Czy zmiana klimatu zapowiada się na gorsze ? Wprowadzenie do klinów stabilizacyjnych

Podczas nauczania o zmianie klimatu, studenci i społeczeństwo mogą łatwo się zniechęcić: gdy globalna katastrofa jest nieuchronna, po co nawet dyskutować o jej zapobiegnięciu ? Lecz nie powinni wątpić: istnieją sposoby by rozprawić się z jednym z najważniejszych czynników wchodzących w skład zmiany klimatu: dwutlenkiem węgla (CO₂). W tym artykule, zbliżamy się do idei dwóch przodujących badaczy klimatu (Pacala & Socolow, 2004; Socolow & Pacala, 2006) o stabilizacji emisji dwutlenku węgla używając technologii już istniejących. Oferujemy zatem parę pomysłów jak użyć tego tematu w szkole.

Wyzwanie

Wykres (poniżej) pokazuje jak emisje dwutlenku węgla zwiększyły się przez ostatnie 50 lat i jakie zmiany są prognozowane (oparto w większości na zmianach w populacji) na następne 50 lat. Emisje dwutlenku węgla są obliczane jako nagromadzenie węgla który jest emitowany jako CO₂. Jeśli nie zareagujemy do 2055, przewiduje się, ze globalne roczne emisje węgla podwoją się do 14 giga ton węgla (GtC; 1 Gt = 10⁹ t).

To da poziom dwutlenku węgla w atmosferze trzy razy wyższy niż ten obserwowany przed Rewolucją Przemysłową. Nasza planeta nie miała tak wysokiego poziomu (ok. 850 ppm (części na milion)) od 30 milionów lat, i przewiduje się, że to spowoduje wzrost w średniej temperaturze powierzchni Ziemi od 1 do 5 ° C.

Czy to jest nieuniknione? Pascala i Socolow przypuszczają, że nie. Sugerują, ze powinniśmy utrzymać emisje dwutlenku węgla na ich obecnych poziomach 7 GtC rocznie a ponieważ żadna z metod tego nie osiągnie, obmyślili ideę klinów stabilizacyjnych.

Klin reprezentuje działanie lub technologię która redukuje emisje węgla do atmosfery; redukcja zaczyna się od dnia zero, aż do okresu za 50 lat, to stanowi redukcje w przewidywalnych emisjach 1 GtC rocznie (Wykres 2).

Ponad 50 lat, całkowita liczba jednego klinu jest więc redukcją w przewidywalnych emisjach 25 GtC. Kombinacja siedmiu klinów osiągnęłaby cel Pascala i Socolow: roczne emisje 7 GtC w 2055 niż raczej przewidywane 14 GtC.

Ponieważ model zakłada rok początkowy jako 2005, jest obecnie mniej niż 50 lat by osiągnąć redukcje, ale koncepcje są nadal aktualne.

Jak możemy uratować klin?

1. Więcej wydajnych aut. Przewiduje się że w 2055, będzie 2 miliardy (2 x 10⁹) aut w użyciu, czterokrotnie więcej niż dziś. Jeśli ich roczny przebieg wynosi 16 000 km (na dzień dzisiejszy) ale spalają 4.7 l na 100 km paliwa zamiast 9.41 l na 100 km (obecna wartość), to zaoszczędziłoby jeden klin węgla.
2. Zredukowanie użycia samochodów: do 2055, przyjmując 2 miliardy aut i żadnej poprawy w ich wydajności, jeden klin mógłby zostać zachowany gdyby odległość przemierzana rocznie była zmniejszona o połowę, z 16 000 km to 8000 km.

Obie te opcje zaoszczędziłyby więcej niż jeden klin gdyby liczba aut w użyciu do 2055 została przewidziana. Na przykład, większe użycie telekomunikacji (takiej jak konferencja sieciowa i praca w domu) oraz transport publiczny zredukowałyby liczbę potrzebnych aut.

3. Więcej wydajnych budynków: większe oszczędności. Na przykład, ogólnoświatowa zamiana żarówek lampami energooszczędnymi oszczędziłaby ¼ klinu. Nawet większe oszczędności są możliwe przy ogrzewaniu i chłodzeniu. By oszczędzić cały klin, musielibyśmy zredukować emisje węgla z budynków o 25%.
4. Poprawiona efektywność elektrowni: napędzane węglem elektrownie obecnie są wydajne w około 32% i są odpowiedzialne za około 25% emisji węgla. Poprawienie wydajności elektrowni do 60%, np.: ogniwami paliwowymi lub lepszymi turbinami, oszczędziłoby połowę kinu gdyby ilość opartej na węglu elektryczności pozostała niezmieniona.

5. Dekarbonizacja elektryczności i paliw: na przykład, na jednostkę elektryczności, emisje węgla z fabryk napędzanych gazem ziemnym odpowiadają połowie tych zasilanych węglem. Jeden klin mógłby być zachowany gdyby, do 2055, 1400 GW które jest obecnie produkowane z węgla, byłyby produkowane z gazu.
6. Zwiększone użycie odnawialnych, niekopalnych źródeł energii włączając rozszczepienie jądrowe, energię elektryczną uzyskiwaną z wiatru, fotowoltaiczną oraz biopaliwa.

• Klin energii elektrycznej pozyskiwanej z wiatru wymaga farmy wiatrowej o łącznej powierzchni obszaru wielkości Niemiec.
• Klin elektryczności fotowoltaicznej potrzebowałby szeregu fotowoltaicznych płyt o łącznej powierzchni około 12 razy większej od miasta stołecznego Londyn w Wielkiej Brytanii.
• Jeden klin z pierwszej generacji biopaliw wymagałby obsadzenia obszaru wielkości Indii uprawami biopaliwowymi.

Wszystkie te opcje są oparte na obecnych technologiach, i dlatego więc niektóre z nich mogą zapewniać nawet większe oszczędności wraz z rozwojem technologii. Istnieją również opcje ochrony dla klinów oszczędności które nie wymagają nowoczesnej technologii:

7. Wylesianie: eliminacja wykarczowania pierwotnego lasu tropikalnego przez następne 50 lat zaoszczędziłaby pół klina. Dalsze pół mogłoby być zaoszczędzone gdyby 250 milionów hektarów strefy równikowej zostało ponownie zalesione, lub 400 milionów hektarów strefy umiarkowanej (obecnie obszary lasów tropikalnych i tych w strefie umiarkowanej mają odpowiednio 1500 i 700 milionów hektarów) przez 50 lat.
8. Zarządzanie glebą: przeistoczenie lasu lub naturalnej łąki w ziemię uprawną spulchnia glebę poprzez coroczną uprawę ziemi, zwiększenie szybkości rozkładu zasobu węgla i uwolnienie go z powrotem do atmosfery. Sądzi się, ze historycznie, 55 GtC (warte dwa kliny) zostały uwolnione w ten sposób. Obecnie, z całości 1600 milionów hektarów ziemi uprawnej na całym świecie, tylko 110 milionów hektarów zostaje poddanych ochronnej uprawie ziemi, przez co gleba nie jest niszczona. Przykłady ochronnej uprawy ziemi obejmują kontrole erozji gleby, sadzenie roślin strączkowych, i sadzenie ziaren bez orania. Ochronna uprawa ziemi wszystkich ziem uprawnych zaoszczędziłaby od polowy do jednego klina.

Więcej wegetarianizmu a więc zredukowanie poziomów ferm mięsnych zredukowałoby również emisje węgla (i metanu).