Метан — необычный агент потепления. В отличие от углекислого газа, который сохраняется в атмосфере тысячи лет, природные силы удаляют метан примерно за десять лет, в основном, когда он вступает в реакцию с другими молекулами в воздухе. Но за то короткое время, что метан находится в атмосфере, он значительно превосходит свой объем, оказывая за 20 лет в 80 раз больший эффект потепления, чем углекислый газ. По некоторым оценкам, на сегодняшний день на его долю приходится треть антропогенного потепления, хотя ему уделяется гораздо меньше внимания. Кроме того, как известно, трудно отследить, откуда берется данный газ. Часть метана содержится в подземных ловушках, а затем высвобождается из них в ходе образования естественных трещин или при бурении скважин в поисках нефти — или самого метана под более благозвучным названием «природный газ». Но он также может быть создан впервые микробами там, где много биомассы и мало кислорода: на рисовых полях, свалках, водно-болотных угодьях или в пищеварительном тракте коров.За последние несколько лет концентрация метана в атмосфере резко возросла, что озадачило и встревожило климатологов. По данным Национального управления океанических и атмосферных исследований, измерения в 2021 году покажут самый большой рост с тех пор, как ученые начали постоянно измерять концентрацию этого газа. (Это всплеск или устойчивый рост, вызванный определенными источниками выбросов? Или, возможно, что-то еще изменилось в коктейле атмосферных газов, так что метан разрушается менее охотно, чем раньше? «Я не знаю — вот честный ответ», — говорит Роб Джексон (Rob Jackson), климатолог, изучающий метан в Стэнфордском университете. «Рост концентрации пугает. И если это будет продолжаться, то это ужасная новость».Очевидно, что первоочередной задачей мирового сообщества должно стать сокращение выбросов метана, добавляет Джексон. Иногда это так просто — повернуть винт на вентиле прохудившегося трубопровода или заглушить заброшенную газовую скважину. Но у этой точечной стратегии есть свои пределы. Что касается CO2, то вычислить так называемого «главного эмитента» так же просто, как просканировать горизонт в поисках дымовых труб угольных электростанций. Но сопоставимые источники выбросов метана часто более эпизодичны — утечка из трубопровода здесь, шлейф на свалке там — игра в «крестики-нолики» для экологических наблюдателей, ограниченных в возможностях наблюдения. Подотчетность также сложна: выбросы метана конкретным стадом коров не могут быть измерены так же последовательно, как выбросы CO2, извергаемые автострадой, заполненной автомобилями.Естественные выбросы, которые, по оценкам, составляют около 40 процентов от общей суммы выбросов метана, еще более проблематичны, и они, вероятно, будут ускоряться по мере потепления климата, отчасти за счет активизации микробов, выделяющих газ, которые живут в вечной мерзлоте или под морским льдом. «Проблема с естественными выбросами заключается в том, что мы мало что можем с ними сделать», — говорит Джексон. «Трудно оценить выбросы Чесапикского залива или, что еще страшнее, измерить, что произойдет, если Арктика начнет таять. Это значит выпустить джинна из бутылки, и вернуть его обратно невозможно».Поэтому, возможно, считают Джексон и другие ученые, пришло время подумать об удалении метана из атмосферы в дополнение к сокращению новых выбросов. Эта идея гораздо более продвинута в отношении углекислого газа — и, возможно, не без оснований, учитывая, что CO2 является основной причиной потепления и что человечество будет жить с сегодняшними выбросами CO2 в течение тысяч лет. Но в случае с метаном, как утверждают его сторонники, есть основания для быстрых действий — шанс вернуться к доиндустриальному уровню в течение десятилетий, благодаря его короткому сроку жизни. Джексон и другие ученые утверждают, что воздействие метана на температуру хронически недооценивается, потому что текущая климатическая политика делает упор на долгосрочные температурные цели, которые выходят далеко за пределы срока жизни молекулы метана. Ценность снижения уровня метана возрастает, если учесть выгоды от предотвращения потепления сейчас.Но в этой идее кроется парадокс: по словам Джексона, метана может поступать слишком много отовсюду, чтобы сделать это только за счет сокращения выбросов. Но, может оказаться, что его не так много в воздухе, чтобы его можно было реально изъять.