Egyre inkább úgy tűnik, a világ nemhogy nem éri el, de közelében sem lesz a Párizsi Klímaegyezményben meghatározott kibocsátás-csökkentési célhoz. A globális CO2-emisszió 2018-ban 1,7 százalékkal 33,1 milliárd tonnás rekord szintre emelkedett, márpedig a cél teljesítése érdekében legkésőbb 2020-tól tartósan és radikálisan csökkenteni kellene, nagyjából 2050-re pedig nettó nullára kellene leszorítani a kibocsátást. A "nettó" azt jelenti, hogy az emisszió továbbra sem szűnne meg teljesen, de bizonyos technológiák alkalmazásával a mérleg – legalább is a terv szerint – kihozható lenne nullára. Erre egyelőre nem mutatkozik érdemi esély, azonban az úgynevezett negatív emissziós technológiák egy része már ma is képes jelentős mennyiségű szén-dioxid légkörből történő kivonására, az új fejlesztések pedig további reményt adhatnak a klímaváltozás elleni küzdelemben.

A klímacélok és kapcsolódó vállalások kollektív elszabotálására tekintettel, illetve a katasztrofális mértékű klímaváltozás elkerülése érdekében az emberiségnek hatalmas mennyiségű szén-dioxidot kellene kivonnia a légkörből, miközben a kibocsátáscsökkentés minden elérhető módjáról sem lenne szabad lemondania, ahogyan arra már az ENSZ Éghajlat-változási Kormányközi Testülete (IPCC) is rámutatott 2018-as, mérvadó jelentésében. Bár ma már egy sor ezt lehetővé tevő negatív emissziós technológia létezik, többségük egyelőre nem alkalmas évente sok milliárd tonna CO2 légkörből való eltávolítására. Ahhoz, hogy erre képessé váljanak, további fejlesztésekre van szükség, amelyekkel a kívánt nagyságrend és költségszint elérhető. Néhány ilyen technológia azonban már napjainkban is használható stádiumban van.

Erdősítés

Ez az érett technológia az egyig leghatékonyabb megoldást jelenti a légköri szén-dioxid megkötésére. Számos tudományos jelentés sürgeti globális faültetési programok indítását, és ma már számos erre irányuló kezdeményezés is létezik. A faültetéshez azonban jókora földterületre és talajra, valamint megfelelő éghajlati viszonyokra van szükség, de az alkalmas terület a klímaváltozás és a közvetlen erdőirtások miatt zsugorodik. Az erdősültség növekedésével csökkenhet az albedó, vagyis a Föld felszínének napsugárzást visszaverő képessége, ami értelemszerűen a globális felmelegedés fokozódása irányába hat. Az erdők csak évtizedes távlatban érik el maximális CO2-megkötő képességüket és maguk a fák is véges élettartamúak, azonban az erdők és erdősítések összesített hatása mindezzel együtt is egyértelműen pozitív.

Jelenleg közel 1 milliárd hektárnyi olyan terület van a Földön, amelyet nem borít erdő, de amelyet erdősíteni lehetne. Ez nagyjából egybevág azzal, amire az IPCC szerint szükség lenne a Párizsi Klímegyezmény céljainak eléréséhez, vagyis a globális átlaghőmérséklet emelkedésének jóval 2 Celsius-fok alatt tartásához (az évszázad végéig, az iparosodás előtti szinthez képest). A svájci ETH egyetem nyáron megjelent tanulmánya szerint a Föld erdővel borított területeit mintegy 25 százalékkal, 900 millió hektárral lehetne növelni, amelynek teljes elméleti CO2-megkötő potenciálja 205 milliárd gigatonna lenne, amit azonban csak sok évtized alatt lenne képes "elraktározni". Az erdősítésben rejlő potenciál éves szinten további 0,5-3,6 milliárd tonna CO2 megkötését tenné lehetővé az Egyesült Államok Tudományos Akadémiája szerint. A megvalósítható addicionális szén-dioxid-megkötés átlagos becsült költsége 5-50 dollár/tonna.

