Что такое углеродный след и кто его оставляет?
Углеродный след — главная причина глобального потепления. Так называют объем парниковых газов, который появился при изготовлении какого-то продукта или после проведения массового мероприятия. Его может произвести как большое предприятие, так и отдельный человек. Расскажем, из чего формируется мировой углеродный след и как его уменьшают.
Самый простой способ увидеть углеродный след — посмотреть на старенький дизельный автомобиль. Он едет, буквально оставляя за собой облака едкого дыма, который наполняет атмосферу вредными веществами и парниковыми газами. Впрочем, не все так просто. Каждая деталь в корпусе машины — от двигателя до самого маленького винтика под приборной доской — тоже внесла свою лепту в нарушение углеродного баланса планеты. Ведь сначала для ее изготовления добыли необходимый материал, доставили его на обрабатывающее производство, а затем на автозавод. На самом деле слагаемых гораздо больше, и при желании цепочку можно продлевать очень долго.
Один час стриминга в среднем приводит к выбросу 36 г в CO₂э
Фото: © Gorodenkoff / Shutterstock / FOTODOM
То же касается и устройства, с которого вы читаете этот текст, надетой на вас одежды, продуктов питания, косметики, мебели, дорог, зданий и в первую очередь энергоресурсов — да почти всего, что нас окружает и сделано человеком. Практически любое производство требует энергии, материалов, инструментов. Сколотили скворечник в полной уверенности в его экологичности? Не заблуждайтесь — углеродный след тянется за досками, молотком и гвоздями.
Способствуют глобальному потеплению и массовые события. Например, для Олимпийских игр в Сочи выбросы парниковых газов оценили в 360 тыс. тCO₂э (тонн в CO₂-эквиваленте). Из них около 60 % пришлось на строительство спортивных объектов и другой инфраструктуры, 30 % — на энергоснабжение и транспорт, оставшиеся выбросы поделили между собой другие источники, включая отходы. При этом Игры–2014 еще до начала признали углеродно нейтральными, потому что всю эмиссию парниковых газов покрыл американский химический гигант Dow — официальный партнер МОК. Об углеродной нейтральности и о том, как она работает, мы уже рассказывали.
Что такое углеродная нейтральность?
ЧитатьЦена прогресса
Технически свой углеродный след оставляли даже далекие предки Homo sapiens, разводя первые костры для приготовления еды или обогрева жилищ. Однако тысячелетиями антропогенное воздействие в масштабах планеты было столь незначительным, что им можно пренебречь. Все изменилось около 200 лет назад, когда началась промышленная революция — массовый переход от ручного труда к машинному. Трубы заводов устремились в небо, а люди — в города. На смену аграрному обществу пришло индустриальное, и научно-технический прогресс постепенно начал преображать планету. К середине XIX века влияние человека на климат стало пусть едва, но уже ощутимо. Именно 1850 год, когда воздух в среднем по Земле не прогревался выше +14 °C, послужил точкой отсчета для постановки главной цели Парижского соглашения — удержать повышение среднегодовой температуры в пределах 1,5 °C или хотя бы 2 °C.
Красным отмечен рост выбросов парниковых газов от ископаемого топлива и промышленности, синим — вклад землепользования, изменений в землепользовании и лесного хозяйства (ЗИЗЛХ), по данным Международной группы экспертов по изучению климата (доклад 2022 года)
Изображение: © EPA
Что такое Парижское соглашение по климату?
В 2015 году на Глобальном климатическом саммите в Париже было подготовлено историческое соглашение, которое впоследствии подписали и ратифицировали почти все страны планеты. Мировое сообщество договорилось сообща бороться с изменениями климата, радикально снижая выбросы парниковых газов. Главная цель — удержать рост глобальной средней температуры к концу столетия «намного ниже» 2 °C относительно доиндустриального уровня. В документе также обозначено намерение «приложить усилия» для ограничения роста температуры до 1,5 °C.
Что такое парниковый эффект?
Основная причина глобального потепления — парниковые газы: водяной пар, двуокись углерода, метан, озон, закись азота и некоторые другие. Они пропускают солнечное тепло, но не дают ему выйти из атмосферы обратно, вызывая парниковый эффект. Это явление в 1827 году описал французский физик Жан-Батист Жозеф Фурье. Он же придумал соответствующий термин.
