Gospodarenje ugljikom
U doba kada je borba protiv klimatskih promjena imperativ, ključno je razumjeti metode i tehnike koje nam pomažu smanjiti količinu ugljikovog dioksida u atmosferi. Ovdje ćete pronaći sve, od osnovnih pojmova kao što su CDR i CCS, do specifičnih metoda kao što je sekvestracija ugljika u tlu, kao i analizu napretka i izazova na europskoj razini.
Što je CDR (carbon dioxide removal)?
Uklanjanje ugljičnog dioksida (CDR – Carbon Dioxide Removal) predstavlja pojam koji se koristi za obuhvaćanje širokog spektra pristupa koji uklanjanju ugljični dioksid (CO2) izravno iz atmosfere i pohranjuju ga za stvaranje negativnih emisija. Skladištenje se može odvijati u geološkim, biološkim ili oceanskim rezervoarima ili u proizvodima sa dodanom vrijednošću, poput karbonskog betona. CDR tehnologije i pristupi uključuju (ali nisu ograničeni) na:
- DACS (Direct Air Capture and storage, odnosno direktno hvatanje ugljika iz atmosfere) – predstavlja tehnologiju koja je usmjerena na izravno uklanjanje ugljičnog dioksida iz atmosferskog zraka i njegovo pohranjivanje.
- Sekvestracija ugljika u tlo (Soil Carbon Sequestration) – predstavlja tehnologije i niz metoda u kojima se ugljikov dioksid iz atmosfere apsorbira i pohranjuje u tlo u obliku organske tvari ili mineralnih spojeva. Pod ove tehnologije možemo svrstati od pošumljavanja, kompostiranja, „no till“ poljoprivrede, do proizvodnje i aplikacije biochara u poljoprivredi i pravilnog upravljanja pašnjacima i ispašom.
- BCRS (Biomass Carbon Removal and Storage) – je termin koji se odnosi na tehnike i prakse koje koriste biomasu – biološki materijal kao što su drveće, biljke, i drugi organski materijali – za uklanjanje ugljičnog dioksida (CO2) iz atmosfere i njegovo skladištenje u biomasu ili drugim oblicima.
- Ubrzana mineralizacja (Enhanced Mineralization) – je proces koji se temelji na ubrzanju prirodnog procesa mineralizacije, gdje određeni minerali reagiraju s ugljičnim dioksidom iz atmosfere kako bi formirali stabilne karbonatne spojeve.
- Ocean-Based CDR – su tehnike i prakse koje koriste oceane kako bi uklonili ugljični dioksid (CO2) iz atmosfere i skladištili ga u morskim ekosustavima. Jedna od tehnika je primjerice tzv. gnojenje oceana (Ocean Fertilization), koja uključuje dodavanje željeza ili dušika u površinske vode oceana. To potiče rast fitoplanktona koji tijekom fotosinteze apsorbiraju CO2 iz atmosfere. Kada fitoplankton umire, dio ugljika završava na dnu oceana što rezultira uklanjanjem CO2 iz atmosfere.
- Pošumljavanje/ponovno pošumljavanje (Afforestation/Reforestation) predstavljaju prakse koje se temelje na sadnji drveća kako bi se uklonio ugljični dioksid iz atmosfere i pohranio ga u drveću i šumskim ekosustavima. Pošumljavanje predstavlja tehniku sadnje drveća na zemljištu koje prethodno nije bilo šumsko ili je izgubilo šumska svojstva uslijed krčenja ili drugih aktivnosti. To može uključivati sadnju šuma na opustjelim ili degradiranim poljoprivrednim površinama ili pretvaranje zemljišta koja su prethodno bila korištenja za rudarenje ili deponij otpada u šumske površine. Ponovno pošumljavanje podrazumijeva aktivnosti koje uključuju ponovnu sadnju drveća na parcelama koje su izgubile svoju šumsku pokrivenosti uslijed požara, bolesti, krčenja i drugih faktora.
CDR uključuje tehnološke pristupe (npr. DACS) kao i biološke pristupe (npr. pošumljavanje). Sve te metode uklanjaju CO2 direktno iz atmosfere i mogu stvoriti negativne emisije kroz skladištenje.
