Полигон будущего климата

Россия активно развивает сеть карбоновых полигонов, охватившую все разнообразие уникальных экосистем страны — от равнинных степей и черноморских водорослевых полей до арктической тундры. Создание таких площадок позволит накопить компетенции по регулированию углеродного баланса, восстановлению экосистем и рациональному использованию природных ресурсов. Благодаря испытываемым на этих полигонах технологиям страна сможет компенсировать не только собственные парниковые выбросы, но и зарубежную эмиссию — и заработать на этом.

Что такое карбоновые полигоны и зачем они нужны

В последние годы выбросы парниковых газов бьют все новые рекорды. В 2020 году, по данным Всемирной метеорологической организации, концентрация углекислого газа в атмосфере достигла 413,2 ppm (частей на миллион) — на 149% больше доиндустриального уровня. Содержание метана повысилось на 262%, оксида озона — на 123%.

В настоящий момент в атмосфере накапливается около половины антропогенных выбросов, которые усиливают парниковый эффект и разгоняют глобальное потепление. Остальную часть парниковой эмиссии впитывают наземные и морские экосистемы. И если человечество научится управлять их способностью поглощать углерод из атмосферы, то это станет ключевым инструментом в достижении нулевого углеродного баланса.

Россия намерена достичь углеродного нуля к 2060 году. Чтобы обеспечить страну эффективными средствами достижения этой цели, в феврале 2021-го Министерство науки и высшего образования РФ запустило пилотный проект по созданию в регионах России карбоновых полигонов. Ожидается, что этот проект станет ключевым элементом национальной системы мониторинга потоков парниковых газов в российских экосистемах и контроля углеродного баланса страны.

Карбоновые полигоны — это испытательно-исследовательские площадки, на которых измеряют природную эмиссию парниковых газов из экосистем, а также объемы, в которых эти же экосистемы способны поглощать выбросы из атмосферы. Там же разрабатывают и тестируют всевозможные подходы и технологии рационального управления природными территориями — такого, которое позволило бы повысить их способности к поглощению углерода из атмосферы.

Первый морской карбоновый полигон «Росянка, открытый в Калининградской области
Фото на обложке: пресс-служба Минобрнауки России

Роль наземных и морских экосистем в борьбе с глобальным потеплением

Занимая 31% суши (почти 4 миллиарда гектаров), все леса на планете ежегодно поглощают 2,6 миллиарда тонн углекислого газа — это около 7% его глобальной эмиссии (38 миллиардов тонн в 2020-м) и около трети выбросов от сжигания ископаемого топлива. Обеспечивается это тем, что растения питаются диоксидом углерода по мере своего роста.

При этом куда более емкими природными хранилищами углерода служат торфяники — водно-болотные угодья, основой которых являются отложения торфа. Это порода, которая образуется в заболоченных местностях из не полностью разложившихся растений: весь накопленный ими углерод не высвобождается в окружающую среду, а остается связанным в торфе. Торфяники занимают менее 3% мировой суши (400 миллионов гектаров), но при этом удерживают в себе 600 миллиардов тонн CO2 — почти половину всего углерода, заключенного в почвах. Ежегодно они поглощают 370 миллионов тонн CO2 из атмосферы.

Примечательно, что почти весь углерод на планете (83%) так или иначе проходит через мировой океан. И до половины этого объема накапливается в прибрежных экосистемах: мангровых зарослях, приливных болотах (они же — соленые марши) и морских лугах (травах, выстилающих морское дно на мелководье) — все они хранят в себе в разы больше углерода на единицу объема, чем наземные леса.

Наконец, 1,4 миллиарда тонн углерода удерживается в верхнем метре мировых почв. Это почти вдвое больше, чем во всей атмосфере, и в десятки раз больше ежегодной эмиссии человечества.

Важно понимать, что, подвергаясь уничтожению, все эти экосистемы возвращают поглощенный углерод в атмосферу: вырубаемые или выжигаемые леса, осушаемые болота, нерационально возделываемые почвы из поглотителей парниковых газов превращаются в источники их эмиссии. Так, по данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН, за всю историю человечества в результате нерационального сельского хозяйства деградировало около трети почв в мире, это привело к выбросу в атмосферу 78 миллиардов тонн углерода.

При этом у человечества прямо сейчас имеется колоссальный потенциал по удалению парниковых газов из воздуха путем восстановления и рационального управления экосистемами. Например, повсеместное внедрение доступных на сегодняшний день технологий почвозащитного земледелия позволит удалить из атмосферы до 51 миллиарда тонн углерода, то есть на порядок больше, чем в ней содержится на данный момент. Попутно существенно повысится урожайность — к примеру, сои, кукурузы и пшеницы — на 17,6 миллиона тонн в год.

Площадками для разработки и тестирования таких подходов и технологий — перед их последующим внедрением на уровне национальной экономики — и должны послужить российские карбоновые полигоны.

Карта расположения карбоновых полигонов в России
Изображение: Минобрнауки России

Карбоновое фермерство

Сегодня по стране действует 15 карбоновых полигонов общей площадью около 40 тысяч гектаров. К 2030 году число таких площадок собираются увеличить до 80. Каждый полигон создается в партнерстве научных организаций, крупного бизнеса и университетов. Они служат площадками для подготовки кадров высшей квалификации в области новейших методов экологического контроля, перспективных технологий для низкоуглеродной индустрии, сельского и муниципального хозяйства.

Первым в рамках проекта Минобрнауки в августе 2021-го заработал Тюменский карбоновый полигон. Он был создан на базе биостанции «Озеро Кучак» Тюменского государственного университета. В проекте участвуют Институт экологии и эволюции им. ак. А.Н.Северцова РАН и Тюменский научный центр Сибирского отделения РАН. Индустриальным партнером выступило ПАО «СИБУР», технологическим — группа компаний «Геоскан».

