Углеродные фермы что это
Выгодные вложения в «воздух»
Карбоновые фермы, триллионы долларов, заработанные на CO2, деревья-киборги – реалии ближайшего десятилетия.
Николай Дурманов, научный руководитель проекта «Карбон» (Ctrl2GO), спецпредставитель Минобрнауки России по вопросам биологической и экологической безопасности рассказывает, как посчитать CO2 и почему для России это так важно уже сейчас.
Ctrl2GO совсем недавно представила первый в России карбоновый полигон, или ферму. Что это такое?
Это проект-провозвестник, первая ласточка индустрии, про которую эксперты говорят, что она будет главной в XXI веке. Речь идет о поглощении (секвестрации) углерода. Считается, что к 2035 году оборот отрасли поглощения CO2 будет в разы больше, чем всей нефтегазовой. Ctrl2GO попыталась выступить визионером и начала первый проект на территории России. Особенно важно, что это первая реальная опытная программа, смысл которой – научиться измерять поглощение СО2 и оценивать эффективность новой индустрии поглощения углерода.
Но методики подсчета углеродных выбросов уже существуют. Их несколько, и не только у нас, но и в Европе, и в Штатах. Почему технология Ctrl2GO, наша российская технология, наиболее интересная, наиболее адекватная и какова вероятность того, что она будет признана завтра всеми необходимыми участниками рынка?
Это ключевой вопрос. Подсчеты эмиссии и секвестрации напрямую влияют на так называемые трансграничные углеродные налоги. Через год Европа введет налог на любую неэкологичную продукцию из стран вне Европы. Тогда наши компании-экспортеры вынуждены будут платить 8–30 млрд долл. карбонового налога ежегодно. В связи с этим необходимо иметь свою систему измерений и вычислений, чтобы кто-то не посчитал наши выбросы по-своему в условиях жесткой экономической конкуренции. На кону триллионы долларов. Те страны, у которых не будет таких систем, навсегда останутся клиентами. Те же, у которых есть такие системы, будут равноправными игроками на гигантском, чудовищном по финансовому объему рынке углеродных квот.
Но сделать технологию измерений и подсчета наилучшей, самой крутой нельзя, не подходит. Она должна быть примерно такая, как у всех глобальных участников рынка, основанная на тех же принципах, на тех же алгоритмах, на той же аппаратуре. Тогда проблемы сертификации нашего российского продукта имеют бОльший шанс на урегулирование. Потому что любой, кто попробует поставить под сомнение нашу технологию, также сомневается в аналогичных решениях США, Канады, Новой Зеландии и Европы. По этой причине наша технология очень похожа на аналогичные продукты других стран. Но мы верим, что наша будет все-таки лучше.
А вообще, это некая сумма технологий, прежде всего аграрных, которые позволяют поглотить парниковые газы?
Прежде всего лесных технологий. Аграрных – это в далеком будущем. Но пока вся надежда на леса. Вот у Китая 11 млрд т СО2, которые они выбрасывают в атмосферу каждый год. Совсем недавно председатель КНР Си Цзиньпин объявил, что к 2060 году Китай станет нейтральной карбоновой страной. Это означает равенство между выброшенным и поглощенным углеродом. Допустим, выбросят они в 2 раза меньше и у них к этому времени будет 6 млрд т СО2. Но у них нет лесов, чтобы секвестрировать такое количество углекислого газа, у них нет свободной территории, а в России есть. 11 млн кв. км лесных массивов на территории нашей страны, плюс заброшенная сельхозземля, которая тоже превратилась в активно поглощающие углекислый газ леса. Это уникальный, невиданный на планете резервуар для поглощения СО2. В этом смысле XXI век – это век нашей страны. Мы будем важнейшими игроками в индустрии поглощения СО2. На втором месте с далеким отрывом будут очень похожие на нас канадцы.
То есть главное – это все-таки леса. Существующие или те, которые мы собираемся посадить, например?
Сейчас гигантские деньги вкладываются в новые деревья. Деревья-киборги, которые растут со страшной скоростью, не боятся вредителей и болезней, не боятся тайфунов, циклонов, муссонов и пассатов, намерены простоять 500 лет, держа в себе углерод. Это генно-инженерные деревья, очень мощные гибриды. В будущем можно предположить, что на планете будет до 500 млн га плантаций деревьев-киборгов, единственная задача которых – поглощать СО2. В нашей стране, где законодательство не очень благосклонно относится к генно-инженерным растениям, мы рассчитываем в первую очередь на молодые леса, которые выросли за 30 лет на землях, выведенных из сельхозоборота.