Выбросы не только увиливают парниковый эффект, но и вредят здоровью
Фото: © Tatiana Grozetskaya / Shutterstock / FOTODOM
Не один только человек повинен в появлении парникового эффекта. Наибольший вклад — порядка 60 % — за счет испарения воды вносит Мировой океан (он же выступает главным поглотителем углекислого газа). Активное выделение CO₂, например, происходит при извержении вулканов, а метана — при таянии многолетней мерзлоты. Однако все это природные процессы, поэтому углеродным следом их не называют.
Человеческий фактор
Антропогенный фактор играет ключевую роль в глобальном потеплении — таков вывод Международной группы экспертов по изучению климата (МГЭИК). В 2022 году человечество поставило очередной антирекорд: антропогенные выбросы достигли 57,4 ГтCO₂э (гигатонн в CO₂-эквиваленте). Для сравнения, в 1991 году во время извержения вулкана Пинатубо — одного из крупнейших в XX веке — в атмосферу попало около 0,05 ГтCO₂э. Таким образом, чтобы достичь показателей человечества, Пинатубо должен пробуждаться примерно два раза в сутки.
В 2022 году концентрация углекислого газа в атмосфере впервые превысила уровень доиндустриальной эпохи на 50 процентов
Помимо диоксида углерода, из-за человека в атмосферу попадают метан (CH4), оксид азота (N2O) и так называемые Ф-газы — фторсодержащие летучие вещества, к которым относят гидрофторуглероды (ГФУ), перфторуглероды (ПФУ), элегаз (гексафторид серы, SF6), трифторид азота (NF3) и некоторые другие. При этом потенциал глобального потепления (коэффициент, определяющий степень воздействия парникового газа на глобальное потепление) у них значительно выше, чем у CO₂.
Распределение антропогенных выбросов парниковых газов по долям
Изображение: © Center for Climate and Energy Solutions
Основные источники выбросов парниковых газов
Примерно 85 % антропогенных выбросов приходятся на шесть секторов мировой экономики. Расклад такой (здесь и далее в данном разделе, если не указаны иные ссылки на источники, цифры приводятся по докладу State of Climate Action 2023, который подготовили сразу несколько международных институтов в области изучения климата):
- энергетика — 36,5 %;
- промышленность — 21 %;
- сельское хозяйство и землепользование, изменения в землепользовании и лесное хозяйство (ЗИЗЛХ) — 18,5 %;
- транспорт — 14 %;
- строительный сектор — 6 %;
- отходы — 4 %.
Распределение ответственности за глобальное потепление между странами и регионами, по данным ООН
Изображение: © UNEP
Энергетика
Электрическая и тепловая энергия — основа современной цивилизации. И именно на производство электроэнергии приходится около четверти от глобального объема выбросов парниковых газов. От декарбонизации энергетического сектора зависит снижение эмиссии (выбросов) в других пяти отраслях. При этом глобальные выбросы CO₂э от выработки электричества с каждым годом растут, а в 2023-м вообще был поставлен рекорд — плюс 1,1 % (более 65 % прироста пришлось на сжигание угля).
В 2023 году совокупная мощность ветровой энергии в мире преодолела рубеж в 1 ТВт и составила 1021 ГВт
Фото: © engel.ac / Shutterstock / FOTODOM
Снизить влияние энергетического сектора на экологию можно за счет развития возобновляемых источников и мирного атома. Солнечная, ветровая, гидро- и ядерная энергетика образуют так называемый зеленый квадрат, в котором две последние покрывают базовую нагрузку, а первые отвечают за пиковую. Только так достижимы цели Парижского соглашения. Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) и атомная энергетика будут доминировать в растущем объеме мирового электроснабжения в ближайшие два года, обеспечивая в среднем более 90 % дополнительного спроса, говорится в отчете Международного энергетического агентства. На Китай придется более 45 % прироста выработки электроэнергии из возобновляемых источников в период с 2023 по 2025 год, за ним следует Евросоюз — 15 %.