Potrebno je imati na umu da se CDR ne odnosi na točkasto hvatanje ugljika za fosilna goriva ili industrijski sektor. CDR se također ne odnosi na postojeće sustave koji uklanjaju CO2. Primjerice, CDR ne uključuje uklanjanje CO2 iz postojećih stabala, već se odnosi na namjerne intervencije koje uvode nove procese ili podupiru postojeće u svrhu stvaranja negativnih emisija. Za razliku od hvatanja ugljika iz sektora fosilne energije, CDR pristupi mogu riješiti problem emisija iz sektora koje je najteže dekarbonizirati (npr. poljoprivreda i zrakoplovstvo) te ukloniti već naslijeđene emisije CO2.
Također u kontekstu CDR-a potrebno je razumjeti i termin „konverzija CO2“ (CO2 conversion) koja opisuje konverziju CO2 u neki proizvod. Proces se naziva CO2 konverzija neovisno o tome da li je CO2 uhvaćen kroz CCS (industrijska postrojenja) ili direktno iz atmosfere (CDR). Konverzija CO2 se koristi kako bi se opisao proizvod koji skladišti ugljik na kratki period vremena (primjerice, biogoriva), ili dugi period vremena (građevni materijali ili plastika). Da bi se konverzija CO2 smatrala CDR-om, CO2 mora biti uklonjen direktno iz atmosfere, te uskladišten na dugi period godina te rezultirati negativnim emisijama. Konverzija CO2 na kratke periode, primjerice direktno sagorijevanje ili prerada u biogoriva se ne smatra CDR-om. Potencijalno, konverzija CO2 ima važnu ulogu u CDR pristupima, međutim samo neki od tih pristupa se smatraju relevantnima.
Po pitanju CDR-a mnogo je prostora za napredak, istraživanje i razvoj. Neke od jeftinijih i pristupačnijih metoda, kao što je primjerice sekvestracija ugljika u tlo predstavlja značajan izazov poljoprivrednicima u primjeni novih tehnologija i tehnika u gospodarenju zemljištima i proizvodnji. S druge strane tehnike kao što je DACS zahtjeva velika financijska ulaganja. Za bilo koju od tehnika CDR-a potrebno je razviti metodologiju, sljedivost te prije svega podršku za implementaciju te praćenje ugljika i stvaranje negativnih emisija.

Što je CCS?
CCS (Carbon Capture and Storage) je tehnologija i proces koji se koristi za hvatanje emisija ugljičnog dioksida (CO2) iz industrijskih postrojenja i energetskih izvora, zatim transportira CO2 na odgovarajuće lokacije i pohranjuje ga na siguran i trajan način kako bi se spriječilo njegovo oslobađanje u atmosferu. U pravilu, ova tehnologija obuhvaća tri ključna koraka, a to su hvatanje (Capture) CO2 iz atmosfere, transport (Transport) i pohranjivanje (Storage).

U prvom koraku (hvatanje) CO2 se izdvaja od drugih plinova proizvedenih u industrijskim procesima, poput onih u elektranama na ugljen, tvornicama cementa ili čelika. CO2 se zatim transportira cjevovodima, cestovnim prijevozom ili brodovima do mjesta za skladištenje. Zadnji korak je ubrizgavanje CO2 u formacije stijena duboko pod zemljom radi trajnog skladištenja. Ovo se obično naziva „geološko pohranjivanje CO2“. Stijene su bogate poroznim slojevima i zatvorenim strukturama te se prilikom pohranjivanja CO2 komprimira u superkritičnu ili tekuću fazu kako bi zauzelo manje prostora i bilo stabilnije.
Prednosti CCS-a uključuju mogućnost smanjenja emisija CO2 iz postojećih izvora, što je ključno za tranziciju prema niskougljičnom energetskom sektoru. Također, CCS može pomoći u očuvanju radnih mjesta u industrijama koje su teško zamjenjive obnovljivim izvorima energije. Međutim, postoje i izazovi povezani s CCS-om, uključujući visoke troškove, potrebu za sigurnim pohranjivanjem, i zabrinutosti zbog potencijalnih ekoloških utjecaja.
