Серия статей “Биогаз – енергетическая независимость Украины” СЕО АгроБиогаз к.т.н. Ольга Сидорчук изданию AgroExpert.
Журнал AgroExpert
Мировая климатическая политика и роль биогазовых технологий
Ольга Сидорчук, канд. техн. наук, генеральный директор AgroBiogas
Изменение климата — глобальное явление, которое поддается управлению исключительно путем международного сотрудничества. Климатическая политика на международном уровне связана с разработкой стратегий и мер защиты климата путем сокращения выбросов парниковых газов и адаптации к последствиям изменения климата. Об этом, а также о весомости биогазовых технологий в климатической политике рассказывает эксперт сектора биогазового производства, генеральный директор компании АгроБиогаз, кандидат технических наук, Ольга Сидорчук.
Что такое климатическая политика и для чего она предназначена?
Несомненным является факт изменения климата, причем без ограничений национальными границами. Причины и последствия климатических изменений являются глобальной проблемой, а соответственно, потребуют международных согласованных решений и сотрудничества всех стран мира.
Мировая климатическая политика прежде всего касается мер, которые могут быть приняты с целью достижения эффективной защиты климата. Ключевое направление деятельности при этом сосредоточивается на предотвращении и сокращении выбросов парниковых газов. Кроме того, международные представители государств разрабатывают стратегии для решения вопроса возможности устранения и сдерживания неизбежных последствий изменения климата. То есть, мероприятия, направленные на сокращение выбросов и адаптации к изменениям климата, которые эти выбросы вызывают.
Основной целью международного сотрудничества по вопросам защиты климата является максимально возможное предотвращение нарушения климатической системы, опасной для человечества и экосистем. Изменения климата, наблюдаемые сегодня, прежде всего связаны с глобальным потеплением. Выбросы парниковых газов, связанные с деятельностью человека, стремительно растут с начала эпохи индустриализации, усиливается парниковый эффект, который и считается ключевой причиной этого потепления. Замедление глобального потепления, как и сдерживание изменения климата и его последствий требует значительного сокращения выбросов парниковых газов во всем мире, причем, как в краткосрочной перспективе, так и в последующие годы и десятилетия.
Что является правовой основой климатической политики?
Охрана климата на международном уровне имеет соответствующую правовую базу, а именно Рамочную конвенцию ООН об изменении климата и на данный момент включает 194 страны-члена и ЕС, выступающей в роли региональной экономической организации. Почти все страны мира согласились с целями и принципами Рамочной конвенции, однако достичь единых конкретных договоренностей в условиях значительного количества участников трудно, поэтому наиболее легитимными признаются решения, принятые на ежегодных конференциях и основанные на консенсусе.
В дополнение к Рамочной конвенции об изменении климата, существуют и другие международные политические инициативы, и мероприятия по продвижению вопросам защиты климата в промышленно-развитых и развивающихся странах.
Так, в декабре 2015 года в Париже состоялась историческая встреча более 150 глав правительств и подписание Парижского климатического соглашения. Был согласован глобальный план действий по ограничению глобального потепления до уровня ниже двух градусов Цельсия, или до 1,5 градусов Цельсия от доиндустриального уровня с целью замедления темпов изменения климата. Поскольку парниковые газы, образующиеся в результате производства и использования энергии из ископаемых видов топлива и влияют на изменения климата, их применение должно быть сокращено в пользу расширения возобновляемых источников энергии и содействия развитию гидроэнергетики, солнечной и ветровой энергетики, геотермальной энергетики и энергии из биомассы и биогаза.
Что такое «верхняя граница в два градуса Цельсия», какое отношение данное понятие имеет к изменению климата и почему важно придерживаться его?
Усилия международного сообщества по защите климата объединились в 2010 году благодаря появлению общей политической цели, принятой на 16-й Конференции стран-членов Рамочной конвенции об изменении климата: ограничить и стабилизировать повышение средней глобальной температуры до двух градусов Цельсия по сравнению с доиндустриальным уровнем. Так называемая «верхняя граница в два градуса» — это научно-обоснованная и политически-определенная граница, пересечение которой предвещает опасные, неустойчивые изменения климата для человечества и окружающей среды.
