Поглотители углерода естественные и искусственные поглотители углерода — сохранение энергии будущего

Углеродные поглотители немаловажны для нашей внешней среды, так как они работают как губка, впитывая углеродные соединения, которые играют такую важную роль в глобальном изменении климата. В сущности, поглотители углерода — это резервуары для углерода или углеродных соединений, например как двуокись углерода (CO2).

Одним из крупных резервуаров углерода считается земная кора из твёрдых пород. На протяжении веков формировались осадочные породы, содержащие приличное количество соединений углерода, включая углеводороды, которые мы сегодня применяем в качестве ископаемого топлива.

Источник: Canva

Осадочные породы содержат большое количество углерода, однако они не являются поглотителем углерода, поскольку не впитывают больше углерода, чем высвобождается, по большей части, в результате вулканических извержений. В действительности, из-за применения человеком ископаемого топлива они служат источником большей части лишнего CO2 в нашей атмосфере.

Углеродный поглотитель — это настоящий или искусственный резервуар, который копит и хранит определённое углеродсодержащее химическое соединение в течение неизвестного периода времени. Процесс, в ходе которого поглотители углерода убирают двуокись углерода (CO2) из атмосферы, называется секвестрацией углерода.

При этом тот момент, что много-много веков назад при образовании осадочных пород в атмосферу поступало больше углерода, чем высвобождалось, считается хорошей иллюстрацией того, что углерод регулярно меняет форму. Значительная часть углерода Земли находится в состоянии флюида — передвигается из источников в поглотители, а потом опять превращается в источники. Этот цикл называется масштабным циклом углерода, в котором ведущую роль играют поглотители углерода.

Главные источники углерода включают сжигание ископаемого топлива (угля, нефти и газа) для получения энергии и транспорта человеком, пожары (также включает лесные пожары) и угодья сельского хозяйства.

Урок 122. Закон сохранения полной механической энергии

Поглотители углерода могут быть привычными или искусственными. Они поглощают больше углерода, чем выделяют, тогда как источником углерода считается все, что выделяет больше углерода, чем поглощает. Леса, почва, океан и обстановка собирают углерод, и этот углерод передвигается между ними в непрерывном цикле.

Растения забирают CO2 из атмосферы и применяют его в процессе фотосинтеза. Когда растения умирают, часть углерода переходит в грунт при их разложении. Океаны считаются главными системами хранения углерода. Вместе суша и океан поглощают половину выбросов углекислого газа в атмосферу. Секвестрация углерода — это процесс, который применяется для удаления углерода из атмосферы с целью смягчения последствий глобального потепления.

Натуральные поглотители углерода

Есть три главных природных поглотителя углерода:

  • Растения
  • Почва
  • Океаны

Растения

Зеленые растения играют важную роль в контроле уровня CO2 благодаря процессу, который они применяют для жизни: Фотосинтез. Процесс фотосинтеза происходит в клетках микроскопических организмов и в листьях растений. Он применяет энергию излучения солнца, или солнце, для превращения углекислого газа и воды в глюкозу, подобную сахару.

После переработки сахара он преобразуется и применяется в самых разных остальных молекулах, например как жиры и белки, крахмал и ферменты. Потом в процессе фотосинтеза выделяется кислород, необходимый растениям и животным.

Общепризнано, что приблизительно половина всего углерода, извлекаемого из атмосферы, происходит в процессе фотосинтеза.

Углерод считается главным элементом органического вещества, из которого состоит плодородная сельскохозяйственная почва. Он также помогает почве удерживать воду. Растения — это главный способ переноса CO2 в грунт. Не весь CO2, поглощаемый растениями в процессе фотосинтеза, нужен для питания. Излишек попадает в грунт через корни и питает организмы, проживающие в почве. Углерод из корней и листьев отмирающих растений также попадает в грунт.

Океаны

Мировой океан считается рабочей лошадкой для поглощения и хранения углерода. Фотосинтез играет отдельную роль вместе с остальными биологическими процессами, которые вместе работают над поглощением CO2 и остальных соединений углерода.

Роль биологического насоса

Данный процесс перемещает CO2 с поверхности в глубины океана, где он хранится, или секвестрируется, в течение многих веков. Как углерод попадает из атмосферы в воду? Первым шагом считается фотосинтез, эксплуатируемый очень и очень маленькими водными организмами, называемыми фитопланктоном.