Moguća mjesta skladištenja emisija ugljika uključuju vodonosnike ili iscrpljene rezervoare nafte i plina koji su obično 1km ili više ispod zemlje. Kao primjer, u Ujedinjenom Kraljevstvu predložen je projekt Zero Carbon Humber. Slani vodonosnik pod nazivom Endurance, nalazi se u Sjevernom moru, oko 90km od obale. Dubina je oko 1,6km ispod morskog dna i ima potencijal pohraniti vrlo velike količine CO2. Sličan projekt predložen je i u mjestu Citronelle u američkoj saveznoj državi Alabami.
Osim CCS-a, postoji i srodni koncept naziva CCUS (Carbon Capture, Utilization and Storage). Ideja je da se umjesto skladištenja ugljika, on ponovno upotrijebi u industrijskim procesima pretvaranjem primjerice u plastiku, beton ili biogorivo.
Podržavatelji ovakvog modela tvrde da se CCS koncept može koristiti za smanjenje utjecaja industrija sa intenzivnim emisijama. Međutim, druga strana tvrdi kako CCS nikada neće biti rješenje sa „nultom emisijom“, osobito ako je povezan sa projektima na ugljen i plin koji su veliki zagađivači okoliša.Također ovdje se nameće i teza kako CCS predstavlja alat koji industrijama daje dozvolu za daljnju kontinuiranu proizvodnju nafte i plina.
Ovdje dolazimo i do sve češće upotrebljavanog termina „Greenwashing“ koji se koristi za opisivanje prakse u kojoj tvrtke ili organizacije daju lažne ili obmanjujuće tvrdnje o ekološkoj održivosti (primjerice) proizvoda, usluga ili poslovanje kako bi privukle kupce ili poboljšale svoj ugled u vezi s okolišem. To može uključivati radnje od korištenja prirodnih ili zelenih slika i logotipova za stvaranje lažnog dojma o ekološkoj održivosti, preko nedostatka transparentnosti u vezi procesa CCS-a (primjerice, kako se CO2 transportira, pohranjuje i sl.), pa do tzv. „cherry pickinga“ gdje tvrtke , naglašavaju samo neke ekološke aspekte svoje proizvodnje, ali zanemaruju emisije iz drugih aspekata svojeg poslovanja ili proizvodnog lanca.
Sekvestracija ugljika
Sekvestracija ugljika u tlu je proces u kojem se CO2 uklanja iz atmosfere i pohranjuje u tlo. Ovaj proces se primarno odnosi na biljke putem fotosinteze te pohranjivanje u obliku organskog ugljika (SOC – Soil Organic Carbon). Od industrijske revolucije, pretvorba prirodnih ekosustava u poljoprivrednu upotrebu rezultirala je smanjenjem razina organske tvari (ugljika) oslobađajući 50 do 100 Gt ugljika iz tla u atmosferu. Ovo je kombinirana posljedica smanjenja količine vračanja biljnih ostataka u tlo te povećane razgradnje uslijed obrade tla i povećane erozije tla. Iscrpljivanje zaliha organske tvari stvorilo je manjak ugljika u tlu, što predstavlja priliku za skladištenje ugljika u tlu kroz različite pristupe gospodarenja zemljištima.
S obzirom na ogroman potencijal, sekvestracija ugljika na poljoprivrednim zemljištima te stvaranje negativnih emisija na istim, sve više upućuje da se na ovakav model gleda kao na provjerenu tehnologiju sigurnog skladištenja ugljika. Kultivirana zemljištima koja su pod poljoprivrednim usjevima zauzimaju oko 10% kopna na Zemlji. Poljoprivrednici igraju veliku ulogu u pohrani ugljika sadnjom višegodišnjih usjeva koji imaju duboko korijenje i pomažu tlu da uskladišti što više ugljika. Pokrovni usjevi poput djeteline, graha ili graška sađeni nakon žetve glavnog usjeva pomažu tlu da apsorbira ugljik tijekom cijele godine te se mogu zaorati. Zelena godnjidba veliku ulogu u vraćanju organske tvari te pohrani ugljika u tlo. Potrebno je spomenuti i nove trendove koji obuhvaćaju manje obrade tla prilikom pripreme za nove usjeve, a što uvelike utječe na oslobađanje velikih količina pohranjenog ugljika. Ovdje dolazimo i do „No till“ sadnje čiji koncept se bazira na metodama da se tlo ne mora obrađivati, već da se sjeme sadi kroz ostatke prethodnih usjeva mehanizacijom (npr. sijačicama za direktnu sjetvu) koje režu brazdu za sjeme, te polažu sjeme i zatvaraju brazdu. Na taj način ne dolazi do preokretanja tla, pa samim time se niti sjemenke korova ne iznose na površinu i ne potiče njihovo klijanje.