С начала ХХ века средняя температура земной поверхности уже повысилась примерно на 0,8 градуса Цельсия. В случае, если текущая динамика роста объемов выбросов парниковых газов будет продолжаться такими же темпами, то к концу века можно ожидать потепления до четырех градусов Цельсия. А это, в свою очередь, будет иметь разрушительные последствия для людей и экосистем во всех уголках мира, но особенно негативно повлияют на беднейшие слои населения в развивающихся странах. С целью стабилизации климата на толерантном уровне, то есть ниже границы в два градуса, глобальные выбросы парниковых газов должны быть сокращены в долгосрочной перспективе.
С целью долговременной стабилизации климата, то есть, когда верхний предел в два градуса не будет превышен, необходимо сокращение выбросов углекислого газа в мире как минимум вдвое к 2050 году по сравнению с уровнем 2000 года. По расчетам экспертов Межправительственной группы по изменению климата, пик глобальных выбросов парниковых газов должен быть достигнут не позднее текущего 2020 года, а дальше тенденция должна идти на снижение (UNEP, 2016).
Для того, чтобы соблюдение границ в два градуса продолжалось, глобальные выбросы парниковых газов должны быть ограничены до 44 млрд т СО2екв. уже сейчас, в 2020 году. Согласно отчету Межправительственной группы, 2012 год отметился общим объемом выбросов парниковых газов на уровне 50 Гт CO2екв годом, тогда как в 2020 году ожидается выбросов в объеме от 51 до 57 Гт CO2екв (UNEP, 2012). Это означает, что эмиссий примерно на 8-13 Гт больше, чем необходимо для достижения стабилизации климата ниже двух градусов Цельсия. Сокращение такой разницы является вызовом и требует глобальных амбициозных усилий в ближайшие несколько лет в дополнение к имеющимся обязательствам.
Как влияет ведение сельского хозяйства на изменение климата?
Сельское хозяйство генерирует около 11% парниковых газов, среди которых углекислый газ (СО2), метан (СН4), оксид азота (N2) и аммиак (NH3). Особенно вредными являются выбросы аммиака, поскольку нарушают естественное равновесие экосистем.
Около трети объемов выбросов углекислого газа (СО2) генерируется сектором сельского хозяйства. До 90% выбросов этого парникового газа происходит в результате расщепления органических веществ на заболоченных территориях и осушенных для ведения земледелия почвах.
Около 60% вредных для климата выбросов парникового газа метана (СН4) также приходится на сельское хозяйство, сектору принадлежит первенство в перечне загрязнителей
Почти 80% выбросов метана, влияющих на изменения климата, происходят в рубце жвачных животных. Возможности вмешательства для снижения объемов эмиссий метана до сих пор довольно ограничены и применяются исключительно косвенные меры:
- Усовершенствование рациона животных
- Забота о состоянии здоровья животных с целью увеличения продолжительности их жизни
Оксид азота (N2) образуется на каждом отрезке сельскохозяйственного производства, где в реакцию вступает азот. К примеру, при внесении азотных удобрений, до 1% их объема оказывается в воздухе в виде эмиссии. Этот парниковый газ почти в 300 раз более вреден для климата, чем углекислый газ. Оксид азота способствует истощению озонового слоя.
Эффективное управление азотом, от кормопроизводства, скармливания кормов и до удобрения посевных площадей — является залогом сокращения выбросов оксида азота. Чем меньше выделяется аммиака, тем лучше для климата.
Методы точного внесения удобрений, а также технология разбрасывания удобрения в припочвенном слое, способно облегчить ситуацию. К тому же, ингибиторы нитрификации снижают выбросы оксида азота в первые несколько недель после внесения азотных удобрений. Решения, которые содержат азот в верхних слоях почвы, достижимых для растений, снижает потери оксида азота, как, к примеру, биологическая фиксация азота.
Почти 95% выбросов парникового газа аммиака (NH3) образуется в результате сельскохозяйственной деятельности и имеет тенденцию к дальнейшему росту. В первую очередь это объясняется наращиванием поголовья свиней и птицы.