Полигон площадью 10,7 тысячи гектаров охватывает различные виды леса, озера, болота, а также сельскохозяйственные территории. На нем проводится анализ территории для расчета биологической массы, видового состава растений и состояния почв, информацию собирают с помощью как наземного оборудования, так и беспилотных систем.

Ключевая задача исследователей — анализ потенциала каждой экосистемы в области секвестрации (поглощения) парниковых газов. Самые эффективные с этой точки зрения сочетания видов и сортов растений послужат платформой для запуска карбоновых ферм — рукотворных экосистем с повышенной поглощающей способностью.

Другие аграрные карбоновые полигоны, основными задачами которых являются почвенные измерения и технологии долговременной фиксации атмосферного углекислого газа в почве, работают в Чеченской республике («WAY CARBON») и Республике Татарстан («Карбон-Поволжье»).

Полигоны на море

В ноябре 2021-го в Калининградской области открылся первый карбоновый полигон с морским участком — «Росянка». Его оператор — Балтийский федеральный университет им. И. Канта, участники проекта — Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН и Институт лесоведения РАН. Полигон общей площадью 255,4 гектара размещен на двух участках: Виттгирренском торфянике Славского района и восточном склоне Гданьской впадины в Балтийском море.

На сухопутном участке ученые и студенты занимаются оценкой углеродного баланса торфяника и его обводнением для увеличения поглощения парниковых газов из атмосферы. Тесты проб торфа, воды и воздуха делают с помощью мобильной лаборатории на солнечных батареях. На морском участке изучают временную изменчивость потоков углерода в морской среде с учетом сезонности, разрабатывают методики показателей эмиссии и связывания парниковых газов, а также технологию получения биотоплива из биомассы водорослей и морского мусора.

Заместитель председателя правительства России Дмитрий Чернышенко отметил, что благодаря созданию полигона «Росянка» отечественные ученые получат «уникальные данные для исследований и разработки новых технологий оценки углеродного баланса и секвестирования эмиссий парниковых газов, образующихся от гниения дрейфующих водорослей и морского мусора». По его словам, важно, что работать на полигоне будут не только ученые и студенты БФУ, но и сотрудники институтов океанологии и лесопользования РАН, а также индустриальные и технологические партнеры. Это обеспечит наиболее быстрое достижение максимально эффективного результата.

Другие морские карбоновые полигоны уже развернуты в Краснодарском крае в бухте Голубая Черного моря («Геленджик») и в Сахалинской области в заливе Анива Охотского моря («Карбон-Сахалин»), еще один готовится к запуску в Приморье в 2023 году.

От степей до тундры

Географический охват проекта Минобрнауки позволяет получать уникальные данные об окружающей среде и углеродном балансе из всех климатических зон России — от степей на юге до арктической тундры на севере.

В этом году в Ямало-Ненецком автономном округе заработал самый северный карбоновый полигон — «Семь Лиственниц». Его задача — контроль поглощающей способности экосистем в отношении парниковых газов, а также апробация и масштабирование методического сопровождения климатических проектов в округе.

Исследовательская площадка охватила 2,4 тысячи гектаров арктической лесотундры, однако, как отметил руководитель проекта, ведущий научный сотрудник Научного центра изучения Арктики Глеб Краев, установленное там оборудование позволит измерять потоки парниковых газов и углеродный баланс смежных зон — тундры, северной тайги и болотных экосистем поймы Оби.

Самый южный на данный момент карбоновый полигон «БиоКарбон», расположенный в Новосибирской области, охватывает более 1 тысячи гектаров равнинной лесостепи и предгорной тайги. На нем исследуют азотный и углеродный баланс лесостепного ландшафта, разрабатывают методики организации карбоновых ферм в этой местности. До конца 2023 года планируется запуск карбонового полигона еще южнее — в степях Алтайского края.

Углеродное лидерство

Экологическая повестка ставит перед российской экономикой серьезные вызовы, однако и открывает дополнительные возможности. Одна из них связана с развитием международной торговли карбоновыми кредитами, или углеродными единицами.

К 2023 году страны ЕС планируют ввести углеродный налог для компаний-экспортеров, реализующих свои товары на европейских рынках. Налог этот будет рассчитываться исходя из объема углеродных выбросов от производства товаров. Для каждого предприятия установят особую квоту на объем реализации своей продукции. Израсходовав такую квоту, каждая компания будет покупать новую на бирже у предприятий, которые не исчерпали собственные.

В дальнейшем аналогичные меры неизбежно будут введены и на других рынках. Ведь задачи по «озеленению» экономики четко сформулированы не только в Европе, но и в странах Азии, на торговлю с которыми в условиях новой реальности переориентируется Россия, в первую очередь — в Китае. Там, например, еще в июле 2021-го начали внутреннюю торговлю квотами на выбросы углерода для компаний энергетического сектора.

В ближайшие годы торговля углеродными единицами станет глобальным феноменом, а лидерство в ней займут те страны, в которых лучше будет развита зарождающаяся сегодня секвестрационная индустрия. Обеспечить развитие такой отрасли в России, и в конечном итоге выход страны на мировой рынок углеродных единиц — еще одна важная задача проекта карбоновых полигонов. Страна может стать лидером на этом рынке — ведь она имеет самый большой потенциал по поглощению углерода, обладая крупнейшими природными богатствами на планете.

Автор: Иван Болотов
Фото на обложке: пресс-служба Минобрнауки России