Маршия Бьорнеруд - Осознание времени. Прошлое и будущее Земли глазами геолога

К сожалению, осадочная летопись, имеющая разрешение порядка нескольких тысячелетий, не позволяет точно определить, как именно произошло насыщение атмосферы углеродом в ходе ПЭТМ: почти мгновенно, в результате выброса метана с морского дна, или же постепенно, в результате длительного (на протяжении тысячи лет) горения угля или торфа. Это различие представляет не только научный интерес. Если знаменатель в скорости выброса углерода в ходе ПЭТМ равен году, это дает нам возможность цепляться за утешительную мысль о том, что Земле уже приходилось переживать нечто похожее на антропогенную эмиссию. Но, если знаменатель составляет тысячелетия, нам придется признать, что эмиссия углерода в антропоцене является не имеющей аналогов аномалией в истории планеты.

Сегодня мы, люди, выбрасываем в атмосферу более 10 Гт углерода в год — через сжигание ископаемого топлива (основной источник эмиссии), производство цемента (сопровождающееся обжигом известняка) и уничтожение лесов, — превосходя в этом все земные вулканы более чем в 100 раз. Но нельзя ли найти способы имитировать биогеохимические циклы, чтобы выводить выбрасываемый нами углерод из атмосферы? Сегодня предлагается множество возможных стратегий, от сложных инженерных систем до прямого воспроизведения природных процессов. Но высокотехнологичные подходы пока слишком дороги, чтобы быть осуществимыми в нынешних условиях, а низкотехнологичные не смогут быстро улучшить ситуацию; такова уж специфика нашей планеты: она любит неспешные геологические процессы.

Последние годы американская угольная промышленность усиленно продвигает оксюморонную идею «чистого угля», в основе которой лежит маловероятный сценарий, согласно которому на всех угольных электростанциях страны могут быть установлены эффективные системы УХУ — улавливания и хранения углекислого газа (Сarbon capture and sequestration, CCS). Технологически это вполне осуществимо; система включает захват CO 2, выделяемого при сжигании угля, сжатие газа под высоким давлением и его закачивание в пористые породы глубоко под землей, в идеале — под электростанцией или рядом с ней (если позволяют геологические условия). Для электростанций, расположенных вблизи побережья, предлагается хранить уловленный CO 2в глубоководных отложениях на морском дне, но это рискованная схема, поскольку подкисление (повышение кислотности) океана является одним из главных негативных последствий повышения концентрации СО 2, на борьбу с которым направлены технологии УХУ.

В начале 2000-х гг. казалось возможным, что достаточно мощные экономические стимулы, такие как налог на выбросы углерода или система квот и торговли квотами на выбросы, подтолкнут широкомасштабное внедрение технологий УХУ, но этим надеждам было не суждено сбыться из-за появления технологий добычи сланцевого газа посредством горизонтального бурения и гидроразрыва пластов. Резкое падение цен на энергоносители, а также более низкий чистый выброс СО 2при сжигании природного газа по сравнению с углем погасили импульс зарождающегося движения по внедрению УХУ. (Хотя природный газ действительно выделяет примерно на 50 % меньше СО 2на единицу произведенной энергии, его нельзя назвать действительно «экологически чистым топливом», как это утверждают представители газовой промышленности; здесь следует учитывать и факт значительных утечек метана из плохо запечатанных скважин и некачественно обслуживаемых газопроводов.) [103] Союз обеспокоенных ученых, «Влияние природного газа на экологию»; https://www.ucsusa.org/clean-energy/coal-and-other-fossil-fuels/environmental-impacts-of-natural-gas Работающие на газе электростанции также могут использовать системы УХУ, но стоимость строительства таких электростанций будет вдвое выше обычной, а себестоимость улавливания CO 2, которая определяет нижнюю планку для эффективного налога на выбросы углерода или их рыночной стоимости, будет составлять примерно $70 за тонну, без учета транспортировки и хранения [104] Ruben, E., Davidson, J., and Herzog, H., 2015. The cost of CO 2 capture andstorage. International Journal of Greenhouse Gas Control . doi:10.1016/j.ijggc.2015.05.018 . Таким образом, при нынешнем экономическом и политическом климате использование таких технологий представляется крайне маловероятным.

Но даже если бы технологии улавливания и хранения углекислого газа были экономически жизнеспособными, они вряд ли стали бы панацеей. Тогда как прямые выбросы CO 2электростанциями действительно можно было бы сократить на 80–90 %, сам по себе процесс УХУ требует значительных энергозатрат, и эти энергозатраты возрастают еще больше, если хранение уловленного CO 2нельзя обеспечить на месте и требуется его транспортировка. Наконец, закачка CO 2в глубокие геологические «резервуары» также сопряжена с определенными проблемами. Породы-коллекторы должны быть достаточно пористыми, чтобы удерживать большое количество сжатого газа, но недостаточно проницаемыми, чтобы не позволить ему просачиваться наружу, — а это все равно что желание иметь общительного и разговорчивого друга, который умеет надежно хранить ваши секреты. Кроме того, многократная закачка в глубинные пласты жидкости под высоким давлением, будь то сжиженный СО 2или вода с химикатами для гидроразрыва пластов, может спровоцировать непреднамеренный побочный эффект — землетрясения, которые могут нарушить целостность резервуара углекислого газа и выпустить его на поверхность.