Самый высокий коэффициент использования установленной мощности у атомной энергетики — более 92,5 %. Это в полтора-два раза больше, чем у угольных и газовых станций, и примерно в 2,5–3,5 раза больше, чем у солнечных и ветряных. Таким образом, несмотря на высокую стоимость и длительное время на постройку, атом в среднесрочной перспективе обходится дешевле других источников энергии.
Коэффициенты использования установленной мощности источников энергии (сверху вниз): ядерная, геотермальная, природный газ, гидроэнергия, уголь, энергия ветра, солнечная
Изображение: © Office of Nuclear Energy
Тем не менее после резонансных аварий на американской АЭС «Три-Майл-Айленд», в Чернобыле и на Фукусиме к атомной энергетике люди стали относиться настороженно. Например, в середине XX века США были безоговорочным лидером отрасли, но в свете череды политических решений во многом утратили компетенции. На обе ноги хромает атомная энергетика Великобритании. Германия в прошлом году закрыла свои последние станции. Мировой лидер в экспорте ядерных реакторов — Россия. Серьезную конкуренцию на глобальном рынке нашей стране составляет Китай, запустивший в декабре 2023 года первую в мире АЭС четвертого поколения.
Мирный атом VS глобальное потепление: кто победит
ЧитатьВ 2023-м прирост мощностей возобновляемых источников электроэнергии достиг 507 ГВт — это на 50 % больше, чем годом ранее, говорится в отчете Международного энергетического агентства. Увеличение глобальных мощностей ВИЭ объясняется ростом в КНР рынков солнечных и ветряных установок — на 116 % и 66 % соответственно. Китай уже шесть лет лидирует в развитии офшорной ветроэнергетики — строительстве ветряков в океане. К 2025 году Пекин планирует обеспечить треть национального потребления за счет ВИЭ. В 2022 году страна выработала 1367 ТВт⋅ч на возобновляемых источниках энергии. В пересчете на душу населения по этому показателю первое место занимает Исландия — 15 523 кВт⋅ч на человека при общей выработке 5,9 ТВт⋅ч. В 2022 году в Евросоюзе доля энергии от солнечных и ветроэлектростанций впервые обогнала долю газа — 22 % против 20 % от общей генерации.
Мировые лидеры по выработке энергии из возобновляемых источников на душу населения, 2022 год
Страна Население (млн человек) Общая генерация Генерация на человека Исландия 0,382 5,9 ТВт⋅ч 15 523,15 кВт⋅ч Дания 5,90 28,4 ТВт⋅ч 4817,64 кВт⋅ч Финляндия 5,5 26,2 ТВт⋅ч 4717,45 кВт⋅ч Швеция 10,48 48,6 ТВт⋅ч 4632,93 кВт⋅ч Австралия 26,01 73,7 ТВт⋅ч 2835,51 кВт⋅ч
Промышленность
В индустриальном секторе больше других за глобальное потепление ответственны металлургия (28 %), химическая промышленность (22 %) и производство цемента (13 %). При этом промышленные гиганты активно снижают эмиссию, внедряя устойчивые и экологически чистые решения. Так, крупнейший в мире химический концерн BASF к 2030 году намерен на четверть сократить выбросы парниковых газов по сравнению с 2018 годом, а к середине столетия стать углеродно нейтральным.
В 2023 году российские предприятия выбросили в воздух на 1,3 % меньше загрязняющих веществ, чем годом ранее
Фото: © Panksvatouny / Shutterstock / FOTODOM
РУСАЛ — один из мировых лидеров в своей области — начал использовать первичный алюминий с самым низким углеродным следом в мире Allow Inerta. Удельные выбросы у произведенного по технологии инертного анода металла — 0,01 тCO₂э на тонну продукта с учетом прямых и косвенных энергетических эмиссий. Это в десятки раз ниже, чем в среднем по отрасли. Стратегия устойчивого развития СИБУРА до 2025 года предполагает не только снижение выбросов, но и реализацию проектов по улавливанию, утилизации и хранению СО₂; высадку не менее 5 млн деревьев; пятикратное по сравнению с 2020 годом увеличение объема зеленой электроэнергии; обеспечение углеродной нейтральности как минимум одного предприятия.