Фитопланктон плавает на поверхности океанов и применяет фотосинтез для получения энергии, нужной для жизни. Также, как и зеленые растения, они всасывают CO2 из атмосферы. Фитопланктон считается ключевой частью пищевой цепи океана, однако если его не съедают, он умирает и запускает второй этап биологического насоса, когда начинает утопать в океане.

Мертвые организмы собираются вместе по мере погружения, делая больше собственную массу и снижая риск быть съеденными. Последняя стадия насоса приходит, когда эти накопления мертвого фитопланктона могут достигать океанического дна, где они и имеющийся в них CO2 остаются на тысячи лет.

Роль карбоната кальция

Карбонат кальция — это главный элемент, на основе которого моллюски, устрицы, кораллы и прочие водные существа с твёрдым телом создают собственные твёрдые раковины. Это углеродное соединение образуется в результате соединения углекислого газа с кальцием, раньше растворенным в морской воде. Когда эти организмы умирают, их части тела и раковины опускаются глубоко в океан на дно моря, таким образом пряча, или хороня, углерод.

В течение долгого периода времени эти мертвые организмы создают на дне океана слои отложений, богатые карбонатами. По проишествии миллионов лет образуется все больше и больше карбонатов, которые под влиянием тепла и давления превращаются в осадочные породы. К ним можно отнести мел, мрамор и известняк.

Варианты природных поглотителей углерода

Теперь, когда вы знаете три главных понятия, вот только некоторые из многих природных поглотителей углерода, встречающихся по всему миру.

  • Пастбища
  • Угодья сельского хозяйства
  • Северные, бореальные леса
  • Тропические дождевые леса
  • Торфяные болота
  • Пресноводные озера и водно-болотные угодья
  • Прибрежные экосистемы, например заросли морской травы, ламинарии, солончаки и болота
  • Рифы кораллов

Искусственные поглотители углерода

Искусственные поглотители углерода могут быть созданы или применять существующие подземные образования либо даже океаны для хранения CO2. Основными искусственными поглотителями являются свалки и процессы улавливания и хранения углерода. Искусственное связывание углерода считается очень хорошим примером искусственных поглотителей углерода. Может, вы слыхали о чистом угле? Идея чистого угля состоит в том, чтобы воспринимать CO2, который вырабатывают угольные электростанции, и, в сущности, хоронить его, или секвестрировать, навсегда.

В данной области проводится много исследований, в том числе:

  • Улавливание и хранение CO2 путем закачки на океаническое дно или в подземные пустые образования скал, в которых раньше хранилось ископаемое топливо, к примеру, истощенные нефтяные резервуары.
  • Воссоздание нормального процесса карбонизации минералов, при котором CO2 превращает натуральные минералы в карбонатные породы, например известняк.
  • Стимулирование роста микроорганизмов в южных океанах путем удобрения поверхности железом.
  • Производство "искусственных деревьев" с листами, отделаными химическими соединениями (к примеру, карбонатом натрия), которые впитывают CO2 из атмосферы.

Почему поглотители углерода важны?

Нам нужно немедленно и существенно уменьшить выбросы тепличных газов, во избежание катастрофического изменения климата в перспективе. Это требует от нас сохранения экосистем и мест проживания, которые выступают в качестве самых важных природных поглотителей углерода, чтобы они удерживали чем побольше углерода, попавшего в систему, и не превращались в источники выброса углерода в атмосферу.

Управление и защита наших природных поглотителей углерода считается важным фактором для определения того, могут ли они выступать как источник CO2 в атмосферу или поглотителя в условиях будущего климата.

Мы изменили структуру и функции многих экосистем в результате изменения землепользования и деградации земель в результате сжигания лесов, перевода земель под пашни, городские районы, шахты и дороги. Поэтому отношения между привычными источниками и поглотителями углекислого газа были изменены.

В большинстве случаев высвобождение захваченного углерода в виде двуокиси углерода сопровождается высвобождением остальных мощных тепличных газов, например как метан, что усугубляет и без этого неблагоприятное состояние глобального климата.

Как деревья работают в качестве поглотителей углерода?

Лес считается поглотителем углерода, если деревья в нем поглощают из атмосферы больше углерода, чем выделяют. Углекислый газ считается крайне важным газом. Он требуется для фотосинтеза. Углерод поглощается из атмосферы в процессе фотосинтеза.