Kao najveći ograničavajući čimbenik jest činjenica da u svijetu postoje stotine milijuna poljoprivrednika koji uglavnom obrađuju male parcele poljoprivrednog zemljišta. Da bismo u potpunosti iskoristili sekvestraciju ugljika u tlu kao klimatsko rješenje mnogi od tih poljoprivrednika će biti primorani promijeniti pristup gospodarenju zemljištem te načinu proizvodnje poljoprivrednih proizvoda. Ovo je veliki društveni i ekonomski izazov te stručnjaci još uvijek raspravljaju o tome koliki je stvarni potencijal sekvestracije ugljika u tlo. Klimatske promjene također otežavaju prirodno skladištenje ugljika u tlo, osobito zagrijavanjem koje dovodi do gubitaka ugljika u tlu ubrzavanjem raspadanja organske tvari u tlu.
S druge strane, znanstvenici su dokazali kako sekvestracija ugljika u tlo, kao i druge tehnologije koje generiraju negativne emisije mogu pomoći u borbi protiv klimatskih promjena , ali ne i ukloniti ugljik iz atmosfere tako brzo kao što ga trenutno ispuštamo. To nam i govori koliko je sekvestracija ugljika u tlo, odnosno uspješno provođenje iste direktno povezana sa globalnim zagrijavanjem te kako je potrebna sinergija svih postojećih tehnologija za smanjenje stakleničkih plinova.
Korištenje zemljišta, promjene u korištenju zemljišta i šumarstvo (LULUCF)
Emisije stakleničkih plinova mogu se izbjeći prenamjenom nešumskog zemljišta u šumsko zemljišta te poticanjem domaćeg pošumljavanja (sadnjom drveća, obnavljanjem tresetišta i sl.). Procjena sekvestracije ugljika prilikom prenamjene oranice ili pašnjaka u šumu je otprilike 5.7 do 7.5 tona CO2e po hektaru.
Sadnja drveća može se klasificirati na dva načina, bilo kao pošumljavanje ili ponovno pošumljavanje. Ponovno pošumljavanje se odnosi na sadnju drveća gdje je fokus stavljen na ponovnu sadnju drveća na nedavno iskrčenim područjima. Pošumljavanje se odnosi na sadnju drveća na područjima gdje prije nije bilo šume.
Šume djeluju kao ugljični spremnici pohranjujući velike količine CO2 iz atmosfere. Prema podacima EFI (European Forest Institute), u 2020. šume na području EU su apsorbirale više od 710 milijuna tona CO2e.
Šume u EU apsorbiraju oko 7% ekvivalent ukupne emisije stakleničkih plinova svake godine na svojih 159 milijuna hektara šuma, što pokriva 43,5% kopnene površine. Pokrivenost šumama može varirati od nešto manje od 10% na Malti do blizu 70% u Finskoj. Osim što služe kao tzv. ponori ugljika, šume pružaju brojne usluge ekosustavu u zaštiti tla od erozije, cirkulaciji vode, štite biološku raznolikost osiguravajući staništa brojnim vrstama te igraju veliku ulogu u regulaciji klime.
Nova pravila će povećati prirodne oblike pohrane ugljika (Carbon sink), primjerice obnavljanjem močvara, sadnjom novih šuma te zaustavljanjem krčenja postojećih šuma. To bi trebalo dovesti do još većeg smanjenja emisija u EU od 57% do 2030. u usporedbi s prethodno postavljenih 55%. Od 2026. zemlje EU imat će nacionalno obvezujuće ciljeve za 2030. po pitanju ciljeva za uklanjanje emisija iz sektora korištenja zemljišta i šumarstva. Do tada će zemlje EU morati osigurati da emisije u sektoru ne premašuju količinu koja je uklonjena. Pravila također osiguravaju poboljšano praćenje i veću fleksibilnost za države članice, uključujući naknadu ako si pogođene prirodnim poremećajima kao što su šumski požari oluje, štetočine i sl. te mogućnost korištenja kredita za kompenzaciju emisija iz sektora obuhvaćenih sa Effort Sharing regulacijom.
