Limited contribution of novel Carbon Dioxide Removal and Geological Carbon Storage to reducing peak warming

Om de belangen van dit onderzoek te begrijpen, moet men eerst de dubbele uitdaging begrijpen waar ons klimaat voor staat: het stoppen van de stroom van warmtevasthoudende gassen in de atmosfeer en, gedurende een bepaalde tijd, het actief verwijderen van wat er al is. De wereld heeft een doel gesteld om de wereldwijde opwarming te beperken tot 1,5 graad Celsius boven het pre-industriële niveau, een doel dat niet alleen het verminderen van emissies door de verbranding van fossiele brandstoffen vereist, maar ook het inzetten van technologieën om koolstofdioxide uit de lucht te halen en deze veilig ondergronds op te slaan. Deze verwijderingstechnologieën, vaak koolstofdioxideverwijdering genoemd, en de geologische opslagsystemen die het gevangen gas vasthouden, worden door velen gezien als essentiële instrumenten om netto-nul-emissies te bereiken en de planeet uiteindelijk weer af te koelen als de temperaturen te hoog zouden stijgen. Deze technologieën bevinden zich echter momenteel nog in hun kinderschoenen en opereren op een minuscule schaal vergeleken met de enorme volumes aan emissies die de mensheid elk jaar produceert. De kritische vraag voor beleidsmakers en wetenschappers is of deze instrumenten snel genoeg kunnen worden opgeschaald om een betekenisvol verschil te maken in de komende decennia, of dat ze te laat zullen arriveren om de ergste effecten van klimaatverandering te voorkomen.

Een team van onderzoekers van het Potsdam Institute for Climate Impact Research en de University of Strathclyde heeft dit vraagstuk aangepakt door een gedetailleerde simulatie te bouwen van hoe deze technologieën in de loop van de tijd zouden kunnen groeien. Ze namen niet simpelweg aan dat deze technologieën snel zouden uitbreiden; in plaats daarvan modelleerden ze hun groei op basis van de realistische geschiedenis van hoe nieuwe energietechnologieën zich daadwerkelijk verspreiden, waarbij rekening werd gehouden met het trage, moeilijke proces van het opbouwen van de noodzakelijke infrastructuur, het verkrijgen van vergunningen en het vinden van geschikte opslaglocaties. Hun analyse richtte zich op een specifieke vorm van opslag, namelijk geologische koolstofopslag, waarbij koolstofdioxide diep in de grond in gesteentelagen wordt geïnjecteerd, en de diverse methoden die daarop steunen, zoals het opvangen van koolstof uit bio-energie of direct uit de lucht. Door deze scenario's door een geavanceerd computermodel van de wereldeconomie en energiesystemen te draaien, wilden de onderzoekers precies zien hoeveel opwarming deze instrumenten zouden kunnen voorkomen tegen het midden van deze eeuw en hoeveel ze de planeet zouden kunnen helpen afkoelen tegen het einde ervan.

De resultaten van deze simulatie bieden een nuchtere realiteitscheck. Zelfs onder de meest optimistische aannames — waarbij overheden massale steun bieden, de foutmarges voor nieuwe projecten aanzienlijk dalen en opslaglocaties overvloedig aanwezig zijn — is de bijdrage van deze technologieën aan het stoppen van de wereldwijde opwarming op de korte termijn verrassend klein. Tegen het jaar 2050 zou de totale hoeveelheid koolstofdioxide die deze systemen kunnen verwijderen en opslaan tussen de 32 en 51 miljard ton liggen. Om dit in perspectief te plaatsen: dit cumulatieve bedrag is ongeveer gelijk aan slechts één jaar van de huidige wereldwijde koolstofemissies. Omdat de hoeveelheid verwijderde koolstof zo klein is in vergelijking met de totale emissies van de afgelopen decennia, is de impact op de piektemperatuur die de wereld zal ervaren verwaarloosbaar; het vermindert de maximale opwarming met slechts ongeveer 0,02 de Celsius. Dit minieme effect komt doordat deze technologieën vanaf een zeer kleine basis starten; hun groei volgt een curve die aanvankelijk traag is, wat betekent dat zelfs met agressieve opschaling het totale volume aan koolstof dat in de eerste twintig jaar wordt verwerkt, een druppel op een gloeiende plaat is vergeleken met de emissies die we momenteel genereren.

