде СО2. Если фиксированный запас углерода, заключенный в биомассе, остается неизменным, нет чистого глобального потепления от сжигания биомассы, потому что нет чистого добавления СО2 в атмосферу».

В своей пересмотренной директиве по возобновляемым источникам энергии ЕС определил прямые выбросы CO2 из биомассы как климатически нейтральные в энергетическом секторе. Любая ненейтральность в любом направлении объясняется изменениями в запасе углерода, заложенном в биомассе и отраженном в отчете сектора землепользования. 

«Это означает, что только увеличение чистого использования биомассы может привести к увеличению прямых выбросов СО2, а вместе с ними и к глобальному потеплению. Если использование биомассы стабилизируется на более высоком уровне, то будет достигнуто новое равновесие между запасами углерода в биомассе на земле и в атмосфере», — говорит Скрайберг.

Сохранение лесов

Один из самых больших аргументов EASAC и JRC связан с сохранением лесов. Хотя уничтожение тропических лесов является серьезной проблемой в некоторых частях мира, представление о том, что обезлесение происходит во всем мире, не соответствует действительности. В Норвегии и в значительной части Европы запасы лесной биомассы увеличиваются.

В значительной части Европы запасы лесной биомассы увеличиваются

В статье 2017 года, опубликованной в журнале «Biofuels, Bioproducts and Biorefining», оспаривается предположение о том, что более широкое использование биомассы для получения энергии приведет к вырубке лесов: «Прогнозы показывают, что в отсутствие дополнительного спроса на древесные гранулы площадь естественных лесных угодий, по прогнозам, сократится на 450-15 000 км2 к 2030 году. При сценарии с высоким спросом на древесные гранулы сохраняется большая (2000-7500 км2) площадь естественных лесных массивов и создается больше (8000-200 км2) сосновых плантаций».

Профессор Франческо Керубини, директор программы промышленной экологии Норвежского университета NTNU, объясняет, что активное лесопользование обеспечивает леса как поглотители углерода, а не источники углерода: «Хорошо управляемые участки лесных угодий и лесов способствуют увеличению запасов углерода в лесах, обеспечивая при этом биомассу для различных целей, включая энергетику».

Землеустроительные решения

Конечно, наличие земли и возможности для выгодных изменений в землепользовании являются важными соображениями при оценке потенциала биомассы и воздействия на климат. Но речь идет не только о количестве доступной земли. Опять же, трудно говорить о запасе биомассы изолированно. Необходимо также учитывать влияние климата, разнообразия биомассы и альтернативные издержки земли.

Такая дискуссия также поднимает большие вопросы о современных продовольственных системах.

«Почти половина суши планеты используется для кормления животных, а не людей. Например, рост сои является основным фактором вырубки лесов в Амазонии, но более трех четвертей урожая используется для кормления животных», — говорит Керубини.

«Биоэнергетика должна стоять рядом с другими вариантами смягчения последствий изменения климата для достижения Парижских климатических целей. Мы не должны думать об этом как о соревновании между использованием доступных земель для расширения лесов и выращиванием сельскохозяйственных культур для получения энергии. Нам нужно и то, и другое», — добавляет он.

Поддержание углеродного баланса

Независимо от прямого снижения выбросов CO2, выброс молекулы CO2 из ископаемых источников должен быть компенсирован увеличением запаса углерода земли, не основанного на ископаемых источниках, или другими способами удаления СО2 из биосферы, если необходимо поддерживать углеродный баланс между Землей и ее атмосферой. Но существует предел того, сколько углерода может быть естественным образом поглощено океанами и земной биосферой, и нынешние уровни выбросов значительно превышают естественную емкость поглотителя.

Этот баланс сегодня не поддерживается до такой степени, что запасы углерода в атмосфере становятся критическими с точки зрения ограничения среднего глобального повышения температуры.

Это означает, что маркировка биоэнергии как «плохая» вводит в заблуждение. Ограничение воздействия изменения климата требует огромных усилий, включая агрессивное сокращение выбросов ископаемых видов топлива. Биоэнергетика сама по себе не решит климатический кризис, но она будет играть решающую роль в рамках более широких изменений. 

«Нам нужны комплексные и разнообразные решения, которые включают в себя управление лесами, расширение лесов и сохранение лесов, а также параллельные улучшения в агропродовольственном секторе»,-говорит Керубини.

Учитывая необходимость сокращения выбросов ископаемых видов топлива, технологии улавливания и хранения углерода (CCS) могут быть использованы в сочетании с биоэнергетикой для создания углеродотрицательного решения. По данным МГЭИК, только этот процесс может обеспечить постоянное накопление гигатонн CO2 каждый год, хотя это зависит от устойчивого наличия биомассы и полномасштабного внедрения CCS.

Существует еще много позитивных решений на основе биомассы, выходящих за рамки сжигания топлива, которые могут внести свой вклад в энергетический переход.

Хранение древесного угля в почве улучшает качество почвы, создавая при этом поглотитель углерода, что является вариантом как для городов, так и для сельских районов. Более широкое использование древесины в качестве строительного материала также будет накапливать углерод в долгосрочной перспективе.

Биомасса и биоэнергия как часть плана

Нам нужен портфель устойчивых вариантов, учитывающих сложные местные условия и большие потребности общества в материалах и энергии.

Поэтому, как недавно заявило МЭА, давайте не будем сбрасывать со счетов концепцию древесной биомассы. Вместо этого мы должны сосредоточиться на том, чтобы обеспечить разработку наилучших методов управления и нормативных актов для устойчивого производства.

Елизавета Коробкова

Редактор ЭНЕРГОСМИ.РУ