Рекомендации по созданию карбоновых ферм для снижения объемов выбросов парниковых газов, разработанные на основе созданной ими модели такой фермы, предложили ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), 25 декабря сообщает пресс-служба вуза.

Глобальное потепление, ставшее актуальной экологической проблемой в последнее время, поддерживается в том числе постоянно происходящими выбросами парниковых газов как антропогенного, так и естественного происхождения. Одним из способов снижения их объемов за счет фотосинтеза — способности растений поглощать углекислый газ из атмосферного воздуха, является создание карбоновых ферм.

Карбоновая ферма представляет собой земельный участок, на котором с помощью специальных мероприятий (в том числе посадке деревьев) увеличивают поглощение парниковых газов.

В России в настоящее время таких проектов пока мало. Стимулированию их продвижения поможет проведенное учеными Пермского Политеха исследование по оценке углеродного баланса карбоновой фермы на основе разработанной ими же модели.

Статья с результатами исследования «Углеродный баланс карбоновой фермы» опубликована в журнале «Экология и промышленность России» № 9, 2023 год.

Способность поглощать углекислый газ зависит от вида растения, его возраста, климатических условий, типа почвы и плотности посадки. При создании карбоновой фермы как экологического проекта важно учитывать, кроме ее поглощающей способности, еще и выбросы парниковых газов, которые будут происходить при реализации этого проекта, то есть определять углеродный баланс.

Ученые Пермского Политеха рассчитали оптимальные технологические параметры создания карбоновой фермы в условиях умеренного климата, выбрав вид растений (сосна обыкновенная) и для него густоту посадки и период эксплуатации.

Жизненный цикл карбоновой фермы состоит из трех этапов. Сначала проводится подготовка земельного участка под посадку и сама высадка саженцев, второй этап — это уход за посадками, третий — вырубка и утилизация деревьев.

При этом утилизировать биомассу, содержащую углерод, необходимо так, чтобы не произошло его обратного выброса в атмосферу. Ученые ПНИПУ разработали схему сотрудничества с целлюлозно-бумажным комбинатом и теплоэлектростанцией, куда пойдут древесные отходы для дальнейшего использования.

Наукой доказано, что лучшими поглотителями углекислого газа являются деревья с большой удельной массой. Это тополь, дуб, береза и хвойные породы. Исследователи выбрали для модели фермы сосну обыкновенную (Pinus sylvestris) за ее быстрый рост и устойчивость к погодным условиям.

Сосна наращивает биологическую массу (ствол и крона) в течение 60 лет жизни и поглощает углерод до 150 лет. Модель определила, что максимальная поглощающая способность сосновой карбоновой фермы площадью 100 гектаров будет при густоте посадки 8200 шт/га. В расчетах учитывались также средняя высота и возраст деревьев.

Соавтор статьи, научный сотрудник Лаборатории рационального природопользования и природоподобных технологий, доцент кафедры «Охрана окружающей среды» ПНИПУ к. т. н. Елена Калинина поделилась полученными результатами моделирования:

«В результате расчетов мы установили, что основное улавливание углерода — более 54% осуществляет живая фитомасса растения (хвоя, ветви, ствол), более 25% накапливает почва. Также рассчитали, что за жизненный цикл (40 лет) карбоновая ферма способна поглотить 48 000 тонн углекислого газа».

Однако для обслуживания карбоновой фермы необходимо различное оборудование, которое в процессе своего функционирования будет выделять парниковые газы. Чтобы учесть их при расчете углеродного баланса фермы, ученые выявили основные источники выбросов.

Ими будут: техника для посадки, лесообработки и подготовки последующей вырубки, транспорт и оборудование для утилизации древесных остатков. Согласно модели, общий объем выбросов парниковых газов в процессе эксплуатации карбоновой фермы составляет 7000 тонн углекислого газа или 14% общего объема поглощения.

Полученные учеными ПНИПУ результаты исследования могут стать основой для планирования и реализации проектов по снижению выбросов парниковых газов в России. Моделирование показало перспективность и эффективность создания карбоновых ферм для снижения выбросов парниковых газов в условиях умеренного климата.