Eine Kohlenstoff- oder CO 2 -Spüleist ein Reservoir (natürlich oder künstlich), das Kohlenstoff aus dem Kohlenstoffkreislauf absorbiert . Dieser Kohlenstoff wird dann in diesem Reservoir gebunden, wo seine Verweilzeit im Vergleich zu der in der Atmosphäre sehr lang ist. Indem Sie dazu beitragen, die Menge an CO 2 zu reduzieren Atmosphärische Kohlenstoffsenken beeinflussen das globale Klima und damit alle klimabedingten Bestandteile der Umwelt.
Bis zum Ende des Karbon waren die biologischen Senken von Kohle , Öl , Erdgas , Methanhydraten und Kalkstein die Hauptsenken . Heute sind es die Ozeane , Böden ( Humus ) und Flora ( Wald , Torfmoor , Wiesen ).
Die Sequestrierung von Kohlenstoff (oder "Einfangen" oder "Kohlenstoffbindung") bezieht sich auf die Prozesse, bei denen Kohlenstoff oder CO 2 entfernt werdendie Atmosphäre terrestrisch und in einer Kohlenstoffsenke gespeichert.
Die Biosphäre absorbiert heute dank der Photosynthese, die die Grundlage für den natürlichen und aktiven Kohlenstoffbindungsmechanismus bildet, rund 20% des in die Luft abgegebenen anthropogenen Kohlenstoffs . Photosynthetische Bakterien, Pflanzenorganismen und die Nahrungskette sowie die von ihnen abhängige Nekromasse tragen zu den Kohlenstoffsenken bei.
In Frankreich sieht das Gesetz von Grenelle II einen Bericht der Regierung an das Parlament über die „Bewertung der von Waldgebieten zurückgehaltenen Kohlenstoffsenken “ und ihre „mögliche finanzielle Bewertung für die Gebiete“ vor (Art. 83).
Diese Ökosysteme gehörten zu den besten Kohlenstoffsenken, aber viele Moore wurden ausgebeutet, entwässert (was zu einer Mineralisierung mit Kohlenstoffverlust führt), verbrannt (in Indonesien zum Beispiel, um Ölpalmen zu pflanzen) oder einfach unter dem Einfluss der Erwärmung sehen, wie sich ihr Boden schnell entwickelt (und experimentelle Studien an leicht erwärmten Böden zeigen, dass die Kohlenstoffverluste durch durch Erwärmung verursachte Böden in der periarktischen Zone, in der die Kohlenstoffvorräte am wichtigsten sind, am größten sind; wenn das Wasser nicht ohne Erwärmung ist, erhöht dies die Photosynthese, jedoch ohne Kompensation von CO 2 -Emissionen oder Methan aufgrund einer erhöhten Aktivität der Bodenmikroben, eine Aktivität, die umso wichtiger ist, als der Boden reich an Kohlenstoff ist.
Eine 2016 vorgenommene Schätzung für eine Erwärmung um 2 ° C im Jahr 2100 mit der konservativsten Annahme hinsichtlich des Kohlenstoffverlusts ergab einen minimalen Nettoverlust von 55 Petagrammen Kohlenstoff (1 Pg = 10 15 g) zwischen 2015 und 2050, was dem Äquivalent entspricht von fünf Jahren aktueller anthropogener Emissionen. Die meisten Verluste werden auf der Nordhalbkugel liegen.
Das Waldökosystem (und insbesondere das Baum- / Bodensystem) ist nach ozeanischem Plankton und mit Mooren und Grasland die wichtigste planetare natürliche Kohlenstoffsenke, die für den Kohlenstoffkreislauf wesentlich ist . Durch Photosynthese reichert es große Mengen an Kohlenstoff in Holz, Wurzeln, Boden und dem Ökosystem an . UN / FAO schätzt , dass 15% der Kohlendioxidemissionen aus fossilen Brennstoffen "„der Ausbau der Baumplantagen könnte make up“ in der ersten Hälfte des XXI ten Jahrhunderts , wie sie behalten sich das Salz vorzeitig aus, und das wir nicht hoch genug eingeschätzt haben die bewaldete Gebiete und ihre Lagerkapazität und dass es nicht nur darum geht, schnell wachsende Arten zu pflanzen.
In der Tat absorbieren Pflanzen CO 2der Atmosphäre , Speichern eines Teils des entfernten Kohlenstoffs und Freisetzung von Sauerstoff in die Atmosphäre. Unter den Bäumen absorbieren die Pionierarten mit schnellem Wachstum (z. B. Pappel , Weide oder Birke in gemäßigten Zonen, Holzkanonen (hohl wie Bambus ) in tropischen Zonen ) im Allgemeinen nur wenig Kohlenstoff und setzen sie schnell und einfach frei. Im Gegenteil, harte und dichte Hölzer enthalten viel mehr und für die längste Zeit, aber sie wachsen im Allgemeinen viel langsamer (Jahrhunderte bis Jahrtausende für " sehr großes Holz "). Zum Zeitpunkt der Reife ist die Absorption geringer, aber Kohlenstoff macht 20% ihres Gewichts aus (im Durchschnitt und bis zu 50% und mehr für dichte tropische Hölzer).
Wenn der Baum stirbt, wird er von saproxylophagen Gemeinschaften (Bakterien, Pilzen und Wirbellosen) zersetzt , die seinen Kohlenstoff in Form von Biomasse , Nekromasse ( Leichen , Ausscheidungen und Ausscheidungen dieser Organismen) und in Form von Gas (CO 2 ) recycelnMethan, das in die Atmosphäre oder ins Wasser freigesetzt wird). Der Wald und andere Ökosysteme werden diesen Kohlenstoff weiterhin durch natürliche Regeneration speichern oder recyceln . Alle gemäßigten Wälder (außer Brände und Abholzung) reichern Kohlenstoff an. Ein großer Teil der Tropenwälder (ausgenommen Torfwälder) befindet sich bekanntermaßen im Gleichgewicht (Quelle = Senke), und boreale Wälder spielen eine komplexere Rolle (empfindlicher gegenüber Entlaubungen und Feuer).
