stringtranslate.com

Удаление углерода из биоугля

Удаление углерода из биоугля (BCR) (также называемое пирогенным улавливанием и хранением углерода ) — это технология с отрицательными выбросами. Она включает производство биоугля путем пиролиза остаточной биомассы и последующее применение биоугля в почвах или прочных материалах (например, цементе, смоле). Углекислый газ, поглощаемый растениями, используемыми для производства биоугля, при этом сохраняется в течение нескольких сотен лет, что создает поглотители углерода .

Определение

Мужчина вносит биоуголь в почву в теплице
Биоуголь, внесенный в почву в ходе исследовательских испытаний в Намибии

Термин относится к практике производства биоугля из биомассы, полученной устойчивым образом, и обеспечения его длительного хранения. Концепция использует процесс фотосинтеза , посредством которого растения удаляют CO2 из атмосферы во время своего роста. Этот углекислый газ стабилизируется в биоугле в процессе производства и впоследствии может храниться в течение нескольких сотен или тысяч лет.

Технология Biochar Carbon Removal относится к категории технологий удаления углекислого газа (CDR). [1] [2] Она считается быстро внедряемой и капиталоэффективной технологией отрицательных выбросов, идеально подходящей для небольших предприятий, таких как фермеры, а также для содействия диверсификации сельских районов в развивающихся странах. [3] [4] [5] [6] Это, среди прочего, отражено в руководящих документах инициативы Science Based Targets . [7] [8]

С научной точки зрения этот процесс часто называют пирогенным улавливанием и хранением углерода (PyCCS). [9] [10] Термин «удаление углерода из биоугля» (BCR) был впервые введен Европейским консорциумом производителей биоугля (EBI) в 2023 году [11] и с тех пор принят различными учреждениями и экспертами.

Помимо связывания углерода, применение биоугля имеет ряд других потенциальных преимуществ, таких как повышение урожайности и корневой биомассы, эффективности использования воды и микробной активности. [12]

Производство биоугля

Биоуголь производится посредством процесса пиролиза. Биомасса (например, остаточный растительный материал от ландшафтных или сельскохозяйственных процессов) измельчается до более мелких кусков и нагревается до 350–900 °C (662–1652 °F) в условиях дефицита кислорода. Это приводит к образованию твердого биоугля и побочных продуктов (бионефть, пирогаз). [13] [10] Для того чтобы максимально увеличить потенциал хранения углерода, обычно используются такие технологии биоугля, которые минимизируют сгорание и исключают потерю пирогаза в атмосферу. [9]

В условиях низкого содержания кислорода термохимическое преобразование органических материалов (включая биомассу ) производит как летучие вещества, называемые пиролитическими газами (пирогазами), так и твердые углеродистые побочные продукты, называемые биоуглем . В то время как пирогазы в основном конденсируются в жидкую бионефть , которая может использоваться в качестве источника энергии, биоуголь был предложен в качестве инструмента для связывания углерода в почве. [14]

Ожидается, что к 2028 году мировой рынок биоугля достигнет 368,85 млн долларов США. [15]

На международном уровне существует несколько добровольных стандартов, которые регулируют процесс производства биоугля и качество продукции. К ним относятся следующие (неполный список):

Потенциал удаления углерода

Глобальный охват

В процессе пиролиза образуются три основных углеродсодержащих продукта, которые впоследствии могут храниться различными способами для получения отрицательных выбросов: твердый биоуголь для различных применений, пиролитическая жидкость (бионефть), закачиваемая в истощенные хранилища ископаемой нефти, и постоянный пирогаз (в составе которого преобладают горючие газы CO, H2 и CH4 ) , который после сгорания может быть перемещен в виде CO2 в геологическое хранилище. [1]

В 2022/2023 годах удаление углерода с помощью биоугля составило 87–92% от всего объема удаленного углерода. [17]

Потенциальная степень удаления углерода с помощью биоугля является предметом текущих исследований. Используя текущие отходы от сельского хозяйства и лесной промышленности во всем мире, по оценкам, 6% мировых выбросов, что эквивалентно 3 миллиардам тонн CO 2 , можно было бы удалять ежегодно в течение 100 лет. [18] В более широком смысле, потенциал оценивается как от 0,3 до 4,9 миллиардов тонн CO 2 в год (ГтCO 2 год−1). [19]

Постоянство

Имеются данные, что биоуголь, полученный при температуре пиролиза более 600 °C (1112 °F), напоминает инертинит и, следовательно, очень стабилен. [20] [21]

Уровень, на котором фиксируется и хранится углекислый газ, зависит как от процесса производства биоугля, так и от последующего применения. При производстве в определенных условиях 97% всего органического углерода в биоугле представляет собой высокотугоплавкий углерод, т.е. углерод, который имеет почти бесконечную стабильность. Это означает, что биоуголь может иметь очень высокую постоянство с точки зрения хранения углекислого газа. [22]

Приложения

Существует несколько областей применения, в которых предполагается хранение CO2 в течение длительного периода времени:

Углеродные кредиты на основе биоугля

Технология удаления углерода из биоугля все чаще рассматривается как перспективная технология с отрицательными выбросами, подходящая для рынков компенсации и квот на выбросы углерода.

