สิ่งที่คุณต้องรู้เกี่ยวกับการกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ » Yale Climate Connections

การกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ (CDR) ออกจากบรรยากาศยังคงเป็นประเด็นร้อน ในรายงานฉบับล่าสุด คณะกรรมการระหว่างรัฐบาลว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (IPCC) ได้สรุปว่าไม่สามารถบรรลุเป้าหมายข้อตกลงด้านสภาพอากาศของกรุงปารีสได้ หากไม่มีความพยายามอย่างมากในการกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่มีอยู่แล้วในชั้นบรรยากาศของโลกจำนวนมากกว่าสามล้านล้านตัน ประมาณหนึ่งในสาม ซึ่งมีต้นกำเนิดจากการเผาเชื้อเพลิงฟอสซิลของมนุษย์

เมื่อเร็วๆ นี้บริษัทผู้ให้บริการทางการเงิน Stripe ได้ร่วมมือกับบริษัทอื่นๆ อีกหลายแห่ง รวมถึง Alphabet ซึ่งเป็นบริษัทแม่ของ Google และ Meta บริษัทแม่ของ Facebook เพื่อสร้าง Frontier Fund ที่มอบเงินเกือบ 1 พันล้านดอลลาร์เพื่อซื้อ CDR จากบริษัทสตาร์ทอัพ ในช่วงกลางเดือนเมษายน Jane Flegal ได้ลาออกจากตำแหน่งผู้อำนวยการอาวุโสด้านการปล่อยมลพิษทางอุตสาหกรรมในสำนักงานนโยบายสภาพภูมิอากาศภายในประเทศของทำเนียบขาวเพื่อทำงานในกองทุน Frontier Fund และ Stripe ยังได้ว่าจ้างนักวิทยาศาสตร์ด้านสภาพอากาศ Zeke Hausfather ซึ่งเป็นผู้มีส่วนร่วมในไซต์นี้เป็นประจำ

ผู้สนับสนุนด้านสภาพอากาศหลายคนแสดงความกังวลว่ารัฐบาลและภาคธุรกิจจะใช้ CDR เพื่อเบี่ยงเบนความพยายามที่จะเปลี่ยนจากเชื้อเพลิงฟอสซิล อันที่จริงรายงานของ IPCC นั้นชัดเจนว่า ความพยายามอย่างเต็มที่ในการลดการปล่อยมลพิษและการกำจัด คาร์บอนจากชั้นบรรยากาศมีความจำเป็นเพื่อให้บรรลุเป้าหมายในปารีส เพื่อดำเนินการตามแนวทางทั้งสองอย่างเอาจริงเอาจัง เอกสารฉบับปี 2019 เสนอแนะว่ารัฐบาลต่างๆ กำหนดเป้าหมายแยกกันสำหรับการลดการปล่อยมลพิษและการกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ และสหภาพยุโรปก็ทำเช่นนั้นในกฎหมายว่าด้วยสภาพภูมิอากาศของยุโรปที่เสนอ ดังที่ Hausfather ได้ระบุไว้ การชะลอการลดการปล่อยมลพิษในวันนี้และการใช้ CDR ในภายหลังแทนจะมีค่าใช้จ่ายสูงเป็นพิเศษ:

ต้องใช้ CDR เท่าไหร่?

รายงาน IPCC ระบุว่า CDR สามารถให้บริการสามวัตถุประสงค์ในช่วงเวลาที่แตกต่างกัน

ในระยะสั้นสามารถลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสุทธิของมนุษย์ได้ ในระยะกลาง CDR สามารถชดเชยการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่ลดได้ยากจากกิจกรรมทางอุตสาหกรรม แนวทางปฏิบัติทางการเกษตร และการขนส่งทางไกล เพื่อให้บรรลุเป้าหมายในการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสุทธิเป็นศูนย์ ในระยะยาวสามารถดึงปริมาณคาร์บอนในชั้นบรรยากาศลงมาให้ค่อยๆ ลดอุณหภูมิโลกได้ โปรดทราบว่ากระบวนการ CDR นั้นแตกต่างจากการดักจับและกักเก็บคาร์บอน (CCS) ซึ่งดักจับคาร์บอนจากแหล่งกำเนิดแบบจุด เช่น ปล่องควัน เพื่อป้องกันไม่ให้เข้าสู่บรรยากาศ