Szén-dioxid-leválasztással és -tárolással kombinált biomassza-felhasználás

A szén-dioxid-leválasztás és -tárolás (CCS) keretében az égés során keletkező füstből vegyi eljárást alkalmazva kivonják a szén-dioxidot és arra alkalmas föld alatti geológiai képződményekbe, tárolókba sajtolják, vagyis a módszer nagy vonalakban a földgáz-kitermelés fordítottjaként képzelhető el. A CCS technológia elvileg bármilyen fosszilis erőművel is párosítható. A világban jelenleg évente mindössze pár tíz tonna CO2 kerül ilyen módon földfelszín alatti tárolókba, a fenntartható energiagazdaság megvalósítása érdekében azonban széles körű alkalmazására lenne szükség ipari üzemek mellett is.

Fenntartható mezőgazdasági és erdészeti művelés mellett a biomassza-kitermelés és égetés egyensúlyba hozható a CO2-t megkötő növényzet állományának szinten tartásával, akár növelésével is – vagyis a biomassza égetése elméletileg karbonsemleges lehet. Ha pedig ehhez a CCS technológia is párosul, akkor a folyamat teljes kibocsátása akár negatív is lehet. A biomassza égetése a növénytakaró újraképződését feltételezve elméletileg valóban karbonsemleges, a kivágott fák pótlása azonban sok helyen és esetben nem folyamatos. Ez, a kitermeléshez képest évtizedes nagyságrendben mérhető eltolódás elegendő lehet arra, hogy a biomassza égetése során a légkörbe került CO2 tovább súlyosbítsa a globális felmelegedést, csökkentve például a növények által élhető területek nagyságát. Emellett egy nagyobb fa kivágása a környező talaj életét is alapvetően befolyásolja, növelve például a talaj karbonemisszióját.

A biomassza-használat energiaültetvények általi fokozásának korlátját jelentheti a világ fokozódó élelmiszerigénye is. A CCS-technológia alkalmazását pedig az gátolja, hogy bár a világban összességében elegendő geológiai formáció áll rendelkezésre a tároláshoz, ezek eloszlása nem egyenletes, vagyis a leválasztott szén-dioxid tárolókba való továbbításához jelentős infrastrtrukturális fejlesztésekre is szükség lenne. A biomassza CCS-sel kombinált technológiájában rejlő elvi CO2-kivonási potenciál évi 0,5-5 milliárd tonna, egyetlen tonna megkötésének átlagos becsült költsége 100 és 200 dollár közé esik.

Közvetlen szén-dioxid-leválasztás

Az előző eljáráshoz képest ez a technológia annyiban több, hogy közvetlenül a levegőből vonja ki a szén-dioxidot és teszi tárolhatóvá, illetve felhasználhatóvá. Ez üdítőitalok szénsavval dúsításától az építőanyagok és egyéb termékek gyártásában történő felhasználáson át akár folyékony üzemanyag előállítását is jelentheti, amire például a Carbon Engineering nevű kanadai startup már jelenleg is képes. A technológia előnye, hogy telepítését a kibocsátó üzemek elhelyezkedése nem befolyásolja, és gyakorlatilag bárhol elhelyezhető, ahol a tároló vagy feldolgozó kapacitás rendelkezésre áll.

A technológia egyébként nem számít újnak, hasonló rendszereket például tengeralattjárókon évtizedek óta alkalmaznak. A kihívást ez esetben is a költségek tömeges telepítést lehetővé tevő csökkentése jelenti. A technológia jelenleg annyira drága, hogy a világban működő, ezzel foglalkozó néhány vállalkozás eddig mindössze demonstrációs projekteket épített. A területen úttörő svájci Climeworks 600-800 dollárra teszi a CO2 megkötésének tonnánkénti költségét, az említett kanadai cég szerint azonban 200-250 dollár körüli költséggel is megvalósítható, ami néhány év alatt 100 dollár körüli szintre mérsékelhető. A technológia éves CO2-megkötési potenciálja 0,5-5 milliárd tonna között becsülhető.

