По мере того как мир преодолевает порог потепления на 1,5 °C, вызванного деятельностью человека, и становится всё более вероятным, что температура достигнет 2,6 °C и 3,1 °C к концу века, продолжается острая дискуссия о том, как остановить, замедлить или обратить вспять ускоряющееся изменение климата, которое мы вызываем. Как показали многочисленные исследования, такое потепление приведёт к затоплению многих прибрежных городов, ущербу на миллиарды долларов от экстремальных погодных явлений, массовым вымираниям видов и всё более интенсивным волнам жары. Это также станет серьёзной угрозой для финансового сектора и экономики всех масштабов.
«Масштаб мер по смягчению последствий, необходимых для поддержания температуры ниже 2–3 °C, выходит за рамки сокращения ежегодных выбросов».
Необходимость сокращения выбросов
Первая и главная задача человечества — резко сократить свои ежегодные выбросы углекислого газа (CO₂) примерно с 40 гигатонн (миллиардов тонн) в атмосферу. Этот парниковый газ в наибольшей степени способствует глобальному потеплению. Без такого сокращения любые другие меры, в лучшем случае, будут иметь ограниченный эффект.
К сожалению, на данный момент масштаб мер по смягчению последствий, необходимых для поддержания температуры ниже 2–3 °C, выходит за рамки сокращения ежегодных выбросов. Нам также необходимо удалять и хранить накопленный в атмосфере углерод.
Сокращение ежегодных выбросов недостаточно
Необходимость сокращения выбросов была чётко сформулирована с точностью, страстью и убедительностью на протяжении десятилетий. Однако глобальные выбросы продолжают устанавливать новые рекорды, увеличиваясь на 1% каждый год в течение последних трёх лет.
При этом, хотя рост чистых возобновляемых источников энергии (CRE) недавно побил свои рекорды, глобальное потребление ископаемого топлива продолжает расти, и нефть, газ и уголь по-прежнему составляют более 81% общего энергопотребления (на 4% меньше, чем 20 лет назад).
Даже в благоприятных политических условиях рост потребления CRE, который составляет примерно 1% мирового потребления первичной энергии в год, далёк от того, чтобы догнать глобальный рост энергопотребления, который составляет около 2% в год. Даже если бы рост CRE достиг такого же темпа, могли бы пройти десятилетия, прежде чем мы приблизились бы к глобальной декарбонизации, в течение которых мы бы выбросили в несколько раз больше CO₂, чем уже высвободили.
В последние десятилетия сосредоточение внимания на ежегодных выбросах не только не помогло их сократить, но и наши текущие и будущие выбросы не являются причиной потепления на 1,55 °C, которое мы наблюдаем. Причина — количество CO₂, которое мы уже выбросили.
Великая возможность
Учёные и специалисты из разных дисциплин и секторов могут сыграть ключевую роль в смягчении последствий изменения климата. Исследования в области наук о Земле необходимы для понимания углеродных резервуаров и потоков между ними, а также прошлых, настоящих и возможных будущих воздействий на климат.
Однако на данный момент кажется очевидным, что более глубокие научные исследования климата и даже лучшая коммуникация о них вряд ли вдохновят на коллективные действия или политику, необходимые для активизации значительных мер по смягчению последствий.
Некоторые видят свою роль в поддержке добычи природных ресурсов для удовлетворения ошеломляющего спроса на такие металлы, как медь, и редкие земли, а также в продвижении технологической устойчивости, которую продвигает горнодобывающая промышленность.
Учёные-геологи также вносят свой вклад в информирование о подходах к адаптации и повышению устойчивости, хотя ни один из них не является формой смягчения последствий и в долгосрочной перспективе обходится гораздо дороже.
Удаление углекислого газа (CDR)
Удаление углекислого газа (CDR) подразумевает гораздо меньшие риски, чем многовековой эксперимент по использованию атмосферы в качестве дренажа.
Существуют различные подходы к долгосрочному удалению углекислого газа (CDR), но всё более очевидно, что подземные геологические месторождения превосходят их по своей способности и долговечности. Количество углерода, присутствующего в земной коре, в миллионы раз больше, чем во всех поверхностных резервуарах вместе взятых, и оно сохраняется там в течение гораздо более длительного времени.
Оценки показывают, что существует достаточная подземная ёмкость для хранения по крайней мере десятков тысяч гигатонн CO₂, и недавние анализы осуществимости показали, что достичь темпов хранения не менее 5–6 гигатонн CO₂ в год к 2050 году является реалистичным и соответствует текущим технологическим траекториям.
Достижение CDR в масштабе гигатонн станет серьёзным вызовом, требующим поддержки и дальнейшего развития необходимых методов. Некоторые подходы демонстрируют наибольший потенциал.
Вызовы для геологов
Учитывая растущий тренд наших выбросов и необходимость в масштабируемых решениях по хранению углерода, трудно представить, что удаление CO₂ путём долгосрочного подземного хранения (CDR) не будет расти в ближайшие десятилетия, особенно если политика и стимулы, связанные с углеродом, перейдут от поддержки сокращения и предотвращения выбросов к их удалению.
По мере роста этого интереса мы должны признать, что подземное пространство становится всё более многолюдным местом, где взаимодействуют водные, энергетические и минеральные ресурсы, не говоря уже о том, что оно вмещает до 90% всей микробной жизни и от 10% до 20% всей биомассы планеты. Именно здесь геология вступает в игру.
Пришло время геологов взять на себя центральную роль в разработке решений по смягчению последствий. Однако это не будет без проблем.
Роль геологии в управлении подземным пространством
После столетия, в течение которого индустрия ископаемого топлива напрямую и косвенно определяла большую часть исследований и образования в этой дисциплине, пришло время для геологов взять на себя центральную роль в разработке решений по смягчению последствий, особенно в области долгосрочного хранения углерода и ответственного управления подземным пространством.
Деятельность по добыче полезных ископаемых, геотермии, а также добыче и утилизации нефти и газа уже увеличила потоки подземных флюидов намного выше уровней, предшествовавших антропоцену, и прогнозы этих потоков на 2050 год во много раз выше.
Масштабирование подземного хранения углерода до уровня гигатонн в год будет означать закачку больших объёмов CO₂, а также различных углеродных решений в широкий спектр геологических резервуаров и связанных с ними вод. Это создаст не только инженерные проблемы, но и задачи по выяснению эффективности и рисков инъекций в самых разных условиях.
Управление ответственным подземным пространством также потребует от геологов внести новые перспективы в понимание осадочных бассейнов и магматических провинций для решения таких вопросов, как проницаемость и состав пород, которые важны для долгосрочного хранения.
Большая часть этой работы будет неизбежно междисциплинарной, что станет вызовом для учёных, привыкших к традиционным и дисциплинарным акцентам при разработке общего языка и подходов.