С 1990 по 2019 год мировой объем выбросов парниковых газов вырос на 53 процента
В апреле в немецком Легердорфе начали строить первый в мире углеродно нейтральный цементный завод. Технология pure oxyfuel заменяет в процессе сгорания атмосферный воздух на чистый кислород. Это приводит к увеличению концентрации СО₂ в выхлопных газах, и его становится проще захватывать специальными установками для хранения и последующего применения в других производствах. Добытый таким способом углекислый газ подходит для создания химикатов, минеральных удобрений и синтетического топлива.
В России климатическими исследованиями занимаются как отдельные команды ученых, так и целые научные учреждения. В числе последних Международный научный центр в области экологии и вопросов изменения климата Университета «Сириус». Одна из главных его задач — научно-методическое и экспертное сопровождение государственных инициатив по климату. Это в первую очередь Федеральная научно-техническая программа в области экологического развития России и климатических изменений и важнейший инновационный проект государственного значения — «Единая национальная система мониторинга климатически активных веществ». Центр тесно сотрудничает с ведущими профильными российскими и зарубежными институтами и экспертами, государственными органами и лидерами индустрии.
Сельское хозяйство и ЗИЗЛХ
Одним из главных последствий промышленной революции стал резкий рост населения Земли. Этому способствовали развитие медицины, распространение санитарных норм, а также появление новых агротехнологий и методов ведения сельского хозяйства. Люди стали лучше есть и эффективнее лечиться. Так называемая Зеленая революция (комплекс мер, предпринятый в 1940–1970 годах для увеличения урожаев и объема молочной и мясной продукции) привела к значительному увеличению объема мировой сельхозпродукции. Все благодаря выведению высокопродуктивных сортов растений, применению азотных удобрений, пестицидов и гербицидов, стимуляторов роста скота, новых методов культивирования и механизации.
В сельском хозяйстве занято около 873 млн человек, или 27 % рабочей силы
Фото: © oticki / Shutterstock / FOTODOM
Сегодня население Земли уже более 8 млрд. Прокормить столько людей непросто — на планете около 735 млн голодающих.
При внесении азотных удобрений в почву выделяется закись азота, причем этот газ обладает значительно большим потенциалом парникового эффекта, чем углекислый. Жвачные животные в процессе пищеварения выделяют метан, буквально отрыгивая его. Этот же газ в большом объеме накапливается в навозе. К серьезным выбросам CO₂ приводит сжигание остатков растений на полях. Под расширение сельхозугодий вырубают леса, а под рыбные и креветочные фермы уничтожают мангровые заросли. При этом в атмосферу попадает углекислый газ, накопившийся в древесном массиве и в почве в виде связанного углерода. Вдобавок в мире остро стоит проблема незаконной заготовки леса и деградации такой территории на фоне изменений климата.
Снизить выбросы парниковых газов в сельском хозяйстве помогают севооборот и роботизированная техника, а еще генная инженерия и отказ от сжигаемого топлива в пользу электроэнергии. В растениеводстве можно сократить эмиссии на 60 % за счет более эффективного использования азотных удобрений. А новые кормовые добавки снижают выброс метана крупным рогатым скотом на четверть.
В 2023 году мировое производство основных видов мяса составило около 277 млн тонн
Фото: © Studio Romantic / Shutterstock / FOTODOM
Интересный проект по переработке навоза в биогаз с последующей его очисткой до устойчивого природного газа этим летом реализовала китайская свиноферма «Сунлинь» на 45 тыс. животных. Такой подход решает проблему утилизации отходов и снижает выбросы метана, углерода и диоксида серы. Биометан с фермы уже поступает в газовую сеть Шанхая. Планируется производить таким образом до 1,75 млн кубометров газа в год и зарабатывать на этом более полумиллиона долларов при сокращении выбросов на 3800 тCO₂э.
В Исландии построили гигантский «углеродный пылесос»
ЧитатьЗвучат и более радикальные предложения. Дания, к примеру, намерена брать с фермеров налог — почти 100 долларов за каждую корову на начальном этапе и 240 долларов — к 2035 году. Предполагается, что это стимулирует производителей искать способы сокращения выбросов. А в ирландском правительстве в прошлом году и вовсе предложили для спасения климата уничтожить почти 200 тыс. коров за три года (в итоге эту идею не приняли).
