Черный углерод и морские перевозки: долгий путь к регулированию недолговечного загрязнителя климата
Эта статья появилась в апрельском выпуске журнала EM Magazine за 2019 г. Ассоциация управления воздухом и отходами
Если бы это была страна, сектор международных морских перевозок был бы шестым по величине источником выбросов парниковых газов (ПГ), производя больше выбросов, чем Германия. В апреле 2018 года Организация Объединенных Наций Международная морская организация (ИМО) согласилась на начальная климатическая стратегия которая направлена на сокращение выбросов парниковых газов по крайней мере на 50% по сравнению с уровнем 2008 года к 2050 году. Но, как написано, стратегия игнорирует загрязнитель, который уступает только двуокиси углерода (CO2) в глобальном потеплении: черный углерод.
Черный углерод это маленькая темная частица, которая выбрасывается при неполном сгорании топлива. Он примерно в 100 раз меньше ширины человеческого волоса и достаточно мал, чтобы проникать глубоко в легкие, где способствует заболеваниям легких и сердца и ранней смерти.
Помимо воздействия на здоровье, черный углерод является мощным фактором воздействия на климат. Хотя как «короткоживущий загрязнитель климата» он остается в атмосфере всего несколько дней или недель, за это короткое время он может оказать серьезное воздействие на климат. Черный углерод сильно поглощает солнечный свет, непосредственно нагревая атмосферу. Когда он падает на снег и лед, он ускоряет таяние, обнажая более темную землю или воду под ним, в том числе в отдаленных регионах мира, таких как Арктика.
Хотя существуют и другие источники черного углерода, в том числе наземный транспорт, отопление жилых помещений и промышленное использование энергии, судоходство в Арктике и рядом с ней выбрасывает черный углерод, который может осаждаться прямо на морском льду, и ледоколы являются единственным источником, который может выделять черный углерод в самом пакете со льдом.
Если черный углерод является такой большой проблемой, почему он не включен в стратегию IMO по выбросам парниковых газов? Было два аргумента в пользу его исключения. Во-первых, в ходе переговоров несколько нефтедобывающих стран утверждали, что черный углерод не является «газом» и поэтому его не следует включать в стратегию по выбросам парниковых газов. Предположительно, смысл стратегии по выбросам парниковых газов заключается в снижении загрязнения климата во всех формах, будь то газ или частицы. Черный углерод является вторым по значимости фактором воздействия судоходства на климат. составляет 7–21% CO2-эквивалентные выбросы из мирового судоходного сектора на 100-летнем и 20-летнем периоде соответственно. Второй аргумент в пользу исключения черного углерода из климатической стратегии заключался в том, что ИМО уже (медленно) работает над тем, чтобы решить, следует ли ей регулировать выбросы черного углерода с судов.
В 2011 году ИМО начала рассматривать вопрос о том, как уменьшить воздействие судоходства на Арктику. Тогда идея заключалась в том, что, поскольку черный углерод является недолговечным загрязнителем климата, сокращение выбросов принесет немедленную пользу климату. Но процесс затянулся. Рабочий план ИМО по черному углероду включал три начальных шага: (1) определение черного углерода; (2) определить соответствующие способы измерения черного углерода от судовых двигателей; и (3) определить соответствующие способы борьбы с сажей с судов. ИМО согласовала определение черного углерода в 2015 году, несмотря на то, что определение черного углерода уже было дано в рецензируемой статье 2013 года, написанной 31 ведущим ученым;1 в конце концов ИМО приняла это определение. ИМО потребовалось еще три года, чтобы договориться о подходящих способах измерения черного углерода, что она и сделала в 2018 году. К счастью, определение соответствующих мер контроля черного углерода заняло всего один год, поскольку ИМО только что согласилась, что существует до 41 подходящего способа контроля. черный углерод с судов, в том числе использование более чистого топлива и улавливание черного углерода в дизельных сажевых фильтрах, аналогичных тем, которые уже используются почти на каждом дизельном грузовике в развитых странах.