Vor Ort zersetzen sich tote Bäume, Schilf und Sumpfpflanzen unter anaeroben Bedingungen langsam und unvollkommen unter der Sumpfoberfläche und produzieren Torf. Der Mechanismus ist langsam genug, dass der Sumpf in den meisten Fällen schnell genug wächst und es ermöglicht, mehr atmosphärischen Kohlenstoff zu fixieren, als durch Zersetzung freigesetzt wird. Ein Viertel des von Wäldern aufgenommenen Kohlenstoffs wird von Pflanzen und Boden aufgenommen.
Für die Vereinten Nationen unterscheidet die FAO für ihre Statistiken und Waldinventare fünf verschiedene Kohlenstoffvorräte:
Hinweis : Im Jahr 2015 schätzten Forscher der Universität Bremen (in Chemie und Physik der Atmosphäre Anfang Januar) anhand von Satellitendaten, dass europäische Wälder mehr als doppelt so viel Kohlendioxid extrahieren würden als erwartet Ein Trend zum kontinuierlichen Rückgang oder zur Mineralisierung von Wald- oder Para-Wald-Mooren und die rasche Entwicklung der Verwertung von Holz (auch kleinen Hölzern und toten Blättern) in der Biomasse-Energie legen nahe, dass auf diese Kohlenstoffabsorption häufig eine rasche Freisetzung in die Atmosphäre folgen könnte.
In einem unsicheren klimatischen Kontext können jedoch einige anfälligere Wälder zu "Quellen" für CO 2 werden.(das Gegenteil einer Kohlenstoffsenke), insbesondere im Brandfall oder vorübergehend nach großen Windstößen durch starke Stürme oder nach großen Kahlschlägen. Im Jahr 2016 kam eine Studie zu dem Schluss, dass die Tundra und die Taiga die Ökosysteme sind, die proportional (insbesondere weil ihr Boden sehr kohlenstoffreich ist) das Risiko eingehen, bis 2100 den meisten Kohlenstoff des Bodens zu verlieren, wobei die Gefahr eines Umsturzes besteht Situation der Kohlenstoffsenke in Richtung einer Situation des Emitters, die dann die globale Erwärmung weiter verschärfen könnte.
Bestimmte Ökologische Engineering - Techniken ( BRF , die Erhaltung der großen Totholz, Wiedereinführung der Biber , die Wiederherstellung von Feuchtgebieten und Mooren , usw. ) können helfen , die Erhöhung ökologische Belastbarkeit bestimmter Wälder (Europa, Kanada, Nordamerika, usw. ). Jüngste Arbeiten (2017), die auf Daten des OCO-2- Satelliten basieren, zeigen insbesondere, dass in den 2010er Jahren fast ein Viertel des CO 2Anthropogen wird vom Ozean absorbiert (durch Ansäuern ) und ein weiteres Viertel wird von terrestrischen Böden und Ökosystemen absorbiert. Die Standorte und Prozesse der terrestrischen Kohlenstoffsenken sind jedoch nach wie vor wenig bekannt, insbesondere was die jeweiligen Anteile der gemäßigten , tropischen und äquatorialen Wälder betrifft , insbesondere die eurasischen (bestimmte Autoren wie Baccini & al. (2017) schätzen anhand von MODIS- Daten, dass ein wesentlicher Teil davon vorliegt Von diesen Regionen ist derzeit eine Netto- und bedeutende CO 2 -Quelleaufgrund von Abholzung, Bränden und dass sich dies mit zunehmendem Risiko von Dürren, Bodendegradation und Waldbränden verschlimmern könnte ). Es besteht zumindest Einigkeit darüber, dass die Menge dieser Senken von Jahr zu Jahr stark variiert. Es besteht noch kein Konsens über die Menge an Kohlenstoff, die kurz-, mittel- oder langfristig tatsächlich gespeichert und / oder freigesetzt wird. Der OCO-2- Satellit sollte jedoch bis 2020 Daten liefern, die ein besseres Verständnis dieser Phänomene ermöglichen. OCO-2 wird es insbesondere ermöglichen, die Rolle und den Teil sowie die Wirksamkeit der verschiedenen Planetensenken zu spezifizieren und damit die Klimavorhersagen und die Möglichkeiten der Korrektur und Anpassung zu verbessern .
In der Welt hat der französische Metropolwald wenig Kohlenstoffvorräte. Im ganzen Land spielt es eine wichtige Rolle, aber es variiert regional. Seine Größe nimmt zu, aber nach einer langen Phase des Niedergangs.
Es wurden mehrere Schätzungen vorgenommen: 1990 schätzte der IFN den Wert auf rund zwei Milliarden Tonnen. Diese Zahl wurde 2004 auf 2,5 Milliarden Tonnen Kohlenstoff erhöht (das entspricht 9,2 Milliarden Tonnen CO 2absorbiert). Von 2000 bis 2004 wären somit rund 24,4 Millionen Tonnen (Mt) / Jahr Kohlenstoff vorübergehend von Bäumen und Waldböden gebunden worden (89 Mt / Jahr CO 2)). Die Schätzung fiel dann auf 62 Mt / Jahr CO 2 (dh 17 Mt / Jahr Kohlenstoff) zwischen 2005 und 2011, einschließlich aufgrund des Sturms von 2009 und der Dürre von 2003. Angesichts des Waldgebiets der französischen Metropole wären 1,68 t Kohlenstoff / ha / Jahr gebunden worden von 2000 bis 2004 (14,5 Mha) und um 1,04 t / ha / Jahr im Zeitraum 2005-2011 (16,5 Mha).