Размер рынка

Торговля кредитами BCR по-прежнему ограничена небольшим числом поставщиков и получателей кредитов. В 2022 году из 592 969 кредитов на удаление углекислого газа, купленных на добровольном углеродном рынке, 40% были основаны на проектах по удалению углерода биоуглем. [25]

Стандарты

Для целей создания углеродных кредитов существует несколько международно признанных добровольных стандартов и методологий биоугля. Они включают в себя следующее (неполный список): [26]

Несколько стандартов производства биоугля и углеродных кредитов определяют критерии допустимого сырья биомассы для удаления углерода из биоугля. Например, Европейский сертификат биоугля (EBC) содержит положительный список допустимых биомасс для производства биоугля. Этот список включает сельскохозяйственные отходы, культивируемую биомассу, отходы лесозаготовок и лесопильных заводов, отходы ландшафтной деятельности, переработанное сырье, кухонные отходы, остатки пищевой промышленности, текстиль, анаэробное сбраживание, шламы от очистки сточных вод и побочные продукты животного происхождения. [27]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Constanze Werner et al. (2018): Биогеохимический потенциал систем пиролиза биомассы для ограничения глобального потепления до 1,5 °C. Environmental Research Letters , 13(4), 044036. doi :10.1088/1748-9326/aabb0e
  2. ^ N McGlashan; M Workman; B Caldecott; N Shah (октябрь 2012 г.). «Технологии отрицательных выбросов» (PDF) . Институт Грэнтема по изменению климата . Имперский колледж Лондона. стр. 15 . Получено 13 июня 2023 г. .
  3. ^ Medium.com (2023-03-31). «Как биоуголь неожиданно стал чемпионом в борьбе с климатическим кризисом». CEEZER . Получено 2023-04-03 .
  4. ^ MA, Aparna (2023-05-16). "Биоуголь: Чудо-материал для устойчивого мира". Earth.Org . Получено 2023-10-21 .
  5. ^ Ван, Лювэй; Дэн, Цзяюй; Ян, Сяодун; Хоу, Ренджи; Хоу, Дэйи (16 января 2023 г.). «Роль биоугля в обеспечении углеродной нейтральности». Углеродные исследования . 2 (1): 2. дои : 10.1007/s44246-023-00035-7 . ISSN  2731-6696.
  6. ^ Мойя, Берта (2023-11-23). ​​«Биоуголь — мастер на все руки для удаления углерода. Вот почему». Всемирный экономический форум . Получено 2024-10-21 .{{cite web}}: CS1 maint: url-status ( ссылка )
  7. ^ "Forest, Land and Agriculture (FLAG) Guidence". Инициатива по научным целям (SBTi) . Получено 2023-05-10 .
  8. ^ Лакхерст, Карен (2022-10-05). «Биоуголь: «черное золото» для почв, на которое делают большие ставки на рынках офсетной торговли». Reuters . Получено 2023-05-10 .
  9. ^ аб Шмидт, Ганс-Петер; Анка-Кус, Андрес; Хагеманн, Николас; Вернер, Констанца; Гертен, Дитер; Лухт, Вольфганг; Камманн, Клаудия (апрель 2019 г.). «Улавливание и хранение пирогенного углерода». ГКБ Биоэнергетика . 11 (4): 573–591. дои : 10.1111/gcbb.12553 .
  10. ^ ab Werner, C; Schmidt, HP; Gerten, D; Lucht, W; Kammann, C (2018-04-01). "Биогеохимический потенциал систем пиролиза биомассы для ограничения глобального потепления до 1,5 °C". Environmental Research Letters . 13 (4): 044036. doi : 10.1088/1748-9326/aabb0e . ISSN  1748-9326.
  11. ^ "Европейский консорциум по производству биоугля на LinkedIn". www.linkedin.com . Получено 10 мая 2023 г.
  12. ^ Шмидт, Ганс-Петер; Камманн, Клаудия; Хагеманн, Николас; Лейфельд, Йенс; Бучели, Томас Д.; Санчес Монедеро, Мигель Анхель; Каюэла, Мария Луз (ноябрь 2021 г.). «Биоуголь в сельском хозяйстве - систематический обзор 26 глобальных метаанализов». ГКБ Биоэнергетика . 13 (11): 1708–1730. дои : 10.1111/gcbb.12889. hdl : 10261/263150 . ISSN  1757-1693.
