Науки о Земле

«Из страны-бензоколонки в страну большого, красивого леса, который спасает всю планету»

Как нам секвестрировать Россию

Atlantic Environmental/Indicator.Ru

Как превратить заброшенные после распада СССР земли в преимущество, а убытки от экспорта — в прибыль, что выращивают на карбоновой ферме, как углерод запасается в почве и океанах и можно ли делать на этом деньги, читайте в репортаже Indicator.Ru.

В национальном парке «Угра» в Калужской области открыли первый в России карбоновый (он же углеродный) полигон. На нем собираются создать эталонные участки, чтобы измерить поглощение и выделение углерода в разных условиях, доказать, что Россия больше спасает от парникового эффекта, чем его создает, и вместо давления углеродного налога получать прибыль. Проект «Карбон» с подачи Минобрнауки организован на деньги бизнеса. Его перспективы обсудили на семинаре по экологическому мониторингу «Системы дистанционного измерения углеродного баланса и секвестрационного потенциала территорий».

«Нас могут надуть на 100 млрд долларов в год»

Европа озабочена экологическими проблемами больше, чем коронавирусом, — не зря в 2018 году премию имени Альфреда Нобеля по экономике вручили за изучение климата. Научный консенсус сходится на том, что человек играет роль в глобальном потеплении, хотя мы и не самые большие производители выбросов парниковых газов на планете. Поэтому государства ЕС обложили свои компании налогом на углеродные выбросы, поощряя экологическую сознательность. А чтобы не беспокоящиеся об экологии предприятия с дешевой рабочей силой не отбили рынок у местных производителей, такой налог распространили и на ввозимые товары. В результате Россия, для которой эти рынки составляют 46% экспорта, попала в ловушку. Наша продукция становится слишком дорога и не может конкурировать на европейских рынках, даже несмотря на более низкую себестоимость. Так, тонна российской пшеницы, которую мы готовы продать за 220–240 долларов, начинает стоить более 300 долларов, и заказчики делают выбор в пользу французской.

Логика такого решения понятна: все мы живем на планете с единой атмосферой, и выбросы CO2 аукнутся всем странам, даже если произошли в Малайзии. С другой стороны, стремление к Zero Emissions, конечно, похвально, но на нашем этапе недостижимо. Проекты с уловителями на трубы пока, мягко говоря, не рентабельны, а пытаться взять и захоронить «лишний» в атмосфере углерод куда-нибудь подальше в планетарных масштабах не только почти невозможно, но и опасно. Так можно и океаны закислить — вспомним одну из причин массового пермско-триасового вымирания или другое губительное глобальное потепление — палеоцен-эоценовый термический максимум. Всю промышленность тоже разом не остановишь. Что же делать? На помощь приходят «углеродные кредиты» — способ для богатых стран или предприятий откупиться от квот на эмиссию парниковых газов. А для равновесия продать эти кредиты могут страны, которые грязных производств не держат, зато «запасают» углерод естественным путем, сохраняя его, например, в почвах или в составе лесной древесины.

Arrows-left
Arrows-right
Reload
1 / 2

Углеродные налоги и углеродные кредиты

Фото: Dоклад Николая Дурманова

Но российских экономистов и ученых смущает то, что система оценок экологичности производства в нашей стране основана на притянутых за уши экстраполяциях. К примеру, европейцы утверждают, что леса в Польше поглощают в девять раз больше углекислоты, чем в Псковской области, но это косвенные величины, так как экспериментальные данные о круговороте углерода для российских экосистем практически отсутствуют. «Учитывая растущие расценки на углеродные кредиты, нас могут надуть на 100 млрд долларов в год, куда помещаются и образовательные, военные, медицинские затраты, — заявляет научный руководитель проекта «Карбон», специальный представитель по вопросам биологической и экологической безопасности и директор департамента инновационных технологий в АПК Минобрнауки Николай Дурманов. — Часто мы понятия не имеем, откуда берутся цифры, на которых основаны налоги. Так, в США организация Climate Trace утверждает, что может взять отдельный корабль в океане и его эмиссии за день посчитать. Казалось бы, с огромными лесами намного проще. Но в реальности считать будут плохо (они и себя-то плохо считают, а нас тем более)». К этой точке зрения присоединился и замминэкономразвития Илья Торосов: «Оценка для нас непрозрачна, и закрепленная международная система нам бы очень помогла». По сути, любая страна, которая проводит такие оценки, без контроля со стороны может сделать выводы в свою пользу, чтобы все остались ей должны.