ในรายงานปี 2019 สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติ (NAS) ประเมินว่าก๊าซเรือนกระจกประมาณ 10 ถึง 20 พันล้านตัน (กิกะตันหรือ GT) มาจากแหล่งที่กำจัดได้ยากหรือมีราคาแพงมาก รายงานดังกล่าวสรุปว่าต้องใช้ CDR ประมาณ 10 GT ต่อปีภายในปี 2050 และอาจต้องใช้ 20 GT ต่อปีภายในปี 2100 การวิเคราะห์แยกโดยผู้เชี่ยวชาญ CDR นั้นมองโลกในแง่ดีเกี่ยวกับความเป็นไปได้ในการลดการปล่อยมลพิษ โดยเฉพาะอย่างยิ่งจากภาคอุตสาหกรรม: ผู้เขียนรายงาน แอนดรูว์ เบิร์กแมนและอนาโตลี รินเบิร์กสรุปว่าในช่วงปลายศตวรรษมีเพียง 3 จีทีของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่ยากต่อการลดน้อยลงเท่านั้นที่อาจยังคงอยู่หากความพยายามในการขจัดคาร์บอนไดออกไซด์ประสบความสำเร็จอย่างสูงในทุกภาคส่วน

กล่าวโดยสรุป เป้าหมายที่สมเหตุสมผลในการช่วยให้บรรลุเป้าหมายในปารีส และสร้างความเป็นไปได้ในการลดระดับคาร์บอนในบรรยากาศและอุณหภูมิโลกในที่สุดจะอยู่ในสนามเบสบอลที่มีการกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ 10 กิกะตันภายในปี 2593

จะกำจัดคาร์บอนออกจากชั้นบรรยากาศได้อย่างไร?

CDR แบ่งออกเป็นสองประเภทใหญ่ๆ: ธรรมชาติและเทคโนโลยี ในทางธรรมชาติ ดินและพืชของโลกสามารถกักเก็บคาร์บอนได้มากกว่า 3 ล้านล้านตัน ดังนั้น การขยายการจัดเก็บคาร์บอนตามธรรมชาติจึงมีโอกาสที่จะขจัดปริมาณเพิ่มเติมที่มีนัยสำคัญออกจากชั้นบรรยากาศโดยใช้ประโยชน์จากกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง

รายงาน NAS ปี 2019 คาดการณ์ว่าด้วยเทคโนโลยีและความเข้าใจในปัจจุบัน ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ประมาณ 10 GT ต่อปีสามารถกำจัดออกจากบรรยากาศได้อย่างปลอดภัยโดยใช้สารละลายจากธรรมชาติทั่วโลกด้วยราคาต่ำกว่า 100 ดอลลาร์สหรัฐฯ ต่อเมตริกตัน อย่างไรก็ตาม “ขีดจำกัดที่ทำได้อาจน้อยกว่านี้ด้วยปัจจัยสองอย่างหรือมากกว่า … เพราะพฤติกรรมของมนุษย์ การขาดแคลนด้านลอจิสติกส์ ความสามารถขององค์กร และปัจจัยทางการเมืองก็สามารถจำกัดการใช้งานได้เช่นกัน”

ราคา 100 ดอลลาร์ต่อตันสำหรับ CDR ถือว่าคุ้มค่าคุ้มราคา NAS ประมาณการว่าสหรัฐฯ สามารถเพิ่มการจัดเก็บคาร์บอนตามธรรมชาติได้ประมาณ 1 GT ต่อปี ณ จุดราคานั้น

หมวดหมู่ CDR (ที่มา: National Academy of Sciences)

เอกสารล่าสุดอีกสองฉบับที่นำโดย Joseph Fargione แห่ง The Nature Conservancy ในปี 2018 และโดย Stephanie Roe แห่งมหาวิทยาลัยเวอร์จิเนียในปี 2021 มีข้อค้นพบที่สอดคล้องกับของ NAS เกี่ยวกับศักยภาพของ CDR ตามธรรมชาติทั่วโลกและโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสหรัฐอเมริกา แต่การศึกษาแตกต่างกัน ในการประเมินขนาดที่เป็นไปได้ของระบบ CDR ตามธรรมชาติที่สำคัญสามระบบ ได้แก่ ป่าไม้ เกษตรกรรม และพลังงานชีวภาพ