Звучит угрожающе. В чем суть технологии и не скушают ли эти деревья потом все остальное, что живет вокруг них?
Половины еды, которая у нас на столе, – те самые киборги. Кукуруза, соя, помидоры, многие другие культуры давно и значительно переделаны генными инженерами. Это не обязательно генетически модифицированные растения: переделка генетиками вовсе не означает, что произошла серьезная модификация.
Леса, поглощающие углекислый газ, должны стоять 300, 400, 500 лет. Им требуются особые крепкие корни, которые выдержат любой ураган. А ураганы неминуемо будут в эпоху глобального потепления. Есть гены, позволяющие растениям сразу запускать корни на глубину 50–70 м, и им не страшен никакой циклон.
Структура древесины похожа на бетон. Есть целлюлоза, есть гемицеллюлоза. Есть лепнина, и все вместе это получается такой бетон с арматурой. Вот играя генами, которые регулируют эти самые вещества, можно создать сверхпрочную древесину. Например, есть тополь, который растет быстрее, чем обычный тополь. Его древесина в 2 раза крепче, чем у обыкновенного тополя, потому что в новом тополе структура древесины этого самого живого бетона.
Нужно, чтобы эти деревья не болели. Есть специальные гены, которые обеспечивают дереву защиту, отгоняют вредителей – жуков-короедов и прочих любителей подкрепиться свежей древесиной.
Нужно, чтобы деревья не сильно горели. Пожар в лесу, когда горят деревья диаметром 2 метра – всепланетное явление. Есть специальная генетическая конструкция, которая позволяет делать деревья практически огнеупорными. Они не будут гореть при обычной температуре.
Перед нами действительно некая конструкция, некий механизм, который можно называть «дерево-киборг». И ничего страшного в этом нет, эти деревья не будут бросаться на людей. Они точно не вытеснят обычные деревья из существующих экосистем. Потому что, во-первых, они бесплодные. Во-вторых, в обычных экосистемах довольно боевые растения и деревья так просто территорию не отдадут.
Давайте вернемся к карбоновым фермам. Все-таки что это такое и что там происходит? При чем здесь беспилотники и спутники?
Если вы решили оказывать услугу по поглощению углерода, считать его и получать за это деньги, то нужно место, где будут расти деревья. Если такое место у вас есть, значит, есть участок для карбоновой фермы.
Деревья на участке могут быть разными по видам и возрасту. Почвы тоже могут быть неоднородные, изменения происходят и в гидрологическом режиме водных объектов. Поэтому первое, что делается на карбоновой ферме, – это тщательная таксация (определение количества древесных насаждений, запаса древесины, объема деревьев и т.п., а также количества прироста. – Прим. ред.), другими словами, инвентаризация. На основе полученных данных выделяются эталонные участки леса. Ученые – наши немецкие партнеры из Геттингенского университета – измеряют внутри участка буквально каждое дерево, каждый кустик, берут пробы почвы, исследуют опад хвои и листвы, то есть определяют оборот углерода на Земле.
Одновременно с этим мы получаем съемки со спутников, а дроны со специальными гиперспектральными камерами летают над лесом и снимают спектральные профили. Информация, полученная из трех источников (космической съемки, аэросъемки и наземного измерения) запускается в обработку большой компьютерной программой, которая ищет между ними корреляцию. Кроме исследований и измерений подсчетов, смысл в том, чтобы как можно скорее уйти от трудоемких и затратных по времени наземных исследований. Спутники и дроны, искусственный интеллект должны заменить тяжелую работу внизу. На нашей карбоновой ферме сейчас происходит отладка этих технологий.
Фактически Ctrl2GO разработала технологию, которая позволяет ученым сделать исследовательскую работу более эффективной, а также строить прогнозные математические модели. Технология позволит измерять, рассчитывать уровень карбоновой секвестрации там, где физически это делать неудобно. Это так?
Совершенно верно. Мы используем снимки территории нашей карбоновой фермы за много лет, собираем их в архив. К архиву добавляются метео- и/или агрохимические данные. На территории фермы когда-то работали агрохимики, поэтому есть и такая возможность. Также мы проверяем химический состав почвы. В общем, получается огромное количество данных, которые анализируются специальной программой, включающей машинное обучение.
