Технологии и практики отрицательных выбросов могут поставить под угрозу глобальные ресурсы и экологические пределы

Почему выведение углерода из воздуха важно для всех

Даже если мы резко сократим выбросы парниковых газов, ученые ожидают, что одного лишь уменьшения загрязнения будет недостаточно, чтобы удержать глобальное потепление в заданных пределах. Скорее всего, нам также придется извлечь из атмосферы огромные объемы диоксида углерода. В этом исследовании поставлен, казалось бы, простой, но далеко идущий вопрос: если мы развернем технологии удаления углерода в тех масштабах, которые предполагаются для достижения климатических целей, не столкнемся ли мы с новыми проблемами, связанными с водой, землей, минералами, удобрениями и здоровьем людей? Ответы важны для цен на продовольствие, горнодобывающей отрасли, биоразнообразия и общей безопасности выбранных климатических решений.

Разные способы очищать атмосферу

Авторы рассматривают широкий набор вариантов «отрицательных выбросов», которые удаляют диоксид углерода из воздуха и хранят его десятилетиями или дольше. Некоторые — химические системы, такие как установки прямого улавливания воздуха, которые отсасывают углерод из окружающего воздуха, и известкование океана, при котором в морскую воду добавляют обработанную форму известняка, чтобы океан мог поглотить больше углерода. Другие — биологические подходы, связанные с растениями: выращивание лесов, сжигание биомассы для выработки энергии с улавливанием выбросов (известное как BECCS) и превращение растительного материала в подобный древесному уголь биоchar, который можно закапывать в почву или использовать в строительных материалах. Команда моделирует 24 сценария на период с 2030 по 2050 годы, каждый из которых доминирует одним из этих подходов и все нацелены на удаление достаточного количества углерода, чтобы помочь удержать потепление около 1,7 °C к концу столетия.

Насколько эффективны и полезны эти методы?

Чтобы оценить эффективность, исследование смотрит дальше простой «тонн CO2, удаленных из атмосферы». Оно отслеживает, какое реальное сокращение потепления достигается после учета выбросов, связанных со строительством и эксплуатацией каждой системы, и подсчитывает влияние на здоровье людей и экосистемы в первые 20 лет. В чисто углеродном выражении наилучшие показатели показывают химические методы, работающие на возобновляемой электроэнергии: установки прямого улавливания воздуха на ветровой или солнечной энергии и известкование океана способны сохранить примерно 90–97% удаленного углерода от того, чтобы он был аннулирован собственными связаnными с ними выбросами. Biochar, используемый в строительных материалах, и BECCS также могут работать эффективно, особенно если они используют сельскохозяйственные и лесные остатки, а не культуры, выращиваемые специально для энергии. Но посадка деревьев и внесение биоchar в почву со временем теряют часть первоначальной выгоды: пожары и постепенное разложение возвращают часть запасенного углерода обратно в атмосферу.

Скрытые издержки для здоровья, природы и планетарных пределов

Когда авторы учитывают более широкие побочные эффекты, возникает более смешанная картина. В краткосрочной перспективе химические варианты обычно приносят чистую пользу для здоровья и экосистем: замедляя потепление, они уменьшают связанные с ним вреды больше, чем добавляют загрязнения. Биологические варианты более проблематичны. Крупные плантации энергокультур и интенсивное использование удобрений и орошения усиливают давление на реки, почвы и дикую природу. Исследование показывает, что BECCS и биоchar при агрессивном масштабировании могут подтолкнуть и без того напряженные «планетарные границы» для наземных экосистем, использования пресной воды и циклов питательных веществ к опасным уровням. Удаление углерода на основе лесов оказывается еще менее однозначным: повышенные риски лесных пожаров в условиях изменения климата могут стереть большую часть запасенного углерода и создать загрязнение воздуха с серьезными последствиями для здоровья.

Дефицит ресурсов: минералы и питательные вещества

Ключевой вклад этой работы — детальное рассмотрение физических ресурсов. Химические методы требуют больших объемов металлов и минералов для строительства установок, скважин и, в случае известкования океана, для добычи и переработки известняка. Анализ показывает, что к 2050 году выполнение целей по удалению углерода в основном за счет прямого улавливания воздуха может потребовать добычи никеля и бария в объемах, сопоставимых с примерно 80% текущего мирового производства этих материалов, что потенциально будет конкурировать с батареями и другими чистыми технологиями. Биологические методы представляют иной риск: им требуются огромные дополнительные количества удобрений, особенно калия, фосфора и магния. В некоторых сценариях добыча калия должна вырасти примерно на 70% по сравнению с текущим уровнем, чтобы обеспечить энергокультуры и системы с биоchar, что вызывает опасения за продовольственную безопасность и доступность критически важных питательных веществ для сельского хозяйства и промышленности.

Что это значит для будущих климатических решений

Авторы приходят к выводу, что ни один метод удаления углерода не лишен компромиссов, и это усиливает мысль о том, что приоритетом должно оставаться сокращение использования ископаемого топлива. Среди изученных вариантов общий экологический профиль более безопасным выглядит для прямого улавливания воздуха и известкования океана при использовании возобновляемой энергии, хотя они по-прежнему требуют дополнительной добычи и на практике остаются дорогими. Напротив, сильная зависимость от посадки деревьев, BECCS или широкомасштабного биоchar может повредить экосистемам, исчерпать запасы воды и усилить конкуренцию за удобрения, особенно если эти подходы опираются на специально выращиваемые энергокультуры, а не на остатки. Для законодателей и инвесторов послание очевидно: удаление углерода должно планироваться как часть сбалансированного портфеля, который уважает планетарные границы, защищает продовольствие и воду и создает цепочки поставок, способные справиться с возросшим спросом на минералы и питательные вещества — а не рассматривать какой-то один метод как простое решение без рисков.

Цитирование: Cobo, S., Galán-Martín, Á. & Guillén-Gosálbez, G. Negative emissions technologies and practices could challenge global resource supply and environmental limits. Commun Earth Environ 7, 354 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03348-8

Ключевые слова: удаление диоксида углерода, технологии отрицательных выбросов, прямой отбор воздуха, биоэнергетика с захватом углерода, планетарные границы