ป่าและการเกษตร CDR

CDR ของป่าสามารถปรับปรุงได้โดยการลดการตัดไม้ทำลายป่า การปลูกป่าใหม่ (การปลูกป่า) การปลูกป่าทดแทน (การปลูกป่า) หรือการปรับปรุงการจัดการป่าไม้ การควบคุมการตัดไม้ทำลายป่าเป็นวิธีแก้ปัญหาที่มีประสิทธิภาพในประเทศที่แนวปฏิบัติเป็นปัญหา เช่น ในบราซิลและอินโดนีเซีย แต่ไม่เกี่ยวข้องในประเทศที่พัฒนาแล้วส่วนใหญ่ เช่น สหรัฐอเมริกาที่มีการควบคุมป่าไม้ดีกว่า

การปลูกป่าและการปลูกป่าสามารถเพิ่ม CDR ในสหรัฐอเมริกาได้ประมาณ 150 ล้านตัน (MT) ของคาร์บอนไดออกไซด์ต่อปีที่น้อยกว่า 100 ดอลลาร์ต่อตัน ตามข้อมูลของ NAS และ Roe และคณะหรือ 250 MT ต่อปีใน Fargione และคณะ การวิเคราะห์. การปรับปรุงการจัดการป่าไม้ในสหรัฐอเมริกา เช่น การเก็บเกี่ยวต้นไม้ที่มีอายุมากกว่าและการตัดไม้ในลักษณะที่ส่งผลกระทบต่อป่าไม้ในระดับต่ำ สามารถกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ได้อีก 40 ตันต่อปี ตามรายงานของ Roe และคณะ100 MT ตาม NAS และ 250 MT ใน Fargione และคณะ การวิเคราะห์.

ในขณะที่ทีม Fargione นั้นแข็งแกร่งที่สุดในการแก้ปัญหาป่าไม้ Roe และคณะ มองเห็นศักยภาพสูงสุดของ CDR ทางการเกษตร หมวดหมู่นี้สามารถปรับปรุงได้โดยใช้แนวทางปฏิบัติด้านเกษตรกรรมแบบปฏิรูป เช่น การปลูกพืชคลุมดิน การทำฟาร์มแบบไม่ใช้ไถ วนเกษตร (การรวมต้นไม้และพุ่มไม้เข้าไปในฟาร์ม) การใช้ปุ๋ยหมักและถ่านไบโอชาร์ และการเล็มหญ้าแบบหมุนเวียนบนทุ่งหญ้า NAS และ Fargione และคณะ ประมาณการว่าหากดำเนินการในสหรัฐอเมริกา แนวทางปฏิบัติเหล่านี้สามารถบรรลุ CDR เพิ่มเติม 250 ถึง 350 ตันต่อปีโดยน้อยกว่า 100 ดอลลาร์ต่อตัน

ไข่ และคณะ สรุปว่าถ่านไบโอชาร์ (สารคล้ายถ่านที่ผลิตขึ้นจากการเผาวัสดุอินทรีย์จากวัตถุดิบทางการเกษตรและป่าไม้) เพียงแห่งเดียวในสหรัฐอเมริกาสามารถบรรลุ CDR 260 ตันต่อปี การศึกษายังคาดการณ์อีกด้วยว่าการเปลี่ยนไปใช้แนวทางปฏิบัติในการเล็มหญ้าที่มีแรงกระแทกต่ำในทุ่งหญ้าที่มีการจัดการสามารถบรรลุ CDR อีก 146 ตัน บวกกับอีก 76 ตันจากวนเกษตรและ 65 ตันจากการปลูกพืชคลุมดินและการทำฟาร์มที่ไม่มีไถ เกี่ยวกับ biochar ทีมงานของ Fargione ตั้งข้อสังเกตว่า “การนำไปใช้ในปัจจุบันมีเพียงเล็กน้อยเนื่องจากอุปสรรคทางวัฒนธรรม เทคโนโลยี และต้นทุนที่หลากหลาย” การพัฒนาสิ่งอำนวยความสะดวกเพื่อผลิตทั้งถ่านไบโอชาร์และเชื้อเพลิงชีวภาพอาจช่วยให้เอาชนะอุปสรรคเหล่านี้ได้