De onderzoekers ontdekten dat de primaire drijfveer voor het beperken van de piekopwarming blijft liggen bij de onmiddellijke en diepe reductie van emissies uit fossiele brandstoffen en landgebruik, en niet bij de toekomstige belofte van koolstofverwijdering. In hun simulaties kon het verminderen van conventionele emissies 365 miljard ton koolstofdioxide voorkomen die de atmosfeer in zou gaan tegen 2050, een reductie die de piektemperaturen met 0,16 graden Celsius zou verlagen. Dit is een veel significanter effect dan wat de nieuwe verwijderingstechnologieën in hetzelfde tijdsbestek kunnen bereiken. De studie pleit expliciet tegen het idee dat we kunnen vertrouwen op deze opkomende technologieën om de trage transitie weg van fossiele brandstoffen te compenseren. De tijd die nodig is om de complexe ketens van opvang, transport en opslag op te bouwen, betekent dat deze systemen simpelweg niet snel genoeg kunnen worden ingezet om te kunnen fungeren als substituut voor de dringende noodzaak om vandaag de verbranding van steenkool, olie en gas te stoppen.

Het verhaal verandert echter wanneer men verder in de toekomst kijkt. Hoewel de bijdrage op korte termijn beperkt is, neemt het potentieel van deze technologieën substantieel toe tegen het einde van de eeuw. Tegen 2100 zou de cumulatieve hoeveelheid verwijderde en opgeslagen koolstofdioxide kunnen stijgen naar tussen de 300 en 875 miljard ton. Dit grotere volume zou in staat zijn om de wereldwijde temperaturen met een extra 0,14 tot 0,39 graden Celsius te verlagen nadat de piekopwarming is bereikt. Dit suggereert dat hoewel deze instrumenten de initiële temperatuurstijging niet kunnen voorkomen, ze essentieel zijn voor de tweede helft van de eeuw, omdat ze een manier bieden om de temperaturen te verlagen en de planeet terug te brengen naar veiligere niveaus als we onze doelen overschrijden. De studie benadrukt dat het vermogen om deze langetermijnafkoeling te bereiken sterk afhangt van hoe snel we deze systemen nu beginnen op te bouwen. Als de implementatie traag blijft, zal het cumulatieve voordeel tegen 2100 veel kleiner zijn, maar met ambitieuze steun wordt het potentieel om de opwarming te keren werkelijkheid.

De onderzoekers ontdekten ook dat het specifieke type koolstofverwijderingstechnologie grote invloed heeft, afhankelijk van de snelheid van de implementatie. In scenario's waarin de groei traag verloopt, domineren methoden die geen ondergrondse opslag vereisen, zoals het verbeteren van verwering van gesteente of het produceren van biochar, het landschap omdat zij de flessenhals van het vinden van opslaglocaties vermijden. In contrast hiermee, in de meest agressieve scenario's waarin de opslagcapaciteit snel uitbreidt, worden technologieën die afhankelijk zijn van geologische opslag, zoals het opvangen van koolstof uit bio-energie, de primaire methode voor verwijdering. Deze dynamiek onthult een cruciale beperking: de beschikbaarheid van ondergrondse opslaglocaties is een limiterende factor die de groei van veel veelbelovende technologieën beperkt. Momenteel is het overgrote deel van de aangekondigde koolstofopvangprojecten gericht op het opvangen van koolstof uit fossiele bronnen, maar de studie suggereert dat voor het behalen van de klimaatdoelen deze opslagbronnen prioriteit moeten krijgen voor het verwijderen van koolstof uit de atmosfeer en uit biologische bronnen.

Uiteindelijk verheldert dit onderzoek de rol van koolstofdioxideverwijdering en geologische opslag in de strijd tegen klimaatverandering. Het bevestigt dat deze technologieën geen snelle oplossing zijn voor de onmiddellijke crisis van de stijgende temperaturen. Het venster voor het voorkomen van de ergste piekopwarming wordt bepaald door hoe snel we vandaag de emissies verminderen, niet door hoe snel we morgen nieuwe verwijderingsinstallaties kunnen bouwen. Toch bevestigt de studie ook dat deze technologieën onmisbaar zijn voor de lange termijn. Ze vertegenwoordigen de enige bekende weg om de wereldwijde temperaturen te verlagen nadat deze zijn gestegen, en fungeren als een noodzakelijk instrument om het klimaat in de tweede helft van de eeuw te herstellen. De weg vooruit vereist een tweeledige strategie: een onmiddellijke, drastische vermindering van het gebruik van fossiele brandstoffen om de schade te beperken, gevolgd door een snelle en aanhoudende opschaling van verwijderingstechnologieën om de atmosfeer te herstellen zodra het ergste voorbij is. Zonder beide blijft het doel van een stabiel klimaat buiten bereik.