Diese Menge an Kohlenstoff würde für die Hälfte in den Böden (Streu plus Humus) und vorübergehend vielleicht für die Hälfte in den Bäumen (Blätter, Zweige, Wurzeln eingeschlossen) gespeichert. Nur ein kleiner Teil dieses Kohlenstoffs kann als dauerhaft gespeichert angesehen werden.
Der Preis pro Tonne CO 2Der Lagerbestand ging von 32 EUR im April 2006 auf 0,20 EUR im Jahr 2007 zurück. Dies entspricht einer Einsparung von 0,6 Mrd. EUR, 2,8 Mrd. EUR und 0,02 Mrd. EUR . Diese marktbedingte Preisschwankung ermöglicht es nicht, den finanziellen Wert der Kohlenstoffsenkenfunktion von Wäldern zu bewerten, aber dieser Wert sollte a priori im Laufe der Zeit steigen.
Die Holzindustrie kann abhängig von der Lebensdauer des extrahierten und hergestellten Holzes zur Bekämpfung der globalen Erwärmung beitragen oder auch nicht. Im Jahr 2004 wurden 98 Mt Kohlenstoff verbraucht (entspricht 359 Mt CO 2), aber ein Teil davon (Papier, Pappe, Kisten usw. ) trägt nicht zur Speicherung von Kohlenstoff bei.
Die Ozeane sind die wichtigsten natürlichen Kohlenstoffsenken, die über Plankton , Korallen und Fische aufgenommen und dann in sedimentäres oder biogenes Gestein umgewandelt werden . Es wird geschätzt, dass 50-mal so viel Kohlenstoff wie die Atmosphäre konzentriert wird, 90% von der physikalischen Pumpe (en) , 10% von der biologischen Pumpe . Diese Bestandszahlen müssen jedoch durch die jährlichen Ströme qualifiziert werden. Eine Schätzung für den Zeitraum 2000–2006 ergibt folgende Zahlen: 45% der anthropogenen Kohlendioxidemissionen werden aus der Atmosphäre absorbiert, 30% auf dem Landweg und 24% in den Ozeanen.
Etwa 50% der Warmwasserkorallen scheinen in den letzten Jahrzehnten krank oder tot zu sein, und wenn der CO 2 -Gehaltsteigt über eine kritische Schwelle in der Atmosphäre hinaus und erhöht auch den Säuregehalt von Meeresgewässern, wodurch möglicherweise katastrophale saure Ozeane entstehen , die Plankton abtöten können, das Kohlenstoff am besten bindet, und den Ozean schwächer machen. Immer noch sauer. Darüber hinaus erstrecken sich tote Zonen in die Ozeane, die Kohlenstoff oder Methan emittieren. Meere enthalten unterschiedliche Mengen an CO 2gelöst, abhängig von Biomasse und Nekromasse , Nährstoffverfügbarkeit, Temperatur und Druck.
Das Phytoplankton marine nutzt wie Bäume die Photosynthese, um Kohlenstoff aus CO 2 zu extrahieren. Es ist der Ausgangspunkt der ozeanischen Nahrungskette . Plankton und andere Meeresorganismen verwenden CO 2in Wasser gelöst oder aus ihrer Nahrung genommen, um ihre Skelette und Schalen auf der Basis von mineralischem Kalkstein , CaCO 3, zu bilden. Dieser Mechanismus entfernt CO 2in Wasser enthalten und fördert die Auflösung der in der Luft enthaltenen. Die kalkhaltigen Skelette und Schalen sowie der "organische Kohlenstoff" ( Nekromasse , Ausscheidungen und Exkremente ) dieser Organismen fallen schließlich in einen kontinuierlichen "Regen" (" Seeschnee " genannt) in den Meeresboden, wo sie sich sedimentieren und langsam Sediment bilden Felsen . Der Kohlenstoff in Planktonzellen muss zwischen 2.000 und 4.000 Meter tief eingetaucht sein, um mehrere tausend bis Millionen oder Milliarden Jahre in Form von Gestein eingeschlossen zu werden. Die Oberflächensedimente werden teilweise aufgewühlt, resuspendiert und als Nährstoffe aus der Biosphäre wiederverwendet .
Widersprüchliche Ergebnisse zu Zustand und Kapazität ozeanischer KohlenstoffsenkenLaut der Flinders University ( Australien ) spielen Pottwale beispielsweise eine wichtige Rolle beim Recycling von Eisen über seine Exkremente, die große Mengen davon enthalten. Eisen ist - wenn es bioverfügbar ist - ein bekanntes Stimulans für die Phytoplanktonproduktivität, die die Grundlage der ozeanischen Kohlenstoffpumpe bildet . Die 12.000 antarktischen Pottwale tragen somit dazu bei, rund 400.000 t Kohlenstoff aufzunehmen (ungefähr doppelt so viel wie Pottwale beim Atmen emittieren). Ihre Exkremente verteilen jährlich etwa 50 t / Jahr (Eisen) in den Ozeanen. Wenn sie zwei Jahrhunderte lang nicht gejagt worden wären, wären es mindestens zehnmal mehr. Ohne Walfang gibt es heute allein im Südpolarmeer schätzungsweise 120.000 (90% mehr als in der Realität) Pottwale .
Einige Wälder speichern viel Kohlenstoff in ihrer Biomasse und Nekromasse sowie über ihren Boden (z. B. erreichen einige bewaldete Moore in Indonesien eine Dicke von 40 Metern ). Andere Wälder speichern sehr wenig Kohlenstoff und die Senke existiert nur, wenn sie größer werden oder wenn ihr Boden auf nachhaltige Weise mit Kohlenstoff angereichert ist. Wiederholte Brände können dazu führen, dass sie innerhalb weniger Stunden einen großen Teil des über Jahrzehnte oder Jahrhunderte gespeicherten Kohlenstoffs verlieren.