Что касается ЗИЗЛХ, то традиционный способ борьбы с глобальным потеплением — лесовосстановление. Деревья высаживают не только профильные государственные службы, лесопромышленные компании, НИИ, экологические организации и волонтеры, но и никак не связанные с флорой компании. Для промышленных гигантов и среднего бизнеса это способ снизить собственный углеродный след. Однако зачастую лесопосадки оказываются неэффективными или вовсе вредят местным экосистемам. Кроме того, последние исследования говорят о том, что традиционные представления об охлаждении климата свежепосаженными деревьями сильно преувеличены. Мы посвятили этой проблеме отдельный материал.
Как новые леса вредят экологии
ЧитатьТранспорт
Изобретение паровой машины, а затем и двигателя внутреннего сгорания во многом определило развитие человечества со второй половины XIX века и до наших дней. Подавляющее большинство транспортных средств до сих пор продолжают работать на ископаемом топливе. Львиная доля выбросов сегодня приходится на легковые и грузовые авто (порядка 73 %), далее с показателем 11 % идет судоходство, а следом авиация — 9 %. Влияние поездов на окружающую среду значительно ниже — 1 %. Еще 6 % приходятся на другие виды транспорта.
Как сделать морские грузоперевозки экологичнее
ЧитатьВысокая ставка в борьбе с глобальным потеплением сегодня сделана на электромобили, которых с каждым годом становится все больше. Если в 2020 году таких машин было меньше 5 % среди купленных на первичном рынке, то в 2023-м — уже 18 %. При этом около 60 % мировых продаж электрокаров приходится на Китай. Следом идут Европа и США. Российский рынок таких машин в прошлом году вырос в пять раз, однако в общем автопарке их доля не превышает 0,1 %.
В прошлом году в мире было продано 13,6 млн электрокаров, включая полностью электрические и гибридные
Фото: © mpohodzhay / Shutterstock / FOTODOM
Впрочем, не стоит обольщаться. Углеродный след при производстве электромобиля в среднем составляет 14 тCO₂э, из которых около трети приходится на выпуск батареи. У обычной машины этот показатель равен 10 тCO₂э. Тем не менее в среднем через два года использования «электрички» становятся экологичнее бензиновых собратьев с их выхлопными газами.
Электромобиль — тягач для новых технологий
ЧитатьСтроительство
Углеродный след любого здания состоит из выбросов на каждом этапе его жизненного цикла — от производства стройматериалов и их транспортировки к месту возведения до демонтажа и утилизации отходов. Во время эксплуатации строения он складывается из потребления энергии для отопления, охлаждения, освещения, техобслуживания и других нужд.
Всерьез задуматься об экономии энергии в строительном секторе человечество заставил тяжелый экономический кризис 1970-х. А низкоуглеродное и безуглеродное строительство получило развитие в последние два десятилетия, особенно после того, как его на международном уровне поддержали в 2015 году Парижским соглашением. Для ускорения перехода на новый формат пять лет назад на Саммите по климату ООН запустили глобальную инициативу Zero Carbon Buildings for All. Она направлена на стимулирование перехода к возведению зданий без выбросов CO₂.
Только 1,25 процента зданий на планете углеродно нейтральны
Безуглеродное строительство сегодня стоит на принципах применения экологически чистых (в том числе переработанных и перерабатываемых) материалов, энергоэффективности, использования возобновляемых источников энергии и компенсации выбросов.
Углеродно нейтральный плавучий офис в Роттердаме
Фото: © New Africa / Shutterstock / FOTODOM
Уже на этапе проектирования современные архитекторы стремятся к повышению энергоэффективности строений. На практике это означает использование утеплителей для стен, крыш и полов, установку стеклопакетов и светодиодных ламп, внедрение соответствующих систем отопления и кондиционирования. Плюсом идет монтаж солнечных батарей на крышах или использование энергии ветра и других возобновляемых источников.