  13. ^ Габхане, Джагдиш В.; Бханге, Вивек П.; Патил, Правин Д.; Банкар, Снеха Т.; Кумар, Сачин (30.06.2020). «Последние тенденции в методах производства биоугля и его применение в качестве кондиционера для здоровья почвы: обзор». SN Applied Sciences . 2 (7): 1307. doi : 10.1007/s42452-020-3121-5 . ISSN  2523-3971.
  14. ^ abc Крискуоли, Ирен; Альберти, Джорджо; Баронти, Сильвия; Фавилли, Филиппо; Мартинес, Кристина; Кальцолари, Костанца; Пушедду, Эмануэла; Румпель, Корнелия; Виола, Роберто (10 марта 2014 г.). «Секвестрация углерода и плодородие после столетнего внесения древесного угля в почву». ПЛОС ОДИН . 9 (3): е91114. Бибкод : 2014PLoSO...991114C. дои : 10.1371/journal.pone.0091114 . ISSN  1932-6203. ПМЦ 3948733 . ПМИД  24614647. 
  15. ^ ab Kurniawan, Tonni Agustiono; Othman, Mohd Hafiz Dzarfan; Liang, Xue; Goh, Hui Hwang; Gikas, Petros; Chong, Kok-Keong; Chew, Kit Wayne (апрель 2023 г.). «Проблемы и возможности использования биоугля для содействия экономике замкнутого цикла и углеродной нейтральности». Журнал управления окружающей средой . 332 : 117429. doi : 10.1016/j.jenvman.2023.117429.
  16. ^ "Руководства и документы EBC и WBC". www.european-biochar.org . Получено 2023-09-26 .
  17. ^ "cdr.fyi". www.cdr.fyi . Получено 2023-12-10 .
  18. ^ Лефевр, Дэвид; Фаузи, Самер; Акийе, Камила А.; Осман, Ахмед И.; Дрейпер, Кэтлин Т.; Трабольд, Томас А. (2023-10-11). «Остатки биомассы для удаления углекислого газа: количественная оценка глобального воздействия биоугля». Biochar . 5 (1): 65. doi : 10.1007/s42773-023-00258-2 . ISSN  2524-7867.
  19. ^ Роу, Стефани; Штрек, Шарлотта; Оберштайнер, Майкл; Франк, Стефан; Гриском, Бронсон; Друэ, Лоран; Фрико, Оливер; Густи, Микола; Харрис, Нэнси; Хасегава, Томоко; Хаусфатер, Зик; Хавлик, Петр; Хаус, Джо; Набуурс, Герт-Ян; Попп, Александр (ноябрь 2019 г.). «Вклад земельного сектора в потепление мира на 1,5 °C». Nature Climate Change . 9 (11): 817–828. doi :10.1038/s41558-019-0591-9. hdl : 2164/14119 . ISSN  1758-6798.
  20. ^ Саней, Хамед; Рудра, Арка; Пшисвитт, Зия Мёллер Молтесен; Кустед, Софи; Синдлев, Марко Бенхеттаб; Чжэн, Сяовэй; Нильсен, Сорен Бом; Петерсен, Хенрик Ингерманн (9 декабря 2023 г.). «Оценка постоянства биочара: инертинитный эталон». Международный журнал угольной геологии : 104409. doi : 10.1016/j.coal.2023.104409 . ISSN  0166-5162.
  21. ^ Саней, Хамед; Петерсен, Хенрик Ингерманн (2023-02-22). Постоянство углерода в биоугле; урок, извлеченный из геологически сохранившегося древесного угля в углеродистых породах (Отчет). Встречи «Коперника».
  22. ^ Петерсен, HI; Лассен, Л.; Рудра, А.; Нгуен, Л.Х.; До, ПТМ; Саней, Х. (2023-04-04). "Углеродная стабильность и морфотипический состав биоугля из сырья в дельте Меконга, Вьетнам". Международный журнал угольной геологии : 104233. doi : 10.1016/j.coal.2023.104233 . ISSN  0166-5162.
  23. ^ Циммерман, Эндрю; Гао, Бин (2013-02-21), «Устойчивость биоугля в окружающей среде», Биоуголь и почвенная биота , CRC Press, стр. 1–40, doi :10.1201/b14585-2, ISBN 9781466576483
  24. ^ Шмидт, Ганс-Петер; Анка-Кус, Андрес; Хагеманн, Николас; Вернер, Констанца; Гертен, Дитер; Лухт, Вольфганг; Камманн, Клаудия (2018). «Улавливание и хранение пирогенного углерода». ГКБ Биоэнергетика . 11 (4): 573–591. дои : 10.1111/gcbb.12553 . ISSN  1757-1707.
  25. ^ CDR.fyi (2023-01-04). "CDR.fyi 2022 Year in Review". CDR-fyi . Получено 2023-04-03 .
  26. ^ «Как биоуголь неожиданно стал чемпионом в борьбе с климатическим кризисом». www.ceezer.earth . Получено 26.09.2023 .
  27. ^ EBC (2023) Положительный список разрешенных биомасс для производства биоугля. производство биоугля. https://www.european-biochar.org/media/doc/2/positive-list_en_v10_3.pdf.

Внешние ссылки

Видео