Die Waldbindung ist im Hinblick auf die CO 2 -Emissionen dennoch geringim Zusammenhang mit der Verbrennung von fossilem Kohlenstoff (Kohle, Öl und Erdgas). Es ist Konsens über die Bedeutung Überbleibsel Wälder zu schützen, vor allem gegen Waldbrände , aber selbst die optimistischsten Szenarien schließen , dass Pflanzung neue Wälder in großem Maßstab nicht ausreichen würde , den Anstieg des Treibhaus zum Ausgleich Gas - Emissionen. Gewächshaus oder Stamm globale Erwärmung . Eine Reduzierung der Kohlenstoffemissionen in den USA um 7%, wie im Kyoto-Protokoll festgelegt , würde laut William H. Schlesinger, Dekan der Schule, alle 30 Jahre die Anpflanzung eines Waldes von der Größe Texas erfordern. Nicolas über Umwelt und Geowissenschaften “ an der Duke University in Durham, NC Um ihre Emissionen auszugleichen, müssten die meisten entwickelten Regionen eine Fläche bepflanzen, die viel größer ist als ihr gesamtes Territorium. Insgesamt sollte ein größeres Gebiet aufgeforstet werden als das auf der Landoberfläche verfügbare (einschließlich Felder, Städte und Straßen).
Dennoch ist das Potenzial nicht zu vernachlässigen, insbesondere wenn wir auf harte und dichte Hölzer und die Anreicherung von Böden mit organischer Substanz, insbesondere in gemäßigten Zonen, abzielen.
Kürzlich wurde gezeigt, dass bestimmte Waldböden dank der von ihnen beherbergten methanotrophen Bakterien auch bedeutende „Methansenken“ sind und dass der Methanverbrauch mit dem Alter der Bestände und der Porosität der Böden zunimmt.
Die Art des Waldes ist wichtig: Gemäßigte Wälder wachsen am schnellsten, aber Torfwälder im Norden bilden auch gute Kohlenstoffsenken ( Moore ). Tropenwälder galten ursprünglich als klimaneutral, aber eine kürzlich durchgeführte Studie (Messungen an zwei Millionen Bäumen auf der ganzen Welt) ergab, dass es sich auch um globale Kohlenstoffsenken handelt, eine Funktion, die bald durch Wasserstress eingeschränkt werden könnte .
Die Art des Managements zählt auch: ein sehr junger Wald mit klarem gepflanzt Schnitt eine negative Kohlenstoffbilanz während der ersten zehn oder zwölf Jahre haben kann, mehr Kohlenstoff als es speichert verlieren. Kahlschlag fördert die Bodenerosion und den Verlust des darin enthaltenen Kohlenstoffs (signifikant in gemäßigten und kalten Zonen).
Das "Waldnetz von CO 2 sinkt Langfristig ist Bränden, Stürmen, Krankheiten ausgesetzt. Der Baldachin verändert die Reflexion von Sonnenlicht oder Albedo . Wälder mit hohen bis mittleren Breiten weisen in Schneefallperioden eine niedrigere Albedo auf als schneebedeckte Wälder mit niedrigen Breiten, was zur lokalen Erwärmung beiträgt, was durch eine erhöhte Evapotranspiration ausgeglichen wird. Verschiedene Programme bieten Unternehmen an, Waldgrundstücke zu kaufen, um sie zu schützen (z. B. „ Cool Earth “ -Aktion), als Gegenleistung für „Emissionsgutschriften“, die industrielle oder private Emissionen ausgleichen. Dieser Ansatz wird diskutiert. So überreichte Davi Kopenawa ( indianischer Schamane ( yanomami ), der 1991 den UNEP Global 500-Preis gewann) Gordon Brown (britischer Premierminister) im Oktober 2007 einen Bericht, aus dem hervorgeht, dass der Schutz des Waldes durch die Anerkennung der Landrechte ihrer Indigene Bevölkerungsgruppen würden das vom „ Cool Earth “ -Programm betroffene Gebiet schnell 15.000 Mal schützen (162 Millionen ha Tropenwald wurden bereits auf diese Weise geschützt, indem die Rechte der dort lebenden Bevölkerungsgruppen anerkannt wurden, insbesondere nach dem Start der Bewegung von Chico Mendes in den 1970er Jahren).
2008. Laut der Beverly Law-Studie, die an 519 alten Waldparzellen auf der Nordhalbkugel durchgeführt wurde, weisen diese alten Bäume tatsächlich ein CO 2 -Abfanggleichgewicht auf. positiv.
Der Stadtbaum und der Stadtwald spielen im Verhältnis zu den städtischen Emissionen eine sehr untergeordnete Rolle, aber ihre Speicherkapazität scheint unterschätzt worden zu sein. Eine in Leicester durchgeführte Studie zu den Kohlenstoffsenken (veröffentlicht 2011) ergab, dass die dort lebende Stadtflora insgesamt 231.521 Tonnen Kohlenstoff oder durchschnittlich 3,16 kg m −2 gespeichert hat . Private Gärten speichern mehr als die landwirtschaftliche ländliche Umgebung (ca. 0,76 kg , etwas mehr als eine englische Wiese (0,14 kg m −2 ).
Vor allem aber bildeten die großen städtischen Bäume die Hauptkohlenstoffsenke (die mehr als 97% der gesamten Kohlenstoffmenge in der gesamten städtischen Pflanzenbiomasse speichert) mit einem Durchschnitt von 28,86 kg m –2 für öffentliche Grünflächen. Bewaldet . Große Bäume sind jedoch in Leicester selten, wo Grünflächen meist grasbewachsen und arm an Bäumen sind. Wenn 10% dieser Rasenflächen mit Bäumen bepflanzt wären, würde sich die Kohlenstoffspeicherung der Stadt laut dieser Studie um 12% erhöhen. Dies zeigte auch, dass die bestehenden Schätzungen in Großbritannien die Bedeutung dieses städtischen Kohlenstoffbestands um eine Größenordnung unterschätzt hatten.
