Биомасса: углеродно-нейтральная или хуже, чем уголь?

Склад бревен рядом с заводом по производству древесных гранул Drax в Лавингтоне. | Нельсон Беннетт

Сжигание растений и деревьев для выработки энергии создает сложное уравнение CO2

По состоянию на 2020 год 22% энергии в Европе приходилось на возобновляемые источники энергии. Но 60 процентов этой энергии приходится на биоэнергию, большую часть которой составляет древесная биомасса, используемая для производства электроэнергии на тепловых электростанциях или для обогрева домов в печах, работающих на пеллетах.

Это отрасль, которая в последнее время подвергается пристальному вниманию и критике со стороны экологов, которые говорят, что климатические преимущества биоэнергии прекращаются, когда гранулы производятся из живых деревьев, собранных для производства биоэнергии.

Сжигание древесины может производить даже больше выбросов двуокиси углерода (CO2), чем уголь на единицу энергии, потому что древесина менее энергоплотна, чем уголь.

Но поскольку растения и деревья отрастают, в конечном итоге поглощая CO2, образующийся в результате сгорания, биомасса классифицируется в международных политиках и правилах в области изменения климата как возобновляемая и углеродно-нейтральная.

А когда биоэнергия сочетается с улавливанием и хранением углерода (BECCS), она может быть углеродно-отрицательной, удаляя из атмосферы больше CO2, чем она производит.

«BECCS — одна из немногих технологий, способных устранить прошлые выбросы CO2, оставшиеся в атмосфере», — говорится в последней и шестой оценке Рабочей группы 3 Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК).

Несмотря на то, что ученые МГЭИК говорят о роли биоэнергетики в переключении производства энергии в мире с ископаемых видов топлива, таких как уголь и природный газ, экологи говорят, что преимущества биоэнергетики для климата больше не складываются.

Британская компания Drax Group, являющаяся одним из крупнейших игроков в отрасли производства древесных гранул, стала объектом особого внимания в Канаде, США и Европе.

В прошлом году S&P Global исключил Drax и 14 других компаний, занимающихся экологически чистой энергией, из своего индекса чистой энергии за высокий показатель отношения выбросов углерода к доходам.

Европейский парламент в настоящее время находится под давлением, чтобы отменить субсидии для производства древесных гранул, и предлагает новые правила, которые ограничат производителей древесных гранул использованием только древесных отходов для пеллетной промышленности.

Использование древесных пеллет позволило Drax перевести четыре из шести своих британских электростанций с угля на биомассу, и компания планирует инвестировать 2 миллиарда фунтов стерлингов (3 миллиарда долларов) в проект по улавливанию углерода в биоэнергетике, который, по ее словам, принесет восемь миллионов долларов. тонн отрицательных выбросов CO2 в год.

Так почему же защитники окружающей среды в Европе и Северной Америке усиливают кампании против производства древесной биомассы?

По их словам, по мере роста спроса на энергию из биомассы в отрасли заканчиваются древесные отходы и все чаще прибегают к вырубке леса. Если не сделать это устойчиво, это может привести к удалению важных поглотителей углерода. Так действительно ли сжигание древесины вместо угля для выработки электроэнергии является углеродно-нейтральным? Или сжигание древесины «грязнее, чем сжигание угля», как предположила New York Times в недавнем материале о производстве древесных гранул и его влиянии на леса Северной Европы.

BIV задал этот вопрос пяти ученым и академикам, четверо из которых внесли свой вклад в последнюю оценку Рабочей группы 3 МГЭИК.

Обычный ответ ученых МГЭИК был «это зависит».

Как правило, биомасса в качестве источника энергии намного лучше, чем уголь, говорит Жоана Португал Перейра, старший научный сотрудник Рабочей группы 3 МГЭИК по смягчению последствий изменения климата.

По ее словам, при сжигании угля для производства одного киловатт-часа (кВтч) электроэнергии выделяется около 900 граммов CO2. Природный газ производит 450 граммов CO2 на кВтч. Напротив, производство одного кВтч электроэнергии путем сжигания биомассы приведет к «нейтральным выбросам углекислого газа», сказал Перейра.

Тем не менее, могут быть искренние опасения по поводу дефицита углерода — времени, необходимого для отрастания деревьев, чтобы поглотить CO2, выделяющийся при сгорании. Дефицит может увеличиваться по мере того, как больше используются цельные деревья вместо древесных отходов, которые в любом случае уже образуются в результате деятельности лесного хозяйства, особенно если леса не управляются устойчивым образом.