Обезвредить метан, в химическом смысле, относительно простая задача. Природа делает это постоянно. Метан — это один атом углерода, окруженный с четырех сторон водородом, и эти связи разрываются в процессе, называемом окислением, в котором участвуют атомы кислорода, а также энергия и химические катализаторы.Существует множество способов заставить эту химическую реакцию произойти, объясняет Рено де Рихтер (Renaud de Richter), научный консультант Methane Action, некоммерческой организации, выступающей за удаление этого газа из окружающей среды. Большая часть метана окисляется естественным образом, вступая в реакцию с атомами хлора или гидроксильными радикалами в атмосфере. Поэтому одна из идей заключается в том, чтобы распылять соли железа, возможно, с помощью грузовых кораблей, которые будут извлекать больше атомов хлора из солоноватого океанского воздуха. Эта идея проверяется исследователями из Университета Копенгагена в лабораторной газовой среде. Другая концепция, которой отдает предпочтение де Рихтер, предполагает использование тепловых башен, которые пассивно всасывают воздух и расщепляют метан посредством фотокатализа — процесса с участием солнечного света и металлических катализаторов. Но ни одна из этих идей еще не была опробована в реальном масштабе.По сравнению с этими методами, удаление метана с помощью цеолитов — это старая технология. Идея возникла в промышленности, производящей метанол — жидкое химическое вещество, которое используется в качестве антифриза, а также может быть преобразовано в различные виды топлива, например, этанол. Микробы делают это естественным образом. Находясь на морском дне, они получают немного метана из грунта внизу, немного кислорода из атмосферы наверху и производят метанол. Промышленники пытались повторить этот процесс, используя порошкообразный цеолит как своего рода "молекулярное сито", которое задерживает метан в своих порах, а затем окисляет молекулы с помощью тепла, кислорода и металлических катализаторов. Для производителей метанола проблема этой технологии заключается в том, что реакцию трудно точно контролировать. Она имеет тенденцию к чрезмерному окислению, превращая ценный метанол в углекислый газ и водяной пар. «Инженеры ломают голову над тем, как этого не допустить», — говорит Плата. Их решение заключается в том, чтобы попробовать причудливые варианты, например, попеременно заливать реакцию метаном и кислородом, хотя это делает весь процесс неэффективным.Но цель Платы — не получение метанола, а просто избавление от метана. Отсюда и ее решение: не думать об углекислом газе. «Люди пугаются, когда я это говорю», — говорит Плата. Да, это немного странно — предлагать превратить один парниковый газ в другой. Но, по ее словам, поскольку эффект CO2 значительно ниже, чем эффект потепления, его относительное влияние на климат — это «мизерный выброс» по сравнению с тем, если бы метан оставался в воздухе. В лаборатории Плата высушила смесь меди и цеолита и поместила ее в пробирку с различными смесями атмосферных газов, включая метан в разных концентрациях. «Это работает. Я скажу так. Мы можем преобразовывать низкие уровни метана», — говорит Плата. «Вопрос в том, как быстро вы сможете заставить его работать».В прошлом месяце команда Платы получила грант в размере 2 миллионов долларов от Министерства энергетики США, который позволит быстро вывести технологию из лабораторных условий. Следующий шаг — преобразование порошкообразного катализатора в фильтр на основе цеолитов, через который легче прогнать воздух, — этот процесс она сравнивает с каталитическим нейтрализатором в автомобиле. Плата хочет установить фильтры в местах, где метан концентрируется, но его недостаточно для горения — процесс, известный как сжигание, который обычно используется для избавления от метана, выделяющегося из скважин природного газа и нефти. Факельное сжигание и другие термические методы могут уничтожить метан при концентрации до 2 000 частей на миллион. Она представляет себе, что фильтрация на основе цеолитов может использоваться в менее концентрированных средах, таких как шахтные стволы или промышленные молочные фермы.