Осознание времени. Прошлое и будущее Земли глазами геолога

С учетом всех этих сложностей, старый добрый естественный фотосинтез кажется невероятно выгодной сделкой, и не надо ничего изобретать! Почему бы не задействовать эту природную технологию более интенсивно, просто посадив как можно больше деревьев и других растений? Как показывает геологическая летопись, чтобы произошло заметное снижение концентрации СО₂ в атмосфере, поглощение углерода посредством фотосинтеза в каждом отдельно взятом году должно значительно превышать его высвобождение в результате разложения растительной массы. (Горькая ирония состоит в том, что причиной наших сегодняшних проблем является как раз неразложившийся в прошлом органический углерод, из которого образовано ископаемое топливо.) Если же углерод, фиксируемый растениями весной и летом, в том же количестве высвобождается осенью и зимой при их разложении, чистый эффект изъятия углерода равняется нулю. Таким образом, самыми эффективными с точки зрения секвестрации углерода являются быстрорастущие деревья с максимально длительным сроком жизни. Хотя они не хранят углерод вечно, они, по крайней мере, выводят его из циркуляции на несколько десятилетий и даже веков.

Но даже такая простая «технология» борьбы с СО₂, как посадка деревьев, проблематична в реализации. Прежде всего очевидно, что есть предел тому, какую часть суши мы можем отвести под леса, поскольку нам нужно выращивать продовольственные культуры (хотя в конце прошлого века на севере США, в частности в Висконсине и Новой Англии, началось частичное возвращение под лесные угодья сельскохозяйственных земель, на которых леса были вырублены в XIX в.). Кроме того, интуитивное предположение, что активно растущие молодые деревья поглощают больше углерода, поэтому имеет смысл вырубать старые леса и засаживать эти территории новыми, оказывается в корне неверным. Последние исследования показали, что деревья многих видов с возрастом улавливают и фиксируют все больше углерода благодаря тому, что их общая листовая поверхность, а также объем стволов и ветвей продолжают все время увеличиваться[106]. Таким образом, оптимальная стратегия в данном случае — позволить расти старым деревьям и сажать как можно больше новых, но не стоит забывать о том, что деревья имеют конечный срок жизни и в итоге возвращают весь изъятый углерод в атмосферу.

Более продвинутый подход к использованию возможностей фотосинтеза известен под функциональным, но громоздким названием «биоэнергетика с улавливанием и хранением углерода», сокращенно био-УХУ (Bioenergy with carbon capture and storage, BECCS). Идея состоит в том, чтобы использовать биомассу из быстрорастущих фотосинтетиков, таких как прутьевидное просо и культивируемые водоросли, для производства биотоплива, а затем секвестировать выделяющийся при его сжигании углерод. Теоретически эта технология действительно дает отрицательный углеродный выброс и позволяет на длительный срок вывести из обращения органический углерод. В настоящее время уже реализуются небольшие пилотные проекты, но переработка растительной массы в биотопливо сама по себе энергоемкий процесс, а улавливание углекислого газа с использованием биотопливных энергоустановок и его последующее захоронение может оказаться еще дороже, чем на электростанциях, работающих на природном газе или угле[107].

На протяжении миллионов лет важную роль в секвестрации фотосинтетического углерода играла морская, в основном бактериальная биомасса, которая оседала на морское дно и захоранивалась в низкокислородных осадках (часть этой биомассы впоследствии превращалась в нефть, природный газ или газогидраты). Одна из предлагаемых сегодня геоинженерных технологий состоит в том, чтобы активизировать этот процесс: стимулировать рост планктонных сообществ в океанах и таким образом заблокировать как можно больше избыточного углерода на длительное время в отложениях на морском дне. Лучшее удобрение для планктона также известно — это железо, от дефицита которого микробы страдают со времени Великой кислородной революции в протерозое.