Die Rolle der Wälder wird tendenziell in internationale Klimaabkommen integriert, insbesondere im Rahmen des Pariser Klimaabkommens , um den Ländern zu helfen, ihre Klimaschutzziele zu erreichen . Wenn die ZfP tatsächlich umgesetzt würden, könnte der Wald ein Viertel der von den Ländern geplanten Emissionsminderungen liefern. Dies würde jedoch eine größere Transparenz bei den Verpflichtungen der Länder und eine Verbesserung des Vertrauens in die Zahlen bedeuten, unter anderem durch die Abstimmung der Schätzungen der nationalen Berichte mit wissenschaftlichen Studien (≈ 3 GtCO 2)/Jahr).
Der Ozean ist die wichtigste Kohlenstoffsenke des Planeten, aber er ist gesättigt und scheint zu säuern.
Die Zugabe von Mikroteilchen aus Eisen ( Hämatit ) oder Eisensulfat in Wasser wurde vorgeschlagen, um die Kohlenstoffbindung durch den Ozean durch Plankton zu fördern . Natürliches Eisen ist ein Spurenelement, das das Wachstum von Phytoplankton begrenzt . Es kommt aus den Quellen von tiefem Wasser entlang der Küsten („ Quellen “), Flüssen und dem Niederschlag von Aerosolen und Staub. Einige glauben, dass die natürlichen Eisenquellen in den letzten Jahrzehnten zurückgegangen sind, was die organische Produktivität und die Biomasse der Ozeane (NASA, 2003) und damit das biologische Pumpen von CO 2 einschränkt .atmosphärisch durch Photosynthese .
Im Jahr 2002 ergab ein Test im Pazifischen Ozean in der Nähe der Antarktis , dass zwischen 10.000 und 100.000 Kohlenstoffatome absorbiert werden, wenn dem Ozean ein Eisenatom hinzugefügt wird. Deutsche Studien (2005) haben gezeigt, dass jede Art von kohlenstoffhaltiger Biomasse in den Ozeanen, die entweder in der Tiefe vergraben oder in der euphotischen Zone recycelt wird , eine langfristige Kohlenstoffspeicherung darstellt. Die Lieferung von Eisen Nährstoffe auf ausgewählte Bereiche des Ozeans, könnte in geeigneter Weise , dann Meer die Produktivität steigern und die verheerenden Auswirkungen des menschlichen CO begrenzen 2 - Emissionen. in der Luft.
Der P Dr. Wolfgang Arlt von der Universität Erlangen-Nürnberg schlägt vor, CO 2 zu injizierenin großer Tiefe aufgelöst, darauf geachtet, es auf planetarischer Ebene zu verteilen und möglicherweise mit alkalischen Substanzen zu puffern. Er schätzt, dass dieses CO 2hätte nur geringe Auswirkungen auf die Versauerung, wenn es in kaltes, dichtes Wasser, das in den tiefen Ozean eintaucht, und in CO 2 injiziert wird So in der Nähe von Europa injizierte würden in einem Jahrhundert bis nach Australien umverteilt, ohne das Leben im Meer oder auf dem Meeresboden zu beeinträchtigen.
Andere bezweifeln die Zuverlässigkeit der Methode, insbesondere auf lange Sicht. Sie argumentieren , dass die allgemeinen Auswirkungen der Eisenzugabe von Phytoplankton und Meeresökosystemen sind schlecht verstanden und erfordern weitere Untersuchungen.
Das IPCC ist weiterhin sehr vorsichtig in Bezug auf die Fähigkeit des Ozeans, mehr Kohlenstoff zu absorbieren, ist jedoch der Ansicht, dass die Untersuchung der Auswirkungen und des Verhaltens von CO 2 in der Tiefsee muss besser untersucht werden.
Die IMO und das Londoner Übereinkommen haben Ende 2008 beschlossen, dass andere Aktivitäten zur Befruchtung der Ozeane als für wissenschaftliche Experimente verboten werden sollten.
Der Methankreislauf in Ökosystemen und im Wasser ist ebenfalls noch wenig bekannt.
Die Forschung wird fortgesetzt, auch unter der Schirmherrschaft von Konventionen ( OSPAR oder Resolutionen des KIMO-Community-Netzwerks).
Es wird geschätzt , dass Böden am Ende der sortierten XX - ten Jahrhunderts etwa 2000 Gt Kohlenstoff in Form von organischen Stoffen (und Methanhydrate in sehr kalter Zone) hauptsächlich périarctique Zone ( Tundra , Tundra , Permafrost ) und gemäßigte Wälder. Dies ist fast das Dreifache des Kohlenstoffs in der Atmosphäre und das Vierfache des Kohlenstoffs pflanzlicher Biomasse. Diese Funktion verschlechtert sich jedoch schnell und fast überall, insbesondere in gepflügten landwirtschaftlichen Böden. Die Atmung des Bodens (wenn er nicht verdichtet oder zu dehydriert ist) nimmt mit der Temperatur zu; Seine Erwärmung kann eine Quelle für die Freisetzung von Kohlenstoff sein, bis hin zum negativen Gleichgewicht (mehr Emissionen als Speicherung) in Böden, die bereits sehr kohlenstoffreich sind.
Die Wiederherstellung großer Mengen von Humus und Torf (zwei Materialien, die reich an stabilisierten organischen Stoffen sind ) würde die Qualität dieser Böden und die Menge des gebundenen Kohlenstoffs verbessern. Die direkte Aussaat , echte Brache und Wiederherstellung von lebendem Boden durch BRF-Techniken ( Wood Ramial Fragmented ) kann dazu beitragen.
Der Untergrund speichert doppelt so viel wie der sehr flache Boden.