Джексон, который работает в группе, занимающейся разработкой аналогичной технологии, говорит, что ему нравится технология использования цеолита, потому что она осуществляется «в пределах замкнутого пространства». В отличие от распыления химикатов в открытом воздухе с грузовых судов, легче подсчитать, сколько метана уничтожается и есть ли побочные эффекты — больше реакций, происходящих в воздухе и производящих побочные продукты, которые вам, возможно, не нужны. Но он признает, что «цеолиты — это не волшебство». Среди основных проблем — получение материала, который позволяет пропускать через себя как можно больше воздуха, и снижение температуры реакций — и все это в целях экономии энергии. (Хотя лабораторный процесс Плата и является улучшением по сравнению с другими методами, он лучше всего работает при температуре 300 градусов Цельсия).Но Джексон считает, что концепция уже близка к жизнеспособности для применения в местах, где нет подходящей технологии для уничтожения или сокращения больших объемов выбросов метана. Со временем, говорит Джексон, идея предполагает снижение концентрации метана, который может быть отфильтрован, примерно до 2 частей на миллион — фонового уровня этого газа в атмосфере.Добиться этого будет непросто, говорит Клаус Лакнер (Klaus Lackner), геофизик из Университета штата Аризона и пионер в области технологии улавливания CO2. Лакнер считает, что проблемы удаления любого из обоих газов из атмосферы схожи, но, по его мнению, гораздо более сложны для масштабирования в случае с метаном. Концентрация метана в атмосфере относительно низкая — CO2, для сравнения, составляет 412 частей на миллион — и, по его словам, будет практически невозможно пропустить достаточное количество воздуха через достаточное количество фильтров, чтобы уловить стоящее значение. Более того, даже если бы это было возможно, «для того, чтобы что-то изменить, нужно очень много извлечь», потому что природные процессы могут компенсировать искусственно удаленный метан в глобальном масштабе. Океаны выделяют немного больше, микробы — немного меньше. «Нужно быть таким же большим, как природа», — говорит он.Препятствием для того, чтобы стать таким же большим, как природа, является потенциальная стоимость. Потребуется либо огромное количество пассивных установок, чтобы переработать достаточное количество воздуха в атмосфере для снижения общей концентрации, либо энергоемкие вентиляторы, которые «едва доступны» даже для улавливания CO2. (По одной из оценок, человечеству потребуется построить около 10 000 установок прямого улавливания воздуха к концу века, чтобы реально снизить уровень CO2). Но, добавляет он, полезно продолжать изучать различные стратегии. «В этом смысле можно сказать, что у нас будет страховой полис», — говорит Лакнер, — особенно если выбросы метана начнут выходить из-под контроля, например, если потепление Арктики вызовет резкий выброс этого газа.Джексон признает наличие проблем, и что сокращение выбросов метана, а также CO2 является приоритетом номер один. Это означает ужесточение правил для эмитентов и совершенствование системы наблюдения для определения мест утечки газа. В настоящее время «неясно, кто будет платить» за удаление метана, говорит он, даже в тех случаях, когда технология будет размещена на предприятиях с высоким уровнем выбросов, например, на молочной ферме или угольной шахте.Но ситуация может измениться, добавляет он. Идея удаления метана привлекает все больше внимания, включая анализ различных технологий в докладе Межправительственной группы экспертов по изменению климата за 2021 год. Он также указывает на недавнее подписание более чем 100 странами Глобального обязательства по метановому загрязнению — усилия США и ЕС по сокращению выбросов на 30 процентов по сравнению с уровнем 2020 года к 2030 году. Это может побудить страны рассмотреть более строгие правила для предприятий, производящих метан, и, возможно, придать большую стоимость углеродному эквиваленту выбросов метана, что приведет к созданию стимулов для удаления выбросов или введению налогов на выбросы. По словам Джексона, суть в том, что мы должны сделать все возможное, чтобы остановить потепление уже сейчас: «Метан — самый сильный рычаг, который у нас есть для этого».Перевод: Серега Махно

Аналог Ноткоин - TapSwap Получай Бесплатные Монеты

Подробнее читайте на chaskor.ru