ความท้าทายด้านพลังงานชีวภาพและ CDR ตามธรรมชาติ

พลังงานชีวภาพที่มีการดักจับและกักเก็บคาร์บอน (BECCS) เป็นอีกทางเลือกหนึ่งในการแก้ปัญหาตามธรรมชาติ กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการเผาขยะชีวภาพให้เป็นพลังงาน (จากการเกษตร ป่าไม้ และเทศบาล) หรือจากพืชผลที่ปลูกตามวัตถุประสงค์ เช่น ข้าวโพดที่สามารถใช้เป็นวัตถุดิบ จากนั้นจับและเก็บคาร์บอนจากปล่องควัน BECCS เป็นวิธีการแก้ปัญหาที่ชื่นชอบของผู้สร้างแบบจำลองสภาพภูมิอากาศเพราะสามารถแทนที่พลังงานเชื้อเพลิงฟอสซิลและยังบรรลุ CDR เนื่องจากคาร์บอนที่จับได้นั้นถูกกำจัดออกจากชั้นบรรยากาศโดยพืช ต่างจากการดักจับคาร์บอนจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลซึ่งควรเป็นคาร์บอนที่เป็นกลางได้ดีที่สุด

รายงานของ NAS คาดการณ์ว่า BECCS สามารถบรรลุ CDR ได้ประมาณ 4 GT ต่อปีทั่วโลก และ 500 MT ในสหรัฐอเมริกาด้วยราคาต่ำกว่า 100 ดอลลาร์ต่อตัน การศึกษา Roe ทำให้จำนวนทั่วโลกอยู่ที่ 2.5 GT ถ้า BECCS สามารถเปลี่ยนการผลิตพลังงานจากเชื้อเพลิงฟอสซิลได้อย่างกว้างขวาง แต่จนถึงขณะนี้ BECCS ได้ดำเนินการในโรงงานเพียงแห่งเดียว ส่วนหนึ่งเป็นเพราะการเผาพืชผักมีประสิทธิภาพเพียงครึ่งเดียวของการเผาไหม้ถ่านหิน และเนื่องจากเทคโนโลยีการดักจับคาร์บอนทำให้เกิดค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม โรงไฟฟ้าชีวมวลจึงไม่นำมาใช้

ความพร้อมใช้งานของที่ดินก่อให้เกิดความท้าทายอีกประการสำหรับโซลูชัน CDR ตามธรรมชาติจำนวนมาก สำหรับพลังงานชีวภาพ การรวบรวมขยะชีวภาพอย่างเพียงพอเป็นเรื่องยากในเชิงลอจิสติกส์ และการอุทิศพื้นที่เกษตรกรรมที่เหมาะสมให้กับการปลูกพืชผลเพื่อนำไปเผาเป็นพลังงานจะช่วยลดพื้นที่สำหรับปลูกพืชเป็นอาหาร การอุทิศที่ดินเพื่อการปลูกป่าทำให้เกิดอุปสรรคในการแข่งขันที่ดินเช่นเดียวกัน

ความคงอยู่ของการจัดเก็บคาร์บอนก่อให้เกิดความท้าทายอีกประการหนึ่ง คาร์บอนที่จับได้ในดินโดยวิธีปฏิบัติทางการเกษตรแบบปฏิรูปแล้วสามารถถูกปล่อยกลับคืนสู่บรรยากาศได้ในภายหลังหากวิธีปฏิบัติทางการเกษตรเปลี่ยนไป CDR ของป่าไม้สามารถย้อนกลับได้เช่นเดียวกันหากต้นไม้ถูกฆ่าตาย ตัวอย่างเช่นโดยไฟป่าที่เลวร้ายจากสภาพอากาศหรือโดยการระบาดของแมลงเต่าทอง นักวิทยาศาสตร์จากสถาบันทรัพยากรโลกประเมินเมื่อไม่นานนี้ว่าป่าไม้ทั่วโลกลดลง 62 ล้านเอเคอร์ในปี 2564 ซึ่งรวมถึงป่าเขตร้อนเก่าแก่ที่มีการเจริญเติบโต 9 ล้านเอเคอร์ ซึ่งปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 2.5 GT ซึ่งประมาณ 17% ของป่าทั้งหมดถูกไฟป่าเผา