Башни-близнецы в Католическом университете Сантьяго
Фото: © GABRIELA ALCANTARA / Shutterstock / FOTODOM
Иногда на помощь могут прийти архитектурные приемы. Например, в Чили чтобы экономить на охлаждении башен Центра технологических инноваций Католического университета Сантьяго, применили решение с двумя внешними оболочками, между которыми образуется естественная вентилируемая воздушная камера. Строители придали фасадам нужную форму, чтобы направлять потоки ветра, позволяя им достаточно охлаждать оба строения.
Примером современных зеленых материалов служит перекрестно склеенная древесина (CLT), которую применяют для строительства частных и многоэтажных домов. Сегодня это экологичная альтернатива бетону, кирпичу и стали. При соблюдении всех требований в производственной цепочке у CLT-панелей отрицательный углеродный след — минус 610 кг воплощенного углерода на кубометр продукта. Такой эффект достигается за счет того, что CO₂ фотохимически выводят из атмосферы, а затем технологически консервируют в CLT-панели.
Возведение дома из CLT-панелей
Фото: © Flystock / Shutterstock / FOTODOM
Программа ООН по окружающей среде утверждает, что политика повышения энергоэффективности и экологичности зданий может снизить выбросы парниковых газов в строительном секторе на 90 % в развитых и на 80 % — в развивающихся странах.
Отходы
Расчет углеродного следа от твердых коммунальных отходов (ТКО) начинается с оценки расхода топлива на их сбор и транспортировку. На полигонах неотсортированные органические отходы — остатки пищи, картон, бумага — медленно гниют, выделяя так называемый свалочный газ, который состоит в основном из метана и двуокиси углерода. Он не только попадает в атмосферу, но и нередко воспламеняется под воздействием высокой температуры. Это приводит к пожарам, которые отравляют вредными веществами воздух на многие километры вокруг и опять-таки усиливают парниковый эффект.
Ежегодно в мире образуется около 11,2 млрд тонн мусора. Разложение его органической части приводит к тому, что в атмосферу попадает около 2,5 ГтCO₂э. При неблагоприятном развитии событий уже к середине века эта цифра может удвоиться, считают ученые.
Сортировка, измельчение и сжигание ТКО, а также поддержание работы полигонов требуют энергозатрат. То же касается и переработки, однако косвенно она позволяет снижать выбросы. Для получения продукции из вторсырья, как правило, нужно значительно меньше энергии, поскольку многие емкие в этом смысле этапы, например добыча ископаемых, уже пройдены. К примеру, энергозатраты на производство алюминия из переработанных материалов на 95 % ниже, чем из первичного сырья. Использование переработанной стали позволяет экономить 60 % энергии при производстве, бумаги и стекла — 40 %, пластика — 70 %.
Мусоросжигательный завод Amager Bakke в Копенгагене с горнолыжной трассой на крыше на момент постройки в 2017 году был самым экологичным проектом Дании
Фото: © Oliver Foerstner / Shutterstock / FOTODOM
Сократить объемы свалочного газа можно за счет анаэробного сбраживания. Так называют процесс биологического разложения органических веществ с выделением свободного метана. После его очистки от двуокиси углерода получается биометан — полный аналог природного газа, который можно использовать для получения энергии.
В России согласно указу № 666 «О сокращении выбросов парниковых газов» вполне реально уже к 2035 году сократить выбросы с полигонов ТКО на 70 % относительно уровня 1990 года за счет их модернизации. Она включает дегазацию, использование свалочного газа для получения тепловой и электроэнергии и моторного топлива, сбор и обработку органических фракций с последующим компостированием или сушкой. Это позволит снизить эмиссию с 60,75 млн тCO₂э в 2020 году до 42,3 млн тCO₂э в 2035-м. Также получать энергию можно за счет термической обработки отходов на мусоросжигательных заводах. Однако в данном случае стоит вопрос использования современных технологий для улавливания вредных для здоровья фракций.
Климатические изменения касаются каждого человека на планете и не имеют границ. Для ответа на этот глобальный вызов необходима не только международная консолидация, взаимодействие государства и бизнеса, но и осознание проблемы на бытовом уровне. Сократить свой углеродный след может не только большое предприятие, но и любой человек. Как это сделать, рассказали в отдельном материале.
Как сделать меньше свой углеродный след? Рекомендации
Читать
