Způsoby odstraňování uhlíku z atmosféry
Ing. Václav Kurel
10.11.2021
Z pohledu emisí můžeme rozdělit firmy na dva typy. První jsou přímí emitenti CO2 jako např. uhelné elektrárny, teplárny, producenti oceli a cementu. Jejich emise jsou regulovány systémem emisních povolenek. Jsou finančně motivováni k tomu, aby emise postupně snižovali. A k tomuto snižování také dochází, protože cena emisních povolenek dramaticky roste, což urychluje odklon od uhlí. Druhým typem jsou firmy, které CO2 přímo ze žádného svého komínu nevypouštějí, ale svojí spotřebou elektřiny, plynu, benzínu, atd. nepřímo přispívají k emisím CO2. Tyto firmy nejsou dnes povinné snižovat svoji uhlíkovou stopu. Budou ale pod čím dál větším tlakem od svých akcionářů, věřitelů a zákazníků, aby svoji uhlíkovou stopu postupně výrazně snižovaly. Progresivní firmy si kladou ambiciózní cíle dosažení uhlíkové neutrality do roku 2030. Např. Komerční banka chce dosáhnout uhlíkové neutrality dokonce již v roce 2026. A právě postoj těchto firem bude v nejbližších letech rozvíjet různé způsoby odstraňování uhlíku z atmosféry, protože budou potřebovat, aby někdo za ně jejich nepřímé emise z atmosféry odebral. A nakoupí si tedy uhlíkové kredity, tzv. offsety, protože bez jejich využití nebudou schopni dostáhnout uhlíkové neutrality v celém svém odběratelsko-dodavatelském řetězci.
Více než 95% nabízených offsetů do roku 2020 tvořily projekty, které se snažily vyhnout dalším emisím, jako např. ochranou deštného pralesa před vykácením, anebo se snažily o snížení emisí využitím nějaké účinnější technologie výroby elektřiny nebo tepla. V současné době se čím dál víc prosazují offsety, které přímo odstraňují uhlík z atmosféry, tzv. carbon dioxide removal (CDR). Využívá se přitom přírodních principů fotosyntézy nebo mineralizace anebo se využívá nějaká moderní technologie.
Existuje šest základních způsobů, jak odstranit uhlík z atmosféry:
Stromy jsou obzvláště dobré v ukládání uhlíku odstraněného z atmosféry fotosyntézou. Rozšiřování, obnova a lepší správa lesů s cílem podpořit větší absorpci uhlíku může využít sílu fotosyntézy a přeměnit oxid uhličitý v ovzduší na uhlík uložený ve dřevě a v půdě.
Hlavní výhodou tohoto řešení je vysoká absorpční schopnost s cenami kolem 10 USD za tunu CO2. Zároveň přinášejí významné vedlejší benefity jako čistší vodu a ovzduší. Lesy také podporují malý vodní cyklus, ochlazují místní klima a pomáhají udržovat biodiverzitu v krajině. Proto se také jedná o nejvyužívanější způsob CDR projektu.
Jedním z hlavních problémů je zajistit, aby rozšiřování lesů v jedné oblasti nebylo na úkor lesů jinde. Zalesňování zemědělské půdy by například snížilo nabídku potravin. To by si mohlo vyžádat přeměnu jiných lesů na zemědělskou půdu, pokud by zlepšení produktivity zemědělských podniků tuto mezeru nevyplnilo. Podobně může netěžení dřeva v jednom lese vést k nadměrné těžbě v jiném lese. Zalesňování má tak své limity v nedostatečné kapacitě vhodných míst k zalesnění. O to důležitější je dbát na to, aby nedocházelo ke kácení deštných pralesů, protože jsou obrovskou zásobárnou uhlíku. Obnova tropických lesů obvykle zachytí 11 tun CO2 na hektar za rok, ale ztráta jednoho hektaru vzrostlého lesa může uvolnit více než 30krát větší množství CO2 - přes 400 tun - najednou.
Příklady projektů: Pachama, NCX.
Půda přirozeně ukládá uhlík v organické hmotě. V půdě se nachází 3x více uhlíku než v atmosféře. Průmyslovým zemědělstvím se historicky uvolnilo do atmosféry velké množství uhlíku, takže zemědělská půda je dnes na mnoha místech degradovaná, ztrácí úrodnost, není schopná zadržet dost vody a není odolná vůči větrné a vodní erozi. Vzhledem k tomu, že zemědělská půda je tak rozsáhlá, tak i malé zvýšení množství uhlíku v půdě by mohlo mít velký dopad.
Regenerativní způsob hospodaření prokazatelně zvyšuje obsah uhlíku v půdě a poskytuje mnoho vedlejších benefitů. Výsadba pomocných plodin v době, kdy jsou pole jinak holá, může prodloužit fotosyntézu po celý rok a pokud se omezí mechanické a chemické narušování půdy, může docházet k uložení cca 10 tun CO2 na hektar za rok, jak prokázaly projekty v Rakousku nebo Německu. Největší výzvou je radikální změna ve způsobu hospodaření, která navíc musí být trvalého charakteru, protože návrat k orbě z roku na rok může předchozí přírůstky uhlíku v půdě vymazat.