Die Zunahme von CO 2Entgegen den von der 4p1000- Initiative angekündigten Zielen wird Luft möglicherweise nicht durch eine stärkere Sequestrierung in Böden kompensiert . Eine Studie hat gezeigt, dass lange Exposition gegenüber einer Verdoppelung des CO 2 -SpiegelsDer atmosphärische Druck beschleunigt den Abbau organischer Stoffe in Waldböden bei der Aufforstung von Eichen erheblich (⇒ Entfernung von Kohlenstoff im Boden). Die Bäume speicherten mehr Kohlenstoff (212 g / m 2 in der Luft und 646 g / m 2 in den Wurzeln), aber 442 g / m 2 Kohlenstoff gingen im Boden verloren, hauptsächlich in der Oberfläche von 10 cm , wie es scheint von den Auswirkungen von CO 2auf dem Boden (Versauerung und Stimulierung der enzymatischen Aktivität von Bodenmikroorganismen, die die Zersetzung organischer Stoffe erhöht, und noch mehr, wenn Kohlenstoff (Abfall) vorhanden ist). Diese Studie muss durch Studien an reichen Böden bestätigt werden, da es sich um arme Böden handelte, in denen der Kohlenstoff zu 75% aus fragilen Kohlenstoffketten bestand.
Für das offizielle Vokabular der Umwelt in Frankreich (wie von der französischen Kommission zur Anreicherung der Sprache im Jahr 2019 definiert ) wird der Ausdruck „anthropogene Kohlenstoffabsorption“ definiert als: „Absorption von Kohlendioxid in Senken natürlichen Kohlenstoffs, die vom Menschen konserviert oder verwaltet werden, oder in CO 2 -Abfang- und Speichereinrichtungen " . Diese Kommission fügt hinzu, dass der Ausdruck „anthropogene Absorption von Kohlenstoff“ manchmal auf bestimmte andere Treibhausgase als Kohlendioxid wie Methan verallgemeinert wird . (Fremdäquivalent: anthropogene Entfernung ).
Um Kohlenstoff künstlich zu binden (dh ohne den natürlichen Kohlenstoffkreislauf zu verwenden), muss er zuerst eingefangen werden. Dann wird es auf verschiedene Weise gespeichert.
Erdgasreinigungsanlagen müssen Kohlendioxid, zu verhindern , entfernen Trockeneis von Verstopfungen Tankwagen oder zu verhindern , CO 2 Konzentrationen die maximal zulässigen 3% des Erdgasverteilungsnetzes überschreiten.
Darüber hinaus ist die CO 2 -Abscheidung eine der vielversprechenden Techniken zur Kohlenstoffabscheidung.von Kraftwerken emittiert (im Fall von Kohle wird dies als „saubere Kohle“ bezeichnet). Somit wird ein Kraftwerk zu Kohle mit einer Kapazität von 1000 MW erzeugt typischerweise in der Größenordnung von 6 TWh Strom pro Jahr, lehnt sie ab etwa 6 Millionen Tonnen CO 2jedes Jahr. Die einfachste und gebräuchlichste Methode zur Abscheidung von CO 2dass es emittiert, besteht darin, die Abgase aus der Verbrennung in eine Flüssigkeit zu leiten, in der das CO 2löst sich auf, dann wird diese Flüssigkeit zu einer Vorrichtung transportiert, um das CO 2 zurückzugewinnenaufgelöst. Diese Methode, die auf die Verbrennung fossiler Brennstoffe anwendbar ist, erhöht die Kosten der Stromerzeugung (typischerweise für Kohle und in Industrieländern um fast den Faktor 2) erheblich und verbraucht 10 bis 20% der durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe gewonnenen Energie Treibstoff. Kohlevergasungstechnologie , in neuen Anlagen eingesetzt, macht es möglich , diese zusätzlich Kosten zu reduzieren, ohne sie jedoch zunichte (Strom kostet dann 10 bis 12% mehr als die durch herkömmliche Verbrennung ohne Erfassung erzeugt).
Der Transport von Kohlendioxid muss strengen Sicherheitsstandards entsprechen, da er bei Konzentrationen von mehr als 10% durch Ersticken zum Tod führt. Dies zeigt die tragische Entgasung des Nyos-Sees (dichter als Sauerstoff, sammelt sich am Boden an und vertreibt ihn ). Das Design von CO 2 -Transportschiffen (nach dem gleichen Prinzip wieLNG-Träger oder zukünftige Wasserstoffträger), wird derzeit untersucht.
Derzeit ist die Absorption von CO 2erfolgt in großem Maßstab mittels Aminlösungsmitteln , insbesondere mit Ethanolamin (2-Aminoethanol, gemäß IUPAC- Nomenklatur ). Andere Techniken werden untersucht, wie Absorption durch schnelle Temperatur- / Druckschwankungen, Gastrennung und Kryotechnik .
In Kohlekraftwerken die Hauptalternativen zu CO 2 -AbsorbernAminbasiert sind Vergasungen der Verbrennung von Kohle und Sauerstoff-Heizöl. Bei der Vergasung entsteht ein Primärgas aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid, das zu Kohlendioxid verbrannt wird. Die Sauerstoff-Öl-Verbrennung verbrennt Kohle mit Sauerstoff anstelle von Luft und erzeugt somit nur CO 2und Wasserdampf, leicht trennbar. Diese Verbrennung erzeugt jedoch eine extreme Temperatur und die Materialien, die diese Temperatur unterstützen, müssen noch erzeugt werden.
Eine weitere langfristige Option ist die Abscheidung von Kohlenstoff aus der Luft mithilfe von Hydroxiden . Der Luft wird buchstäblich das gesamte CO 2 entzogen. Diese Idee ist eine Alternative zu nicht fossilen Brennstoffen für den Verkehrssektor (PKW, LKW, öffentlicher Verkehr usw. ).