10 лет назад с этими терабайтами информации никто ничего не мог сделать. А теперь работа с большими данными – общее место, все человечество научилось. И в отрабатываемых нами на карбоновых фермах технологиях только 10% – это деревья, почва, подъездные пути и вышка для наблюдения, а 90% – искусственный интеллект.
Машинное обучение – ключевой момент. В процессе обработки и анализа данных машина пытается понять, куда же движется ситуация, сколько будет секвестрации в текущем сезоне и в следующем, нет ли пожароопасных участков. Спектральные наблюдения могут выявить зоны лесоповала. И тогда мы знаем, что в таком-то месте по таким координатам надо провести противопожарные мероприятия, иначе возникает риск пожара. А что такое пожар? Это значит, что вся наша работа зря. Мы поглощаем СО2, а вместе с огнем и дымом все, что мы поглотили, быстро улетело обратно в атмосферу.
Карбоновая ферма в Калужской области – экспериментальный полигон. Как проект будет масштабироваться?
Мы рассчитываем, что будем торговать инструкциями по организации карбоновых ферм. Это довольно сложное дело с учетом технологий экомониторинга и подсчета выбросов. Мы рассчитываем, что очень скоро у нас появятся клиенты, которые будут говорить: «Я металлург/угольщик/нефтедобытчик. Государство/международные структуры выделило мне квоты: секторальные, отраслевые или даже национальные. Но чтобы получить разрешение на сжигание дополнительного топлива, мне нужен карбоновый кредит, мне нужна ферма».
Бизнес карбоновых ферм сейчас активным образом развивается в большинстве стран. Есть обидное обстоятельство: если сейчас набрать в российском поисковике словосочетание «карбоновая ферма», то выйдет максимум 2–3 упоминания о нашем проекте. А по запросу carbon farming – около 300 млн. Разница ощутима. Надеюсь, что в будущем разработки Ctrl2GO помогут сократить этот разрыв в знании и понимании решения проблемы углеродного следа в России.
Кто ключевые игроки на рынке производителей карбоновых ферм и покупателей технологии сейчас?
В России только Ctrl2GO. И, наверное, долгое время будет только Ctrl2GO. Карбоновая ферма – это серьезно, это не только территория, не только лес, это очень большой набор компетенций, технологий и опыт. Опыт – самая необходимая вещь. Это не хоженые тропы. Ошибиться легко. А что касается потенциальных покупателей карбоновых ферм или кредитов, то у нас сейчас уже огромная очередь. Мы только успели сказать, что делаем карбоновую ферму, и она уже работает, как очень крупные игроки из разных отраслей стали названивать и говорить: «Мы тоже хотим карбоновые фермы». Это маркер, что мы попали в больное место нашей экономики. Но еще раз подчеркну: мы говорим в превосходной степени о себе, мы молодцы, мы визионеры, мы угадали, это здорово. Но на планете это известный тренд. Только в Китае продается около 25 млн карбоновых кредитов, а сеть карбоновых ферм измеряется тысячами. Но Россия наверстает упущенное.
Если есть метода подсчета поглощаемого углерода, наверное, есть метода подсчета выделяемого углерода.
Да, выделяемый углекислый газ и другие парниковые газы метана, оксиды азота, фторсодержащие соединения – это сейчас у всех на слуху. Американцы утверждают, что могут из космоса определить количество эмиссии парниковых газов отдельно плывущего корабля. Есть система наблюдения за всей планетой, называется Carma. Со спутника оценивают эмиссию с каждого из 50 000 электрогенерирующих крупных компаний на Земле. Европейцы запускают несколько тысяч спутников системы «Коперник». Их задача – отслеживать как раз эмиссию СО2. Человечество мобилизуется против бесконтрольного загрязнения атмосферы.
Следовательно, контроль эмиссии – чрезвычайно важная задача. Напомню: подсчеты выбросов оказывают влияние на трансграничные карбоновые налоги, учет национальных квот. Поэтому мы особое внимание уделяем как раз прямому измерению эмиссии. Мы немного умеем это делать и сейчас открываем новый проект на эту тему.
И карбоновая ферма – это продолжение карбонового полигона, где мы собираемся отрабатывать наши технологии измерения прямой эмиссии. Так что этот вопрос не просто актуальный, он сверхактуальный, и мы над ним очень усердно думаем.