«Важно сравнивать между собой разные методы мониторинга, чтоб не было соблазна монополизировать право считать углеродные эмиссии и получить все выгоды», — поддержал идею китайский ученый Лю Фан из научного парка корпорации Цинхуа. Он и его коллеги из Индии и Германии готовы подключиться к новой российской инициативе: создать экспериментальные полигоны, где можно уточнить данные моделей. Первый такой полигон площадью 600 га уже заработал в нацпарке «Угра» в Калужской области.

«Это уровень земли и космоса»: перевод углерода в деньги

Почему же подсчеты так сложны и неоднозначны? Чтобы это понять, надо разбираться, что же это за биогеохимический цикл углерода такой. Углерод (C) на нашей планете содержится в четырех основных пулах. Позволим себе небольшую вольность и представим, что атомы углерода — это валюта, которая в глобальном смысле помогает атмосфере удерживать тепло и, как долгосрочные вклады в банке, на время «изымается из оборота», чтобы избежать инфляции (в нашем случае — глобального потепления).

Больше всего — 100 миллионов петаграммов (один петаграмм равен триллиону килограммов) — его захоронено в земной коре в виде осадочных пород, куда он попадает в составе органики, когда твердеет ил и грязь, а также вместе с известняком из раковин и скелетов морских организмов. Еще четыре тысячи петаграммов существуют в виде углеводородов, как нефть и газ. В виде осадочных пород и ископаемых C может храниться сотни тысяч и даже миллионы лет, пока эрозия и выветривание не вернут их обратно в дело. При погружении литосферных плит углерод может быть утянут в мантию и даже ядро и вовлечен в еще более глубокую часть цикла, проведя миллионы лет на глубине 660–6371 км и выйдя на свободу только с извержением вулканов. Цикл трансформации пород называют карбонатно-силикатным: выветривание и седиментация лишает силикатные породы кремния, превращая их в карбонатные, тогда как вулканическая активность добавляет кремний обратно. Этот процесс — главный инструмент контроля климата в масштабах миллионов лет.

Arrows-left
Arrows-right
Reload
1 / 2

Круговорот углерода в природе

Фото: U.S. DOE/Biological and Environmental Research Information System/US Government work

Второй пул углерода (и другой вид долгосрочных вкладов) — это океаны. Тысяча петаграммов находится в приповерхностных слоях и, словно «краткосрочные займы», легко и быстро может циркулировать в атмосферу и возвращаться обратно. Это реализуется как физический процесс (растворение в воде и выделение обратно) и при росте или, наоборот, гибели и разложении планктона, дышащего и фотосинтезирующего. Но затонув, он надолго присоединится к 38 тысячам петаграммов углерода на дне. Третий пул углерода — атмосфера, можно сказать, «деньги в обращении». Хотя эти 750 петаграммов звучат как капля в море, они-то как раз и делают нам погоду — в прямом и переносном смысле. Но тут последние 100–150 лет активно вмешивается человечество: сжигая ископаемое топливо, мы работаем как новая геологическая сила, возвращая девять тераграммов захороненного углерода в атмосферу ежегодно. Чтобы выровнять этот эффект, пришлось бы засадить лесами 15% площади земной суши.

