Ключ управления орошением для производства биоэнергии для смягчения последствий изменения климата

Ключ управления орошением для производства биоэнергии для смягчения последствий изменения климата
Ключ управления орошением для производства биоэнергии для смягчения последствий изменения климата

Чтобы избежать значительного увеличения нехватки воды, плантации биомассы для производства энергии нуждаются в устойчивом управлении водными ресурсами, показывает новое исследование. Биоэнергетика часто считается одним из вариантов сокращения выбросов парниковых газов для достижения климатических целей Парижа, особенно в сочетании с улавливанием CO2 с электростанций, работающих на биомассе, и его хранением под землей. Тем не менее, выращивание крупномасштабных биоэнергетических плантаций по всему миру требует не только земли, но и значительного количества пресной воды для орошения, что может противоречить соблюдению планетарных границ Земли. В своих наиболее подробных на сегодняшний день компьютерных симуляциях ученые подсчитали, какой дополнительный водный стресс может возникнуть у людей во всем мире при сценарии обычного орошения и устойчивого использования пресной воды.

«По данным нашего компьютера, орошение будущих плантаций биомассы для производства энергии без устойчивого управления водными ресурсами в сочетании с ростом населения может удвоить как глобальную площадь, так и количество людей, испытывающих острую нехватку воды, к концу века. моделирования», - говорит ведущий автор Фабиан Стенцель из Потсдамского института исследований воздействия на климат (PIK), разработавший идею исследования в Летней программе молодых ученых Международного института прикладного системного анализа (IIASA). «Тем не менее, устойчивое управление водными ресурсами могло бы почти вдвое снизить дополнительную нагрузку на водные ресурсы по сравнению с другим проанализированным сценарием сильного изменения климата, не смягченного за счет производства биоэнергии».

Необходимо как политическое регулирование, так и улучшения на фермах

«Устойчивое управление водными ресурсами означает как политическое регулирование - например, схемы ценообразования или распределения воды - для сокращения количества воды, забираемой из рек, так и улучшения на фермах для более эффективного использования воды», - говорит соавтор. -автор Сильвия Трамберенд из IIASA. Это могут быть цистерны для сбора дождевой воды или мульчирование для уменьшения испарения. «Более того, устойчивое управление водными ресурсами включает в себя сохранение надежных речных стоков для обеспечения ненарушенных экосистем в реках и вдоль них. Управление реками вверх и вниз по течению может фактически потребовать международного сотрудничества, требующего более трансграничного управления реками, а также между различными водопользователями - это предстоит решить задачу комплексного управления водными ресурсами».

В значительной степени не смягченное глобальное потепление вместе с ростом населения увеличило бы число людей, испытывающих нехватку воды, примерно на 80% в моделировании. Расширенное использование биоэнергии с улавливанием и хранением углерода может ограничить изменение климата: когда растения растут, они поглощают CO2 из воздуха и встраивают его в свои стволы, ветки и листья. Если эту биомассу сжигать на электростанциях, а CO2 улавливать из выхлопных газов и хранить под землей (улавливание и хранение углерода, короче говоря, CCS), это может в конечном итоге помочь уменьшить количество парниковых газов. газы в нашей атмосфере - ученые называют это «отрицательными выбросами».

Во многих сценариях они рассматриваются как необходимые для достижения амбициозных целей по смягчению последствий изменения климата, если прямое сокращение выбросов происходит слишком медленно, и для балансировки любых оставшихся выбросов парниковых газов, которые трудно или невозможно сократить, например, потенциально в авиации, в некоторых видах промышленности или в животноводстве.

Нехватка воды остается огромной проблемой

Согласно существующим сценариям, плантации биомассы могут увеличиться на 6 миллионов квадратных километров, если глобальное потепление будет ограничено 1,5 градусами Цельсия к концу века, более амбициозной из двух температурных целей Парижское соглашение», - говорит соавтор Дитер Гертен из ПИК.«Мы используем эти входные данные сценария для запуска симуляций в нашей глобальной модели растительного и водного баланса с высоким разрешением, чтобы изучить последствия для пресной воды. В то время как значительное орошение, подразумеваемое в сценарии биоэнергетики плюс УХУ, включая рост населения, предполагает 100-процентное увеличение числа людей, столкнувшихся с водный стресс в сочетании с устойчивым управлением водными ресурсами снижает этот показатель до 60%. Это, конечно, все еще рост, поэтому на столе переговоров стоят сложные компромиссы».

Регионы, которые уже сегодня страдают от нехватки воды, больше всего пострадают от сценария изменения климата, например, Средиземноморье, Ближний Восток, северо-восток Китая, Юго-Восточная и южная часть Западной Африки. В сценарии «биоэнергетика плюс УХУ» без устойчивого управления водными ресурсами высокий дефицит воды распространяется на некоторые регионы, не затронутые в других отношениях, такие как восток Бразилии и значительные части Африки к югу от Сахары. Здесь в анализируемом сценарии предполагается, что большие площади плантаций биомассы нуждаются в орошении.

Цели устойчивого развития и планетарные границы должны быть приняты во внимание

Смягчение последствий изменения климата является одной из Целей в области устойчивого развития (ЦУР), которую мир согласился достичь. Связь между водой, энергией и окружающей средой, изученная в этом исследовании, подчеркивает, что пути к устойчивости должны учитывать все затрагиваемые ЦУР.

«Цифры показывают, что в любом случае устойчивое управление водными ресурсами является проблемой, требующей срочного решения», - говорит соавтор Вольфганг Лухт, глава исследовательского отдела ПИК по анализу систем Земли. «Это новое исследование подтверждает, что меры, рассматриваемые в настоящее время для стабилизации нашего климата, в данном случае биоэнергетика плюс УХУ, должны учитывать ряд дополнительных аспектов нашей земной системы - одним из них является круговорот воды. Необходимо тщательно взвесить риски и компромиссы. перед запуском крупномасштабной политики, которая устанавливает рынки биомассы и инфраструктуру. Концепция планетарных границ рассматривает всю систему Земли, включая климат, но не ограничиваясь ею. В частности, необходимо признать целостность нашей биосферы, чтобы защитить безопасное рабочее пространство для человечества».