В процессе фотосинтеза деревья и растения "связывают", или поглощают, углерод из атмосферы в виде CO2 и преобразовывают воду и углекислый газ в кислород и сахар, именуемый глюкозой. Деревья поглощают углекислый газ из воздуха и собирают его в виде углерода в биомассе леса, другими словами в стволах, ветвях, корнях и листах, в мертвой органической материи, такой как подстилка и валежник, и еще в почве. Данный процесс поглощения и депонирования углерода называется секвестрацией углерода.

Георгий Сафонов. Изменение климата и «зеленый» вызов для мировой экономики и России

считается ли лес источником или поглотителем углерода, зависит от чистого баланса этих всех углеродных обменов. В том случае, когда чистый баланс выбросов углерода лесами негативный, т.е.e., доминирует секвестрация углерода; леса вносят депозит в смягчение последствий выбросов углерода, играя роль как резервуара углерода, так и инструмента для секвестрации дополнительного углерода.

В вариантах, когда чистый баланс выбросов углерода положителен, лес становится источником углерода, который высвобождает больше углерода, чем поглощает, к примеру, во время лесного пожара или когда мертвых деревьев больше, чем живых. Способствует усилению парникового эффекта и изменению климата. Углекислый газ образуется при сжигании углеродосодержащих веществ или при их разложении иными вариантами. Но все таки, баланс источников углерода настолько же энергичен, насколько и сложен.

Лесной углерод высвобождается в результате нормальных процессов, например как отмирание деревьев, дыхание и окисление, а также в результате преднамеренных или непреднамеренных результатов человеческой деятельности, т.е.e., заготовки леса, пожары, нападение насекомых, вырубка лесов и прочие нарушения.

В минувшем веке леса, управляемые Канадой, были существенным поглотителем углерода, который постоянно добавлялся к уже накопленному углероду. Но в последние пару десятилетий во многие годы ситуация очень сильно поменялась на другую, и они стали источниками углерода, выбрасывая в атмосферу больше углерода если сравнивать с тем, что они собирают в каждый конкретный год.

Этому сдвигу помогало несколько факторов. Значительно расширилась ежегодичная вся площадь, выжигаемая пожарами в природе. Годовые темпы сбора урожая резко поменялись в ответ на экономический интерес, увеличившись в 1990-х годах и резко снизившись после глобального спада в Экономике. случились беспрецедентные вспыхивания численности насекомых.

Посадка деревьев и сохранение лесов — это основополагающий шаг к уменьшению нашего углеродного следа, однако сам по себе он не справится с такой задачей. Крайне важно, чтобы мы сократили выбросы углекислого газа и зависимость от ископаемого топлива, чтобы сохранить наши леса в качестве поглотителей углерода.

День 1. 2-ая лекция Устойчивое развитие и энергетика — взгляд России. Михаил Юлкин

Защита и восстановление поглотителей углерода

Человек продолжает вмешиваться в работу поглотителей углерода, но иногда в положительном ключе. Сейчас предпринимаются усилия по защите и восстановлению природных поглотителей, которые мы деградировали со временем. Сюда можно отнести:

  • Лесовосстановление
  • Создание новых лесов (облесение)
  • Улучшенное сохранение почвы
  • восстановление прерий
  • Сохранение лесов
  • Защита открытых пространств, включая луга и пастбища
  • Восстановление среды проживания морских трав
  • Защита и восстановление водно-болотных угодий
  • Сохранение и восстановление рифов корралов

Заключение

Углерод — самый важный элемент жизни, а углеродный цикл — самый важный процесс для нашей Земли. Поглотители углерода играют ведущую роль в глобальном углеродном цикле и крайне важны для всего мира и каждого живого, дышащего существа, которое в нем находится. Они контролируют концентрацию углерода во внешней среде и берегут нашу жизнь здоровой, а воздух, которым мы дышим, достойным того, чтобы им дышать.

Что вы можете сделать, чтобы помочь? Посадите сад или вырастите дерево. По некоторым оценкам, одно дерево к собственному 40-летию может закрыть тонну CO2. Помимо того, посадка деревьев вокруг вашего дома или офисного здания обеспечивает тень летом, что может уменьшить применение кондиционеров, работающих на ископаемом топливе.

Есть масса способов поучаствовать в данном процессе; основное — поучаствовать и понять, насколько важен океан и наша земля, и внести собственный депозит в последующее уменьшение выбросов. Посулить поменяться и сделать больше для защиты тех поглотителей углерода, которые необходимы миру. Это наш мир, и мы должны сблизится, чтобы решить проблему. Нам очень необходимы эти поглотители углерода, и мы должны все сделать, что в наших силах, чтобы обезопасить их.