Будем надеяться, что в ближайшие годы «Яндекс» будет знать немного больше про карбоновый след и про фермы, которые его поглощают.
Дело в том, что «Яндексу» это нужно узнать раньше: на долю IT-компаний приходится 24–25% всей энергии, которая тратится на земле. Это в 2 раза больше, чем весь транспорт вместе взятый. И эта пропорция будет расти очень быстро. До 40% всей энергии к 2050 году будут тратить айтишники. Именно поэтому Microsoft и Google объявили себя карбоновонейтральными. Каким образом? С помощью поддержания индустрии карбоновых ферм. Главные лидеры бизнеса карбоновых ферм в мире – это Microsoft и Google. «Яндексу» тоже следует об этом подумать: надеюсь, он спохватится гораздо быстрее, чем наберется количество ссылок в поисковике.
Смотрите запись эфира «Цифровой среды», там все, что не поместилось в текст!
Углеродные фермы что это
Страны и компании сегодня соревнуются друг с другом, кто больше сократит выбросы CO2 и раньше достигнет углеродной нейтральности. Какую роль в этом играют леса, горы и моря и что такое карбоновые фермы, рассказал Максим Канищев, руководитель научного проекта в области повышения энергоэффективности и снижения выбросов в атмосферу ANSELM.
Что такое карбоновая ферма
Сокращение выбросов CO2 от деятельности человека называется декарбонизацией. Ее можно достичь двумя способами.
Первый — это, собственно, уменьшение выбросов в атмосферу. Главным инструментом для решения этой задачи является энергоэффективность. Однако простая замена лампочек накаливания на светодиодные не позволит существенно снизить выбросы CO2 — требуется системная перестройка всей мировой промышленности. А где взять на это средства?
Бывает, что и модернизация производства невозможна. Например, достигнут технологический предел и снизить потребление энергоресурсов невозможно: либо не хватает места для установки нового оборудования, либо процесс экономически невыгоден.
В таких случаях можно воспользоваться вторым способом — запустить экологические проекты по поглощению CO2. Так предприятие сможет компенсировать свои выбросы.
Есть три основных способа улавливания CO2:
физико-химический. Он подразумевает применение различных фильтров и адсорбентов для улавливания углерода на промышленных предприятиях — CO2 собирается в фильтрах, которые затем утилизируются;
геологический. Его суть — в закачивании и консервации углекислого газа в полости земли;
биологический. Связывание углерода в процессе деятельности живых организмов — растений, водорослей и бактерий. Например, картофель преобразует CO2 в крахмал, а сахарная свекла перерабатывает углекислый газ в сахара.
Карбоновая ферма позволяет реализовать биологический подход. Но слово «ферма» тут не совсем уместно: ведь углерод на такой ферме не выращивают, а консервируют.
Карбоновой фермой может стать поле, болото, гора и даже море: именно мировой океан аккумулирует львиную долю CO2 за счет фотосинтеза водорослей. По сути, карбоновая ферма — это любой участок поверхности, на который есть документы об объеме поглощения ею CO2.
Пока что карбоновых ферм в России нет, потому что еще не определен законодательный механизм присвоения территориям такого статуса. Но в нашей стране уже есть карбоновые полигоны — площадки, где отрабатываются условия поглощения CO2 и упомянутые юридические механизмы.
От чего зависит поглощение CO2
Содержание углерода в атмосфере определяет интенсивность фотосинтеза. Чем выше концентрация CO2, тем больше его поглощают растения, в том числе зеленые водоросли. Но эта зависимость не линейная, а логарифмическая.
Советские биологи считали, что катастрофическое глобальное потепление нам не грозит — при увеличении содержания в атмосфере CO2 биосфера начнет интенсивнее его поглощать, пока не поглотит все лишнее и не достигнет баланса. Умная система, если задуматься.
Поглощение углекислого газа зависит не только от его количества в атмосфере, но и от вида растения. Идеально справляются с этой задачей эвкалипт, бамбук, наши родные осина с ольхой и экзотическая павловния.
Можно ли влиять на процесс поглощения
Фотосинтез — это процесс преобразования света в энергию. Нет солнца — нет фотосинтеза. Бессмысленно выращивать подсолнух в темной комнате — ничего не получится. Солнце встает и заходит по кругу, поэтому освещение земной поверхности неравномерно и зависит от рельефа, проницаемости воздушного слоя и многих других факторов.