Što je ustvari LULUCF?
LULUCF je kratica za Korištenje zemljišta, promjene u korištenju zemljišta i šumarstvo. To je jedan od sektora unutar Okvira Ujedinjenih naroda o klimatskim promjenama koji mjeri i obračunava emisije i uklanjanje istih sa zemljišta i šuma. To je bitan dio klimatske politike EU čiji je cilj smanjiti emisije stakleničkih plinova u EU na najmanje 40% ispod razine iz 1990. do 2030. LULUCF ne mjeri samo ispuštanje ugljika, već i uklanjanje ugljika. To je logično, s obzirom da stablo dok raste privremeno sekvestrira CO2, međutim kada umre ili se ukloni , ono otpušta CO2 natrag u atmosferu (iako i za ovaj problem postoje tehnike pravilnog upravljanjem šumskom biomasom nakon isteka životnog ciklusa kako bi se CO2 pravilno uskladištio na dugi period godina).
Diljem EU LULUCF trenutno uklanja više ugljika iz atmosfere nego što ga oslobađa. To nam jasno govori da se ovdje radi o tzv. carbon sink-u, odnsono sekvestraciji ili pohrani ugljika. Ovdje se vidi jasan potencijal koliko ovaj sektor može doprinijeti uklanjanju CO2, ali može biti i potencijalno opasan ako države članice uklanjanje CO2 na ovakav način namjeravaju kompenzirati njihove emisije iz drugih sektora. Time se zanemaruje važna činjenica da je svaki CO2 koji stablo ukloni privremen, dok emisije fosilnih goriva ostaju u atmosferi tisućama godina. Kad bi EU dopustio državama članica da svoje emisije kompenziraju kroz LULUCF, to bi moglo smanjiti cilj EU-a za 10% i dovesti do dodatnih 1,35 Gt CO2 u atmosferi.
Europske perspektive uklanjanja ugljika: analiza napretka i izazova
Diljem Europe postignut je značajan napredak u borbi protiv klimatskih promjena. Na političkoj razini, sve više se reagira na potrebu za uklanjanje ugljičnog dioksida (CDR – carbon dioxide removal) uz smanjenje emisija kako bi se ograničilo globalno zagrijavanje. Dok EU igra važnu ulogu u donošenju odluka, nacionalne klimatske politike pojedinih zemalja nude korisne uvide u budućnost uklanjanja ugljika na starom kontinentu.
Kada je u pitanju sveukupna politika uklanjanja ugljičnog dioksida, Ujedinjeno Kraljevstvo, Švicarska i Danska jasno prednjače s naprednim političkim okvirima kao podrškom razvoju CDR-a. Zakonski obvezujuća strategija „Net Zero Strategy“ Ujedinjenog Kraljevstva bila je jedna od prvih koja je uspostavila projektirani cilj uklanjanja stakleničkih plinova od 5 Mt do 2030. Slično je napravila i Švicarska sa jasnim numeričkim ciljevima.
Na razini EU, Njemačka, Francuska, Španjolska i Italija su u središtu po pitanju nekih ranih razmatranja CDR-a, međutim još je puno prostora za rast i napredak. Vodstvo jedne od ovih zemalja biti će ključno za promicanje takvih modela i politika na razini EU. Njemačka se čini najizglednijom s obzirom da je nedavno razvoj događaja, uključujući i partnerstvo s Norveškom na projektima skladištenja ugljika (CCS) te gradnji infrastrukture za provedbu istih. Potrebno je naglasiti da veliku ulogu po tom pitanju igra i novoosnovana CDR udruga DVNE (Deutscher Verband für negative Emissionen).
Zemlje koje je potrebno promatrati unutar EU, osim Danske koja je pionir po pitanju borbe protiv klimatskih promjena, su Švedska, Finska, Belgija i Portugal. Te zemlje su prepoznale ogroman potencijal CDR-a, te razvile ambiciozne CDR politike za poticanje rasta industrije. Belgija primjerice u svojoj nacionalnoj (dugoročnoj) strategiji navodi da može postići gotovo 95% smanjenja emisija do 2050. te postići klimatsku neutralnost kroz apsorpciju ugljika prirodnim putem i CDR-om.