Příklady projektů: Carbocert, Carboneg, Nori, Indigo, Grassroots Carbon.
Velká přirozená zásoba uhlíku existuje v rašeliništích. Ačkoli tvoří jen 3% zemské pevniny, tak obsahují 42% uhlíku, který je celkově uložen v půdě. Vznikají tedy projekty, jejichž smyslem je obnova rašelinišť, aby se podpořila schopnost vázat uhlík v tomto ekosystému.
Příklad projektu: Moor Futures.
Výroba bioenergie se zachycováním a ukládáním uhlíku (Bioenergy with carbon capture and storage - BECCS) je dalším způsobem, jak využít fotosyntézu v boji proti změně klimatu. Je však mnohem složitější než sázení stromů nebo hospodaření s půdou - a ne vždy je pro klima přínosem.
BECCS je proces využívání biomasy k výrobě energie v průmyslu, energetice nebo dopravě, zachycování jejích emisí před jejich vypuštěním zpět do atmosféry a následné ukládání zachyceného uhlíku buď pod zem, nebo do výrobků s dlouhou životností, jako je beton.
Důležité je, aby BECCS byly celkově uhlíkově negativní a primárně využívaly jako palivo zemědělské zbytky nebo dřevní odpad z blízkého okolí. Tyto suroviny mohou být pro budoucnost BECCS klíčové, protože by nevyžadovaly zvláštní využití půdy. V takovém případě může BECCS přinést očekávané přínosy pro klima.
Další variantou využití biomasy k sekvestraci uhlíku je přeměna biomasy pomocí pyrolýzy na biouhel nebo uhlíkaté oleje, které lze prakticky trvale uložit zpět pod zem, což je jejich hlavní výhoda.
Příklady projektů: Biouhel, Charm, Carbofex.
Přímé zachycování uhlíku ze vzduchu (Direct Air Capture – DAC) je proces chemického čištění oxidu uhličitého přímo z okolního vzduchu a jeho následné ukládání buď pod zem, nebo do produktů s dlouhou životností. Tato nová technologie je podobná technologii zachycování a ukládání uhlíku, která se používá k zachycování emisí ze zdrojů, jako jsou elektrárny a průmyslová zařízení. Rozdíl spočívá v tom, že přímé zachycování v ovzduší odstraňuje přebytečný uhlík přímo z atmosféry, místo aby jej zachycovalo u zdroje.
Přímé zachycování vzduchu je poměrně jednoduché měřit a zohledňovat jeho přínosy pro klima a jeho potenciální rozsah nasazení je obrovský. Tato technologie je však stále nákladná a energeticky náročná. Stávající kapacity existujících projektů jsou proto stále poměrně malé, protože potřebují dostatek bezemisní energie, aby bylo dosaženo čistého odstranění uhlíku. A zároveň musí být v okolí k dispozici vhodné trvalé úložiště.
Příklady projektů: Climeworks, Carbon Engineering.
Některé minerály, jako např. olivín, přirozeně reagují s CO2 a mění uhlík z plynu na pevnou látku. Tento proces se běžně označuje jako mineralizace uhlíku nebo zesílené zvětrávání a přirozeně probíhá velmi pomalu, po stovky či tisíce let.
Cílem tohoto CDR projektu je urychlit přirozené chemické zvětrávání minerálu tím, že se velké množství rozemleté horniny obsahující např. olivín rozšíří na velkou plochu. Hlavní výhodou je zejména prakticky trvalé uložení uhlíku. Omezení spočívá v nalezení vhodného a dostatečného zdroje konkrétního minerálu, dostatečné plochy pro rozptýlení a nízkoemisní těžby a přepravy velkého množství horniny.
Příklady projektů: Vesta, Heirloom.
Hlavní způsob sekvestrace uhlíku v oceánu spočívá ve využití fotosyntézy v pobřežních rostlinách, mořských řasách nebo fytoplanktonu. Pěstování mořských řas by mohlo odstraňovat uhlík a zároveň podporovat obnovu ekosystémů a také snižovat okyselování oceánů. Výhodou této varianty je dostupná obrovská rozloha oceánů a velký potenciál v sekvestraci uhlíku díky rychlému růstu řas. O širších ekologických dopadech těchto přístupů však stále není mnoho známo a je zapotřebí dalšího výzkumu, aby bylo možné lépe porozumět potenciálním rizikům, než se tyto přístupy začnou uplatňovat ve velkém měřítku.
V blízké budoucnosti lze pěstované mořské řasy využívat také k výrobě produktů, jako jsou potraviny, pohonné hmoty a hnojiva, což sice nevede k odstranění uhlíku, ale mohlo by to snížit emise ve srovnání s konvenční produkcí a zajistit ekonomickou návratnost, která podpoří růst tohoto odvětví.
Příklad projektu: RunningTide.