Растущая в лощине осина будет поглощать меньше углерода, чем осина на вершине горы, открытая солнцу. В таежных лесах годовая величина связывания углерода колеблется от 0,8 до 2,4 тонны CO2 на 1 га в год. В субтропических — этот показатель может достигать 7,5 т/га, в тропических — 10 т/га — за счет большей длины светового дня. Поэтому поглощение можно увеличивать за счет выбора места для реализации экопроекта.
Где строить карбоновые фермы
Территория России охватывает различные природные зоны. Углеродные параметры лесов существенно меняются от региона к региону.
Самое правильное место для размещения карбоновых ферм — Европейско-Уральская часть России. Лесной массив здесь поглощает углерод достаточно хорошо — 2 тонны CO2 на 1 га в год.
Как оценивают поглощение CO2
В мире, в том числе в России, разработаны десятки методик для определения уровня поглощения углерода. Как правило, они основаны на зависимостях, полученных в результате исследований различных растений, почв, условий освещения и так далее. Мы уже отмечали, что факторов, влияющих на поглощение CO2, — множество.
Среди официальных регламентов — утвержденные минприроды «Методические указания по количественному определению объема поглощения парниковых газов», методика Региональной оценки бюджета углерода лесов (РОБУЛ) от Института глобального климата и экологии, пять альтернативных методик, отличающихся друг от друга оценкой поглотительной способности.
К сожалению, пока нет единого подхода к определению исходных данных для точного расчета. Часто исследователи оперируют упрощенными моделями. Например, на 10 га произрастает трехлетний хвойный лес. И для этого идеального леса рассчитывают уровень возможного поглощения углерода. Однако реальность гораздо сложнее. Чем точнее будут исходные данные, тем достовернее будет и оценка поглотительной способности деревьев. Чтобы улучшить качество прогнозов, специалисты анализируют состояние почв, количество углерода в сухой массе, снимки со спутников и дронов. Далее полученную информацию загружают в компьютерную модель — она определяет густоту леса, его возраст и состав.
Правда, ученые до сих пор спорят о том, насколько точными должны быть исходные данные: не целесообразнее для сокращения издержек ограничиться средними величинами, округлив их в ту или иную сторону.
Каковы возможности России в поглощении CO2
«Законсервированный» углерод имеет свою стоимость. Если мы организуем карбоновую ферму и доказываем, что она поглощает определенное количество CO2, мы можем продать эти углеродные единицы, или квоты, предприятию, которому надо улучшить свой экологический баланс.
Арифметика проста. Организовать поглощение тонны CO2 на ферме стоит €5, а продаем мы эту тонну за €15. Если предприятие платит штраф за каждую тонну в размере €30, такое предложение будет ему интересно. Грубо говоря, бизнес-модель такова: собственник земли получает аттестацию (порядок ее оформления определит будущее законодательство), выпускает и продает ценные бумаги с номиналом в тоннах утилизированного CO2, которые освобождают компанию-партнера от уплаты налога на углеродные выбросы.
Карбоновые фермы уже существуют в Австралии и США. Например, в рамках партнерства с Министерством сельского хозяйства США компания Chevrolet недавно приобрела 40 тыс. квот у 23 владельцев ранчо в Северной Дакоте, которые добровольно пообещали применять методы нулевой обработки почвы на своих пастбищных угодьях.
По оценкам доктора биологических наук, профессора кафедры общей экологии в Челябинском государственном университете Бориса Красуцкого и кандидата технических наук, старшего научного сотрудника Института народнохозяйственного прогнозирования РАН Бориса Фёдорова, в России общие объемы поглощения углекислого газа лесами могут достигать 250 млн тонн в год. Тем временем Организация экономического сотрудничества и развития (ОЭСР), в которую Россия, впрочем, не входит, оценивает размер платы за тонну выбросов CO2 от €30 и выше. Собранные средства пойдут на реализацию экопроектов по сдерживанию изменения климата.
Таким образом, при условии грамотного юридического оформления ежегодно российские леса самим фактом своего существования могут приносить своим владельцам около €7,5 млрд. Повышая качество управления лесами, доход можно увеличить более чем вдвое. При таких возможностях карбоновые фермы будут процветать.