Arrows-left
Arrows-right
Reload
1 / 3

CO2 и температура

Фото: Dоклад Якова Кузякова

С предыдущим тесно связан четвертый пул — наземные экосистемы, где углерод хранится в живой и мертвой биомассе, а также в почве. В геологических масштабах это снова «микрозаймы», но на шкале от нескольких до десятков тысяч лет участие углерода в этом пуле имеет решающее значение. Уравновесить эмиссии углерода в атмосферу (сейчас его уровень 400–415 ppm, тогда как нормой в последние миллионы лет было 280 ppm) помогает секвестрация, то есть временное изъятие из круговорота. Растения выдыхают углекислый газ, но при этом еще и запасают его в виде органических веществ, которые создают при фотосинтезе. Если в листве элемент задерживается на один — три года, то на глубине одного метра в черноземе — уже на пять — семь тысяч лет. Кстати, циклы запасания и производства углерода в экосистемах могут регулироваться сезонно: летом его больше откладывается в биомассе, зимой побеждает высвобождение благодаря дыханию живых организмов. И влияет на эти процессы огромное множество факторов.

«Поглощение углерода в экосистемы в шесть-семь раз выше, чем высвобождение от сжигания топлива. В почвы тоже сохраняется углерод — 19,2 кг на м2 . Чем ближе к поверхности органика, тем быстрее она будет разлагаться. Влияют и температуры: где холодно или мерзлота, там медленное разложение, где температуры высокие — наоборот. Также углерод за недостатком кислорода надолго сохраняется. Но при пахоте мы снабжаем почву кислородом, и он теряется вновь», — пояснил сотрудник Геттингенского университета Яков Кузяков. Они зарастают сорняками, затем деревцами, и вот на месте заброшенных угодий уже пробивается лес, накапливая углерод. На подзолистых почвах, распространенных в средней полосе, основные изменения происходят в первые 20–40 лет, хотя для полного восстановления требуются сотни лет.

Arrows-left
Arrows-right
Reload
1 / 4

«Углеродный бюджет» России: потоки, стоки и поглощение

Фото: Доклад Якова Кузякова

По его словам, в России пахотные площади увеличивались в 1910–1990 годах, но за 20 лет 45–50 млн га (целая сельскохозяйственная территория Великобритании) остались без дела. Все жалуются, что мы не можем вернуть их в оборот, так как нет инфраструктуры и техники, но можно наладить индустрию секвестрации, монетизировать этот потенциал и продавать карбоновые кредиты. В прошлом году 25 млн карбоновых кредитов продали американцы, а китайцы — 45 млн. Карбоновый кредит может быть сэкономленным (но его трудно посчитать и доказать) и поглощенным, и в почвах и лесах России как раз второй тип. И вот углерод уже превращается в деньги в прямом, а не в метафорическом смысле. Но сколько его? «590 млн тонн углерода запасает наше лесное хозяйство, но, по оценкам некоторых ученых, это кратно выше, так как не учтен почвенный слой, — поясняет Сергей Хрущев, директор департамента госполитики и регулирования в области гидрометеорологии, изучения Арктики, Антарктики и мирового океана Минприроды. — Из-за потепления мы наблюдаем продвижение лесных массивов на север, оттаивание мерзлоты с газогидратами. Также мало кто учитывает, что эмиссия метана от всех секторов экономики — 16 млн тонн в год, а одно только море Лаптевых и Восточно-Сибирское море — это 30 млн тонн, и это самые скромные оценки! Во всей этой ромашке, на которой мы гадаем (включая транспорт, промышленность), много вещей требует уточнения. То, что предлагается здесь, на полигоне, и то, что есть, — это уровень земли и космоса».

Наши аналитические методы могут быть хороши и иметь погрешность всего в 1–3%, но без экспериментальных данных по различным типам территорий они будут основаны на домыслах. Глубина почвы и растительность, влажность, рельеф и температура и множество других факторов вносят свой вклад в эмиссии углерода и его секвестрацию. На полигоне «Карбон» как раз будет учитываться и метан, и закись азота: хоть их выделяется и меньше, но от первого газа парниковый эффект сильнее в 30 раз, чем от такого же количества углекислоты, от второго — в 300 раз. «Смысл полигона — найти эталонные места, чтоб посмотреть, как все устроено, сколько углерода в почве и древостое, как дышит почва от сезона к сезону, тут у нас были бы данные, которые мы сами померили», — утверждает Дурманов.