Ein Test, der im 420-Megawatt-Elektrizitätswerk des Unternehmens Elsam in Esbjerg ( Dänemark ) durchgeführt wurde, wurde am 15. März 2006 im Rahmen des European Castor- Projekts unter der Leitung des French Petroleum Institute (IFP) eingeweiht, an dem rund 30 Industrie- und Industrieunternehmen beteiligt sind wissenschaftliche Partner. Dieser Nachverbrennungsprozess sollte es ermöglichen, die Kosten für die CO 2 -Abscheidung zu halbierenund bringt es wieder auf 20 bis 30 Euro pro Tonne.
Die Kosten über einen Zeitraum von vier Jahren (2004-2008) betragen 16 Millionen Euro, von denen 8,5 Millionen von der Europäischen Union finanziert werden. Castor zielt darauf ab, Technologien zu validieren, die für große Industrieanlagen bestimmt sind - Kraftwerk, Stahlwerk, Zementwerk usw. -, deren Aktivität 10% der europäischen CO 2 -Emissionen verursacht, so dass diese Technik im Einklang mit dem europäischen Preis für CO 2 -Emissionsgenehmigungen steht (dann bei 27 € pro Tonne).
Die Entladungen aus Wärmekraftwerken bestehen zu weniger als 20% aus Kohlendioxid . Bevor es unter der Erde vergraben wird, muss es erfasst werden: Dies ist die Erfassung nach der Verbrennung. Durch Kontakt mit sauren Gasen (wie CO 2)) bildet eine wässrige Lösung von 2-Aminoethanol bei Raumtemperatur ein Salz. Die Lösung wird dann in eine geschlossene Umgebung transportiert, wo sie auf etwa 120 ° C erhitzt wird , wodurch nach dem Prinzip von Le Châtelier CO 2 freigesetzt wird (rein) und regeneriert in wässriger Lösung 2-Aminoethanol.
Eine andere mögliche Art der Sequestrierung ist die direkte Injektion von Kohlenstoff in den Ozean. Bei dieser Methode wird das CO 2wird in tiefem Wasser begraben, um einen "See" aus CO 2 zu bildenFlüssigkeit, die durch den in der Tiefe ausgeübten Druck eingeschlossen wird. Experimente zwischen 350 und 3600 Metern zeigen, dass CO 2Flüssigkeit reagiert auf das druckverfestigende Hydrat von Kohlendioxid (in) , das sich allmählich im umgebenden Wasser löst. Die Inhaftierung ist daher nur vorübergehend.
Diese Technik hat gefährliche Umweltfolgen. CO 2reagiert mit Wasser unter Bildung von Kohlensäure H 2 CO 3. Das wenig bekannte biologische Gleichgewicht des Meeresbodens wird wahrscheinlich beeinträchtigt. Die Auswirkungen auf die Lebensformen benthisch die pelagischen Bereiche sind unbekannt. Aus politischer Sicht ist es ungewiss, ob die Speicherung von Kohlenstoff in oder unter den Ozeanen mit dem Londoner Übereinkommen zur Verhütung der Meeresverschmutzung vereinbar ist [1] .
Eine andere Methode zur langfristigen Sequestrierung des Ozeans ist das Sammeln von Ernterückständen (wie Weizenfutter oder überschüssigem Stroh) in großen Biomasseballen und deren Ablagerung in Gebieten mit "Schwemmfächern" ( Schwemmfächer ) von Tiefseebecken. Das Eintauchen dieser Rückstände in Schwemmfächer vergräbt sie schnell im Schlamm des Meeresbodens und fängt die Biomasse sehr lange ein. Alluvialfächer gibt es in allen Ozeanen und Meeren der Welt, in denen Flüsse aus Deltas in den Festlandsockel fließen, wie zum Beispiel der Mississippi- Alluvialfächer im Golf von Mexiko und der Nilfächer im Mittelmeer .
Die Stadt Libourne plant, einen ihrer Parkplätze mit Straßenlaternen mit " CO 2 -Absorber " auszustatten . ". Sie würden mit einem Algenbehälter versehen . Diese in der Nähe einer Lichtquelle platzierten würden Kohlendioxid absorbieren und Sauerstoff abgeben.
Die Auswahl geeigneter Organismen ermöglicht signifikante Erträge. Es wird geschätzt, dass ein Gerät dieses Typs mit einem Volumen von 1,5 m 3 bis zu einer Tonne CO 2 absorbieren kann pro Jahr.
Das Nationale Institut für Agrarforschung (INRA) hat in Frankreich die Initiative 4p1000 oder "4 pro 1000, Böden für Ernährungssicherheit und Klima" vorgeschlagen , die den Klimawandel durch die Bindung von atmosphärischem Kohlenstoff in Böden mildert und gleichzeitig deren Fruchtbarkeit und Widerstandsfähigkeit von Agrarökosystemen verbessert im Gesicht der globalen Erwärmung . Diese neue globale Herausforderung wird 570 Millionen landwirtschaftlichen Betrieben und mehr als 3 Milliarden Menschen in ländlichen Gebieten angeboten. Ziel ist es, die Kohlenstoffmenge aller land- und forstwirtschaftlichen Böden durch geeignete Verfahren wiederherzustellen oder zu verbessern, um die anthropogenen CO 2 -Emissionen auszugleichen.
Das allgemeine Prinzip lautet: "Eine jährliche Erhöhung des Kohlenstoffbestands der Böden um 4 pro 1000 in den oberen 40 Zentimetern des Bodens würde theoretisch den gegenwärtigen Anstieg der CO 2 -Menge stoppen .in der Atmosphäre, vorausgesetzt, die Entwaldung wird gestoppt. “Auf diese Weise könnten ungefähr 860 Milliarden Tonnen Kohlenstoff gespeichert werden, Ziel 4 ‰ , solange es erreicht wird, was einer jährlichen Speicherung von 3,4 Milliarden Tonnen Kohlenstoff im Boden entspricht. Laut INRA würde dieser Kohlenstoff nach der Umsetzung bewährter Verfahren zwanzig bis dreißig Jahre lang im Boden gespeichert, wenn er beibehalten wird.