Аммиак способствует диффузном проникновению азота в экосистемы, чем грозит биоразнообразию, особенно в местах с низким содержанием питательных веществ, способствуя подкислению почв и выделению оксида азота. Кроме того, аммиак может способствовать образованию мелкой пыли и соответствующим образом вредить здоровью людей.
Роль биогазовых технологий в климатической политике
После утверждения мировым сообществом целей по сокращению выбросов парниковых газов и адаптации к последствиям изменения климата, все большее значение приобретает использование потенциала биогазовых технологий и широкого применения органических отходов растительного и животного происхождения в качестве сырьевого обеспечения производства.
Среди основных климатических эффектов биогазового производства выделяем:
- замещение ископаемых видов топлива,
- замещение минеральных удобрений безопасными биоудобрениями после биогазовой станции,
- сокращение эмиссий метана при хранении экскрементов животных путем их использования в биогазовых установках,
- предупреждение выбросов парниковых газов из муниципальных отходов путем их сбраживания и т.п.
Биогазовая станция является СО2 нейтральным производством. Углекислый газ, выделяемый при энергетическом использования биогаза соответствует количеству двуокиси углерода, которую растения изымают из атмосферы в течение вегетационного периода.
Объемы биогазового производства практически неограниченные и постоянно доступны, а следовательно данные технологии отлично вписываются в видение долгосрочной перспективы сокращения эмиссий парниковых газов. На местах ведения сельского хозяйства всегда образуются и накапливаются органические отходы растительного и животного происхождения.
Биогазовое производство, кроме обеспечения возобновляемой электрической энергией, генерирует значительные объемы тепловой энергии, которая, в отличие от ископаемых ресурсов, образуется практически нейтральным для климата способом.
Довольно важным преимуществом биогазовых технологий является возможность накопления и использования энергетических источников из биогаза тогда, когда в них есть необходимость. Ни солнечная, ни ветровая энергетика такой опции не имеет.
Энергетическое преобразования силоса кукурузы, выращенного на 1 га, в биогазовой станции, позволяет сократить выбросы парниковых газов примерно на 10 т СО2екв по сравнению с ископаемым топливом, и обеспечивает зеленой электрической энергией 20 человек.
Использование в качестве сырья для биогазового производства отходов жизнедеятельности животных, в свою очередь, имеет два положительных эффекта на баланс парниковых газов. Во-первых, данное решение позволяет избежать эмиссий при хранении навоза и навозной жижи. Имеющиеся в отходах жизнедеятельности животных питательные вещества путем ферментации превращаются в электрическую и тепловую энергию, тогда как собственно побочные продукты животноводства — в высококачественные безопасные удобрения. Навоз одной коровы, превращенный в биогаз, сокращает эмиссии до 1,5 т CO2екв в год, а также обеспечивает электроэнергией более чем одного человека.
Значительно привлекательнее для климата производить электроэнергию из биогаза, чем из ископаемых видов топлива. К примеру, электростанции, работающие на угле, выбрасывают более 1000 г CO2екв за кВт*ч электроэнергии, тогда как для биогазовых станций данный показатель, как правило, ниже 250 г CO2екв за кВт*ч электроэнергии.
Следует отметить, что высокая доля отходов жизнедеятельности животных в сырьевом обеспечении биогазовой станции является очень привлекательной. Сокращение эмиссий парниковых газов на таких станциях может составлять более 1000 г CO2екв за кВт*ч электроэнергии.
Биогазовые станции имеют значительный сырьевой и экологический потенциал, а биогаз рассматривается как идеальная экологическая энергия для улучшения защиты климата и снижения зависимости от импорта энергоносителей.
Широкое внедрение биогазовых технологий делает возможным одновременно сознательное отношение к производственным процессам, обращение с отходами и побочной продукцией органического происхождения, получение энергоносителей из сырья, которое долгое время называлось «отходами», и быть реально причастными к сокращению выбросов парниковых газов, а следовательно и способствовать максимально-эффективной адаптации к изменению климата.