«Золотые зеленые технологии»

Как работает полигон? В идеале в каждой природной зоне хотят создать свои полигоны с облаком эталонных участков. Беспилотники выполняют гиперспектральные сканы, на помощь придут спутники для дистанционного зондирования Земли — территорию в 11 млн км2 не изучить с поверхности. Понимать и расшифровывать спектры по архивным данным будут сверточные нейросети, основываясь на очень серьезной математике, супервычислениях, где русские всегда были лидерами. На полигоне «Карбон» запустили и экспериментальную ферму, где высадили плантации сверхсеквестраторов (мискантуса или павловнии). Уже отобрано множество пород, у которых изучается содержание углерода в биомассе. «Мы получим карбоновый паспорт для территорий, а экономисты посчитают кредиты. В США даже программа такая есть: на фермах измеряют секвестрацию и выдают за это деньги владельцам — они даже урожай убирать ленятся, приходится ставить это обязательным условием. В итоге получается двойной доход за сельское хозяйство», — рассказал Дурманов. Такой доход может быть нашим, и составляет он, по прикидкам ученых, около шести млрд долларов в год, а ведь цены на углеродные кредиты растут. «Это золотые зеленые технологии. Если сделать все правильно, получим больше, чем нефть и газ, и превратимся из страны-бензоколонки в страну большого, красивого леса, который спасает всю планету», — подчеркнул он.

Arrows-left
Arrows-right
Reload
1 / 6

Измерение углеродного баланса на полигоне

Фото: Доклад Николая Дурманова

Правда, суммы этого дохода пока взяты с потолка, да и неизвестно, сможем ли мы продать углеродные ваучеры другим странам. Кто-то вспомнил, как 10–15 лет назад золотой дождь сулил Киотский протокол, а в итоге продать квоты смогла лишь Украина, другие в кулуарах посмеивались, что все закончится покупкой нескольких машин и дач для организаторов. С одной стороны, действительно, в Парижском соглашении возможность продать карбоновые квоты предусмотрена для поддержки стран третьего мира, а не для обогащения государств с сильной экономикой. Однако помощник президента РФ Андрей Фурсенко отметил, что разговоров о монетизации все равно не избежать.

В этом вопросе 90% политики и 10% науки, но эти 10% определяют направление движения. Без базы с нами никто разговаривать не будет, надо доказать, что это реальные цифры. Еще придется на 1000 вопросов ответить, кто у нас купит эти кредиты и что будет дальше, но это будет потом. […] Важно, что это сделано не за государственные деньги, а за деньги компаний, которые видят, что это наше будущее, будущее страны.
Андрей Фурсенко
Помощник президента РФ

И здесь можно согласиться: может, Россия на этом баснословных сумм не заработает, но, если перестанет нести убытки при экспорте на европейские рынки, это уже немало.

В чем-то у страны есть хороший задел для создания системы полигонов. К примеру, беспилотники и приборы для съемок российские компании либо уже выпускают, либо готовы подключиться. С дистанционным зондированием вопрос приема информации уже решен, а ее сбор при помощи флотилии из 100 кубсатов обсуждается с Роскосмосом. Оперативному (не с задержкой в 36 часов, как у МЧС) мониторингу пожаров и других изменений могут помочь станции сбора данных в ключевых, эталонных точках: пусть их радиус покрытия будет лишь 200 км, зато можно будет получать данные с разрешением 2 квадратных метра несколько раз в день. Есть и сети «цифровых лесничих» — экопатрули из сотен тысяч школьников по стране, которые помогают следить за вырубкой и состоянием лесного хозяйства.