«Воздействие биоэнергии значительно различается в зависимости от ее источника и технологии», — сказал Перейра. «Если плантации древесной биомассы являются движущей силой изменений в землепользовании и обезлесения или требуют интенсивного использования удобрений и других ископаемых ресурсов, дефицит углерода и время окупаемости могут достигать 84 лет».

По словам Криса Батая, адъюнкт-профессора Университета Саймона Фрейзера (SFU) и ведущего автора шестого доклада Рабочей группы 3 МГЭИК, поскольку древесные отходы, которые уже образуются, используются для производства древесных гранул, дефицит углерода не является проблемой оценки.

Когда деревья сажают и собирают исключительно для использования в качестве биоэнергии, расчет климатических выгод может измениться.

«Везде, где заготавливается много древесины, если вы используете для производства пеллет только отходы лесозаготовок, которые все равно сгорает, то я не думаю, что это проблема», — сказал Батай BIV.

«Если у вас есть рубки и отходы, которые все равно сгорят, да — превращайте их в пеллеты, потому что они заменят уголь в другом месте».

Но защитники окружающей среды говорят, что в настоящее время девственные леса вырубаются для производства древесных гранул. По словам Батая, если это правда, то это было бы законным поводом для беспокойства, потому что леса и лесная почва являются важными поглотителями углерода.

«Если и когда это произойдет, это должно быть просто остановлено», — сказал Батай.

Самой большой проблемой при выращивании деревьев для биоэнергетической промышленности может быть дефицит углерода. Это время, необходимое отрастающим деревьям, чтобы поглотить CO2, который выделяется при сгорании.

Джон Стерман, профессор и директор группы системной динамики Массачусетского технологического института, в 2018 году стал соавтором исследования, в котором оценивается, что дефицит углерода может составлять от 44 до 100 лет.

«Кроме того, прогнозируемый рост заготовки древесины для биоэнергетики приведет к увеличению выбросов CO2 в атмосферу как минимум на столетие, поскольку новый углеродный долг постоянно превышает ЧПП (чистую первичную продукцию)», — говорится в исследовании.

Стерман сказал, что спрос на древесные гранулы, вероятно, превысит доступность древесных отходов.

«Этот рост не может быть обеспечен за счет текущих поставок отходов и остатков от лесозаготовки и производства бумаги или от существующих плантаций», — сказал Стерман. «Это означает, как мы уже видим, что необходимая древесина должна быть получена за счет вырубки существующих лесов».

Брент Зонген, профессор экономики окружающей среды и ресурсов на факультете экономики сельского хозяйства, окружающей среды и развития Университета штата Огайо, не согласен с этим.

Зонген был ведущим автором главы 7 (леса и сельское хозяйство) для шестой оценки Рабочей группы 3 МГЭИК.

Любая оценка жизненного цикла парниковых газов (ПГ) в лесном хозяйстве и биоэнергетике должна учитывать существующую лесную промышленность, сказал Зонген, поскольку бизнес по производству древесной биомассы является частью лесной экономики.

«Углеродный долг, если он есть, является функцией экономики и лесной системы, а не отдельного насаждения или отдельного дерева», — сказал он.

«Система биомассы — это не просто сбор одного дерева или одного насаждения для сжигания и выработки электроэнергии. По сути, это выход на существующий рынок людей, которые уже собирают деревья. В большинстве мест достаточно инвестиций для восстановления этих деревьев, поэтому вы довольно быстро получаете этот углерод. Это не 40-50-100 лет».

Что касается заявления о том, что древесная биомасса может быть хуже, чем уголь, с точки зрения выбросов парниковых газов, Зонген назвал это «сумасшествием».

«Вопрос о том, близко ли это к углю, смехотворен», — сказал он.

Марк Жаккар, экономист по устойчивой энергетике из SFU и участник шестой оценки Рабочей группы 3 МГЭИК, по-видимому, согласен с Зонгеном.

По его словам, даже если деревья выращивают специально для получения биоэнергии, это следует считать углеродно-нейтральным.

«Здорово, если они используют древесные отходы, которые в любом случае будут сожжены», — сказал Жаккар. «Но … даже если бы это были специальные плантации биомассы, управляемые для сохранения почвы и устойчивой ежегодной допустимой вырубки, все равно можно было бы использовать биоэнергию, и это все равно было бы чистым нулевым выбросом».

Смотрите связанную статью, Силовая игра Британской Колумбии на древесных пеллетах