Talajhasználat fenntarthatóságának növelése

A talaj jelentős mennyiségű szenet tartalmaz különféle szerves anyagok, trágya vagy gyökerek formájában, a lebontó szervezetek tevékenysége és a talaj megbontása révén azonban ennek egy része a légkörbe kerül. A talajban elraktározott szén mennyiségének növelése több módon is lehetséges, például trágyázással, a legeltetés optimalizálásával, a talaj bolygatásának mérséklésével, avagy például hüvelyes növények ültetésével is. A földművesek tudatosan vagy tudattalanul évezredek óta menedzselik a talaj széntartalmát, hiszen ezáltal jelentősen tudták növelni a termést, illetve javítani a termés minőségét. A talaj karbonelnyelő képessége természetesen korlátozott, azonban széles körű változtatásokkal érdemben fokozható. Ezekkel összességében éves szinten akár 5 milliárd tonnával is javítható lehet a globális CO2-kivonási potenciál, ráadásul viszonylag olcsón, hiszen egy többlet tonna szén-dioxid ily módon történő megkötésének költsége legfeljebb 100 dollár körül alakul, de gyakran minimális ráfordítással is eredmény érhető el.

Bioszén

A bioszént biomasszából (többnyire fából) állítható elő nagy hő hatására oxigénszegény körülmények között (ez a pirolízis vagy hőbontás). A talajhoz adva a bioszén nem csak fokozza annak karbontartalmát, de javítja víztartó képességét, emellett csökkenti a nitrogén- és metánemissziót is, márpedig utóbbi a szén-dioxid-kibocsátás mellett a globális felmelegedés egyik fő okozója. Egyelőre ez a technológia sem esett át tömeges tesztelésen. További hátránya, hogy a pirolízishez jelentős mennyiségű hőenergia szükséges, a bioszén alapanyagaként használandó fa vagy egyéb növényzet megtermelése pedig területigényes és szintén fenntarthatósági aggályokat vethet fel. A technológia becsült éves CO2-megkötő potenciálja 0,5-2 milliárd tonna, jelenlegi költsége 90-120 dollár / CO2 tonna.

Ásványok mállásának fokozása

Bizonyos ásványok képesek reakcióba lépni a szén-dioxiddal és megkötni azt, mint például a peridotit. A jelenség a természet erőinek hatására spontán is végbemegy, a mesterséges eljárás lényege, hogy az ásványt apróra őrlik, majd szétszórják egy területen, ezáltal jelentősen megnövelve a felületét. A levegő szén-dioxid tartalmával reakcióba lépve karbonátokat hoz létre, egyúttal a talaj minőségét is javíthatja. Az előző módszerhez hasonlóan egyelőre ezen technológiára vonatkozóan sem készültek a geokémiai ciklusokra, valamint a talaj és a növények biomassza- és szénkészleteire várható hatásait vizsgáló átfogó tanulmányok. Széles körű alkalmazhatóságának költsége szintén kérdéses, és nagyban függ az alkalmazott ásvány kitermelésének, feldolgozásának és terítésének költségeitől. Az elvi CO2-kivonási potenciál évi 2-4 milliárd tonna, egyetlen tonna megkötésének átlagos becsült költsége 50 és 200 dollár között alakulhat.

Bioreaktorok

Egy 2019 őszén bemutatott új fejlesztés algákat használ fel a légköri szén-dioxid kivonására és feldolgozására. A városi környezetben is elhelyezhető, egy nagyobbacska élelmiszer-automata méretű bioreaktort az egyesült államokbeli székhelyű Hypergiant Industries nevű technológiai vállalat fejlesztette ki. A berendezés mesterséges intelligenciát alkalmaz az algák növekedésének, illetve a szén-dioxid-leválasztás és az algák termelésének optimalizálására. A társaság szerint miután az algák négyszázszor jobban teljesítenek a szén-dioxid leválasztás terén, mint a fák, a reaktor évente körülbelül két tonna oxigént képes termelni, ami nagyjából megegyezik egy hektár fa teljesítményével. Az egysejtű algák rendkívül gyorsan képesek szaporodni a megfelelő mennyiségű napfény és szén-dioxid rendelkezésre állása esetén, ráadásul nagyon kevés tápanyagot igényelnek a túléléshez. A megtermelt biomassza aztán számos célra feldolgozható, készülhetnek belőle egyebek mellett üzemanyag, olajok, tápanyagban gazdag, magas fehérjetartalmú élelmiszer-források, műtrágyák, műanyagok, kozmetikumok is. Az ígéretesnek tűnő technológia széles körű alkalmazhatósága egyelőre kérdéses, globális CO2-megkötő potenciáljára vonatkozó becslés nem készült, ahogyan a költségek sem ismertek.

Címlapkép: Arterra/Universal Images Group via Getty Images