Но на этом пути страну ждет целая уйма сложностей и непросчитанных тонкостей. В мире около 800 подобных точек наблюдения, в России же всего около 15 станций наземного мониторинга потока парниковых газов. Оборудование для них очень дорогое, покупается на гранты учеными по своей инициативе, а ведь его надо еще и поддерживать. Детальные карты почв нашей страны засекречены по соображениям танкодоступности (!), тогда как в США можно узнать, с каким приводом машина может проехать по каждому участку. Мало кто следит и за вкладом лесных пожаров. Так, Дмитрий Рухович из Почвенного института им. Докучаева отметил, что за три-пять лет сельскохозяйственные земли Тульской области выжигаются полностью, а летом «с Краснодара на север идет полоса непрерывного огня». Если же мы хотим считать нераспаханные земли как секвестрацию, то и здесь нас ждет сюрприз: «карты пахотных территорий страны технически не существует». Мы не знаем, сколько лет назад заброшен каждый участок, как на нем в данный момент проходит сукцессия (смена растительного сообщества).

С заявлениями об отсутствии учета российских лесов резко не согласился разработчик системы оценки углеродного эффекта лесного хозяйства в кадастре Дмитрий Замолодчиков. По его словам, литературы на эту тему предостаточно, но вот однозначности нет: объемы секвестрации углерода по разным оценкам составляют от десяти млн до двух млрд тонн. «Система подробно описана и действует десять лет. Каждый год Росгидромет предоставляет по рамочной конвенции по изменению климата отчет в ООН, это официальные данные. Если они подходят для лесохозяйственных решений, они подходят и для расчетов углеродного баланса», — уверен он. Что касается зарубежных оценок лесной секвестрации, они могут быть вполне реалистичны и точны: польские леса действительно много запасают, а в Сибири растут на холодных территориях, еще и страдая от пожаров. В Канаде, кстати, леса из-за возгораний значатся как источник углерода, и никто этого не скрывает. «В кадастре нет залежей — это гигантский сток углерода, — считает он. — Другая наша проблема — хотя данных много, нет официального признания деградированных земель. [] Можно вложить большие деньги в полигоны, но они никуда не пойдут». Однако, по мнению научного руководителя проекта Николая Дурманова, система подсчета углеродного баланса по кадастру — это разговоры бабушки о детстве внука, вместо которых для постановки диагноза быстрее будет сделать томографию. «Это извращенная цепочка изначально лживой информации. Поставляют ее заинтересованные заготовители и лоббисты», — считает он.

Arrows-left
Arrows-right
Reload
1 / 3

В любом случае, чтобы доказать миру, что мы великие и могучие секвестраторы, надо обращать внимание не только на доступность и качество данных, но и пересмотреть на лесной и сельскохозяйственный фонд. Кроме того, стоит задумываться о сохранении биоразнообразия и изменить подход к ведению экономики, если мы хотим получать прибыли от углеродных кредитов. И здесь на арену выходит экологическое образование. «Это один из примеров длинной повестки, науке важно сверить часы с бизнесом и властью, — отметил министр высшего образования и науки Валерий Фальков. — И конечно, важно на это посмотреть с точки зрения школьников и студентов, воспитания у них экологического сознания, и делать это надо комплексно. Нельзя собирать в одном учебном корпусе мусор, если система не налажена в регионе и стране».

Судя по настрою публики, с ним у нас действительно проблемы: слушатели научной сессии, экологи и почвоведы из Москвы и Калужской области, жаловались, что нынче экологические программы закрываются, а бюджетных мест все меньше. «Все образование выхолостили, а экзаменом на направление экологических проблем стала география, хотя химия куда важнее», — ворчали слушатели в зале. Фальков же призвал все научные организации, которые занимаются экологической проблематикой, активнее участвовать в образовательной деятельности. В том числе пригласил сотрудничать с полигонами: «Мы сегодня приветствуем, когда объединяют усилия университеты и научные институты. Министерство эту работу ведет с 2010 года — уже тогда появились первые крупные проекты, нацеленные на интеграцию науки, образования и реальных отраслей производства. Мы заинтересованы, чтобы ученые приходили в образование и занимались со школьниками на таких полигонах».

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.