Eine Studie "Potenzial der französischen Landwirtschaft und Wälder im Hinblick auf das Ziel der Kohlenstoffspeicherung im Boden bis zu 4 Promille" wurde von der französischen Umwelt- und Kontrollbehörde für Energie (ADEME) und dem Ministerium für Landwirtschaft und Ernährung in Auftrag gegeben. und INRA anvertraut. Ziel war es, den Gesamtkohlenstoffgehalt zu bewerten, den Frankreich auf diese Weise speichern könnte, und „Best Practices“ (in Bezug auf Leistung, aber auch Kosten) aufzulisten und zu qualifizieren. Die Darstellung erfolgt am 13. Juni 2019 in Paris.
Das Castor- Projekt sieht die Untersuchung von vier geologischen CO 2 -Speicherorten vor : das Ölreservoir Casablanca vor der Nordostküste Spaniens, das Erdgasfeld Atzbach-Schwanenstadt ( Österreich ), der Grundwasserleiter Snohvit ( Norwegen ) und das von Gaz de France vor Holland betriebene Erdgasfeld K12B , von dem aus es erforderlich ist Achten Sie auf die Dichtheit. Weitere Projekte mit ähnlichem Geist sind auf der ganzen Welt im Gange.
Laut BRGM müssen die jährlich ausgestoßenen 20 Milliarden Tonnen Kohlendioxid in salzhaltigen Grundwasserleitern gelagert werden . Letztere sind Gewässer, die zu salzig sind, um ausgebeutet zu werden. Ihre Empfangskapazität wird auf 400 bis 10.000 Milliarden Tonnen geschätzt , verglichen mit 40 Milliarden unzugänglichen Kohlevorkommen, 950 Milliarden Kohlenwasserstoffvorkommen und 20 Milliarden laufenden jährlichen Emissionen. Das Gas muss in einer Tiefe von mindestens 800 Metern unter 800 bar Druck bei einer Temperatur von 40 ° C in einer „ überkritischen “ Form im Gleichgewicht mit seiner Umgebung injiziert werden . Es wird allmählich sprudelndes Wasser bilden.
Die „geologische Sequestrierung“ (seltener als „Geosequestrierung“ bezeichnet) besteht darin, Kohlendioxid direkt in unterirdische geologische Formationen zu injizieren. Ölfelder und salzhaltige Grundwasserleiter , die nicht mehr genutzt werden, sind ideale Lagerorte. Höhlen und alte Minen, die manchmal zur Speicherung von Erdgas verwendet werden, werden und werden aufgrund mangelnder Speichersicherheit nicht genutzt.
CO 2 seit über 30 Jahrenwird in abfallende Ölfelder injiziert, um die Bohrlochleistung zu erhöhen. Diese Option hat den Vorteil, dass die Lagerkosten durch den Verkauf des zusätzlich erzeugten Öls ausgeglichen werden. Der Betreiber profitiert auch von der vorhandenen Infrastruktur sowie von geophysikalischen und geologischen Daten, die für und durch Erdölexploration gewonnen wurden. Alle Ölfelder haben eine geologische Barriere, die das Aufsteigen gasförmiger Flüssigkeiten (wie CO 2) verhindertin der Zukunft), haben aber den Nachteil, dass ihre geografische Verteilung und Kapazität begrenzt sind. Darüber hinaus hat die Praxis des Bruchs, die fast systematisch geworden ist, das Quellgestein dekonstruiert. Schließlich scheinen Leckagen über Injektionsbohrungen häufiger als erwartet zu sein: Eine kürzlich durchgeführte Metaanalyse von 25 Studien, die sich auf die Probleme der physischen Integrität von Hüllen von Produktions- und Injektionsbohrungen konzentrierten; Aktiv, Inaktiv und / oder Abgebrochen, sowohl an Land als auch vor der Küste für konventionelle oder unkonventionelle Lagerstätten, kam zu dem Schluss, dass Verluste an Gehäuseintegrität und Verstopfen von Bohrlöchern recht häufig sind (mit unterschiedlichen Risiken je nach Art der Bohrungen und Alter der Bohrlöcher). Alte Ölquellen sind häufig undicht (z. B. 70% der 2005 untersuchten Onshore-Bohrungen im Ölfeld von Santa Fe weisen einen Integritätsverlust auf (wobei manchmal beobachtet wird, dass Gasblasen entlang der Rohre an die Oberfläche aufsteigen). Diese Bohrungen sind alt, aber für 8.030 andere Bohrlöcher, die kürzlich im Marcellus-Schiefer gebohrt und von 2005 bis 2013 in Pennsylvania inspiziert wurden, hatten 6,3% mindestens ein Leck. 3.533 andere Bohrlöcher, die von 2008 bis 2011 in Pennsylvania inspiziert wurden, hatten 85 Fehler (Zement- oder Stahlgehäuse), und 4 davon Brunnen brachen aus und 2 hatten erhebliche Gaslecks. Im Falle eines schweren Erdbebens ist nicht bekannt, wie sich das Gehäuse und die Betonstopfen solcher Brunnen verhalten werden.
Das Kyoto-Protokoll bestätigt, dass die Vegetation CO 2 absorbiertLänder mit ausgedehnten Wäldern können einen bestimmten Teil ihrer Emissionen abziehen (Artikel 3 Absatz 3 des Kyoto-Protokolls); Erleichterung ihres Zugangs zu dem für sie festgelegten Emissionsniveau.
Schätzungen zufolge werden fossile Brennstoffe bis 2030 noch mehr als drei Viertel des Energieverbrauchs ausmachen. Diejenigen, die wissen, wie man CO 2 einfängtan seiner Quelle (22% der Emissionen stammen aus der Industrie, 39% der Stromerzeugung) wird einen starken Einfluss auf den künftigen globalen Markt für Emissionszertifikate haben .