Sa izuzetkom Hrvatske, mnoge istočnoeuropske zemlje nisu otišle dalje od postavljanja minimalnih ciljeva strategije CDR-a, međutim i za Hrvatsku postoji mnogo prostora za napredak te implementaciju dugoročnih strategija koje bi, osim u borbi protiv klimatskih promjena, doprinijele i razvoju novih industrija.
Jedanaest zemalja nema nikakve ciljeve po pitanju CDR-a (Austrija, Hrvatska, Češka, Poljska, Rumunjska, Bugarska, Grčka, Cipar, Island, Malta). Drugih jedanaest ima ciljeve samo za korištenje zemljišta, promjenu korištenja zemljišta i šumarstvo (LULUCF – land-use, land-use change, and forestry).
Za zemlje koje su postavile ciljeve možemo primijetiti dva vrlo različita pristupa: Postavljanje udjela ukupnih emisija, nasuprot postavljanju određene količine uklonjenog ugljika (u tonama). I jedno i drugo može funkcionirati, iako se postavljanje udjela smatra boljim rješenjem.
Švicarska ima najnapredniji CDR zakonski model u Europi. Švicarski plan CDR-a i CCS-a ocrtava političke mjere koje treba poduzeti do 2050 godine kako bi se postigli ciljevi. Švicarska ide toliko daleko da procjenjuje kako će trebati dodatnih 5 milijuna tona CDR-ova iz inozemstva, što je znak da ne očekuje kako će moći postići neto nulu isključivo domaćim mjerama.
U nordijskim zemljama, Danska (s najmanje 2Mt na godinu kroz biougljen (biochar) u poljoprivrednom sektoru i Švedska (do 15% ukupnih emisija, uključujući kompenzacije koje nisu CDR) nastavljaju se voditi specifičnim ciljevima iako nemaju za cilj definirani CDR.
Hvatanje i skladištenje fosilnog ugljika (CCS)
Prije svega potrebno je podsjetiti na terminologiju. CCS nije uklanjanje ugljičnog dioksida, kao CDR. CCS je odvajanje i trajno skladištenje ugljičnog dioksida iz industrija, dok CDR uklanja ugljični dioksid iz atmosfere i trajno ga skladišti. Tako se, u najboljem slučaju, CCS-om postiže ugljična neutralnost, dok CDR dobodi do negativnih emisija.
CCS će igrati veliku ulogu u europskoj (i globalnoj) klimatskoj politici, posebice za sektore kao što su proizvodnja kemikalija, betona ili čelika. U takvim industrijama biti će potrebno izgraditi dio dodatne infrastrukture potrebite za projektirane CDR metodologije kao što je Bioenergy Carbon Capture and Storage (BECCS) i Direct air capture (DAC), odnosno direktno hvatanje i skladištenje ugljika. CCS metode su prisutne u gotovo svim politikama te uživaju podršku u većini političkih stranaka u Europi.
Zemlje sa bogatom poviješću proizvodnje fosilnih goriva, uključujući Ujedinjeno Kraljevstvo, Norvešku i Grčku, očito su iskoristile priliku za stvaranje CCS infrastrukture. Iz Ujedinjenog Kraljevstva je nedavno stigla objava o ulaganju 20 milijardi funta tijekom idućih 10 godina u CCS i CDR inicijative. Nordijske zemlje su regionalni blok koji prednjači, a Norveška, Danska, Finska i Švedska su proglasile CCS nacionalnim prioritetom.
Unutar Europske Unije, Danska i Nizozemska se smatraju vodećim zemljama po pitanju ulaganja u CCS infrastrukturu. Osim velikih ulaganja, obje zemlje potpisuju bilateralne sporazume o skladištenju CO2 sa raznim drugim europskim vladama. Njemačka je trenutno u procesu legalizacije geološkog skladištenja CO2 u komercijalnim razmjerima. U Francuskoj je predsjednik Emmanuel Macron nedavno istaknuo CCS kao jedan od tri ključna stupa za dekarbonizaciju industrije, CCS model i plan treba biti integriran ove godine u sklopu Višegodišnjeg energetskog plana (PPE). Hrvatska je također CCS uvrstila u svoj Nacionalni plan oporavka i otpornosti.
Kontakt
Ako imate pitanja, komentare ili prijedloge, slobodno nas kontaktirajte. Veselimo se suradnji s vama u ostvarivanju zelene i održive budućnosti.