CDR เทคโนโลยีและมหาสมุทร

การดักจับอากาศโดยตรงที่ใช้เทคโนโลยี (DAC) สามารถคงอยู่ถาวรได้อย่างน่าเชื่อถือมากขึ้น หากคาร์บอนถูกเก็บไว้ในชั้นหินทางธรณีวิทยาที่เสถียร กระบวนการ DAC โดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับการใช้พัดลมเพื่อเป่าลมผ่านตัวกรองที่สามารถดักจับคาร์บอนได้ แต่ใช้พลังงานมากและมีราคาแพงในปัจจุบัน

Climeworks มีเครื่อง DAC เชิงพาณิชย์เพียงเครื่องเดียวในไอซ์แลนด์ โดยสามารถดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้เพียง 4,000 ตันต่อปี โดยมีราคารายงานอยู่ที่ 600 ดอลลาร์ต่อตัน IPCC คาดการณ์ว่าการดักจับอากาศโดยตรงสามารถบรรลุ CDR ได้ 5 ถึง 40 GT ต่อปีทั่วโลก แต่แนวทางดังกล่าวต้องเผชิญกับอุปสรรคสำคัญ เช่น ค่าใช้จ่ายที่สูงในปัจจุบันและความพร้อมของพลังงานสะอาดเพิ่มเติมสำหรับการทำงานของพัดลม

นอกจากนี้ยังมีกระบวนการ CDR ในมหาสมุทรอีกจำนวนหนึ่งที่อาจเกิดขึ้น ตัวอย่างเช่น การปฏิสนธิธาตุเหล็กอาจช่วยเพิ่มการเจริญเติบโตของแพลงก์ตอนพืช ซึ่งสามารถดึงคาร์บอนจากชั้นบรรยากาศได้ การทำฟาร์มสาหร่ายทะเลขนาดใหญ่สามารถบรรลุจุดจบที่คล้ายคลึงกัน แต่ประสิทธิภาพของ CDR ของวิธีการเหล่านี้ยังคงไม่แน่นอน เช่นเดียวกับผลกระทบต่อระบบนิเวศทางทะเลในท้องถิ่น รายงาน NAS ปี 2021 แนะนำให้ทำการวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับโซลูชัน CDR ของมหาสมุทรที่เสนอ

การเปรียบเทียบอ่างอาบน้ำ

ชั้นบรรยากาศของโลกเปรียบได้กับอ่างอาบน้ำที่ใกล้จะล้น ปริมาณน้ำที่อ่างสามารถเก็บได้แสดงถึงงบประมาณคาร์บอนเป้าหมายของข้อตกลงปารีส faucet หมายถึงการปล่อยมลพิษของมนุษย์ และ CDR คือการระบาย ระดับน้ำอยู่ในระดับสูงมากจนต้องหลีกเลี่ยงความเสียหายจากน้ำล้น ทั้งต้องหมุนก๊อกน้ำและเปิดท่อระบายน้ำโดยเร็วที่สุด ไม่สามารถทำคนเดียวได้เร็วพอที่จะหลีกเลี่ยงน้ำล้น

(เครดิต: M. May / Helmholtz-Zentrum Berlin)

โซลูชั่น CDR จากธรรมชาติสามารถกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ได้ 10 GT ต่อปีทั่วโลกในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า โดย 10% ของทั้งหมดนั้นสามารถทำได้โดยสหรัฐฯ แต่อาจถึงเพียงครึ่งเดียวของระดับดังกล่าว เนื่องจากข้อจำกัดในทางปฏิบัติต่างๆ เช่น ความพร้อมใช้ที่ดินและการเมือง การบรรลุเป้าหมาย CDR ที่ประมาณ 10 GT ต่อปีภายในปี 2050 จึงจำเป็นต้องมีการพัฒนาเทคนิค CDR ใหม่ๆ จำนวนมาก เช่น การดักจับอากาศโดยตรง เช่นเดียวกับเป้าหมายของ Frontier Fund

แต่ผู้สนับสนุนควรเตือนว่าความพยายามของ CDR ไม่ควรเบี่ยงเบนหรือเบี่ยงเบนทรัพยากรจากความพยายามในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก ระดับน้ำในอ่างจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จนกว่าก๊อกน้ำจะปิด และตอนนี้ก็เปิดเต็มที่

(Visited 1 times, 1 visits today)

Be the first to comment

Leave a comment

Your email address will not be published.


*