Большая часть прогресса, достигнутого в последние годы в отношении черного углерода, может быть объяснена специальными исследованиями производителей судовых двигателей, а также правительств Канады, Дании, Финляндии, Германии, Японии, Республики Корея и Соединенных Штатов. Ученые представили свои результаты на ежегодные технические семинары созванный моей организацией, Международный совет по экологически чистым перевозкам (ИККТ). Эти семинары объединяют исследователей, ученых, государственных служащих, судостроителей, производителей двигателей и гражданское общество для достижения консенсуса заинтересованных сторон в отношении определения, измерения и контроля черного углерода, чтобы ИМО мог добиться более быстрого прогресса.
Теперь, когда техническая работа сделана, начинается политическая работа. Мы знаем, что корабли являются важным и растущим источником выбросов черного углерода, и они являются единственным источником, который может плыть в Арктику и оставлять черный углерод именно там, где он вам не нужен: на снегу и льду.
Кроме того, в недавнем Специальный доклад, Межправительственная группа экспертов по изменению климата (IPCC) заявляет, что выбросы черного углерода должны сократиться во всех секторах как минимум на 35% по сравнению с уровнем 2010 года к 2050 году, если мы хотим ограничить глобальное потепление 1.5 °C.
Учитывая настоятельную необходимость уменьшить загрязнение климата во всех секторах, будет ли ИМО фактически регулировать черный углерод?
Это еще предстоит выяснить. Мы ожидаем, что делегаты ИМО начнут обсуждать возможную политику контроля черного углерода в 2020 году. Пока не ясно, какую политику предложат государства-члены и организации ИМО. Если мы посмотрим в прошлое, ИМО регулирует качество топлива для всех судов, устанавливает требования к эффективности для новых судов и ограничивает выбросы от новых судов. Давайте рассмотрим некоторые варианты политики.
Что касается качества топлива, то самый быстрый способ немедленно сократить выбросы черного углерода — это перейти с остаточного топлива, такого как мазут (HFO), на дистиллятное топливо, которое уменьшает черный углерод на 33%, в среднем. Использование дистиллятного топлива также позволяет использовать дизельные сажевые фильтры, которые удаляют более 90% черного углерода из выхлопных газов. Другие судовые виды топлива, такие как сжиженный природный газ (СПГ), почти не выделяют черного углерода, но требуют специальных двигателей для СПГ, а опасения по поводу утечки метана в течение жизненного цикла означают, что СПГ может решить одну проблему (сажа), но усугубить другую (метан). Другие альтернативные виды топлива, такие как метанол, биомасла и водород, выделяют мало или совсем не выделяют черный углерод, но эти виды топлива не получили широкого распространения в этом секторе, поскольку традиционные судовые топлива намного дешевле; это может измениться по мере появления климатической политики.
Ожидается, что правила эффективности для новых судов в соответствии с Индексом энергоэффективности конструкции (EEDI) ИМО будут становиться все более строгими, и, как следствие, новые суда будут сжигать меньше топлива и выделять меньше черного углерода, чем их предшественники. В конце концов, новые стандарты эффективности судов могут стать настолько строгими, что суда будут использовать топливо с низким или нулевым содержанием углерода, что значительно сократит все виды выбросов, включая черный углерод. Но темпы повышения эффективности новых судов и оборота флота слишком медленны, чтобы быстро сократить выбросы черного углерода в этом секторе.
Еще одним вариантом является стандарт выбросов черного углерода. ИМО может установить стандарт черного углерода для международных судов, работающих в особо уязвимых районах, таких как Арктика, или, учитывая, что выбросы черного углерода за пределы Арктики могут повлиять на арктическую среду, стандарт может применяться ко всем судам. Суда могут соответствовать требованиям, используя топливо с низким содержанием черного углерода или технологии последующей обработки, такие как дизельные сажевые фильтры. В прошлом ИМО регулировала выбросы оксидов азота из новых судовых двигателей. Стандартов выбросов, которые задним числом применялись бы к существующим судам, не существует. Хотя с политической точки зрения было бы более приемлемо регулировать двигатели на новых кораблях, вся идея регулирования черного углерода состоит в том, чтобы немедленно уменьшить этот недолговечный загрязнитель климата. Следовательно, стандарт выбросов должен применяться по крайней мере к некоторой части существующего флота, чтобы эффективно снижать воздействие судоходства на климат и его воздействие на Арктику.
Каким бы ни был результат, пройдет несколько лет, прежде чем вступит в силу политика контроля над черным углеродом. Новые правила требуют внесения поправок в международный договор под названием «Международная конвенция по предотвращению загрязнения с судов» (МАРПОЛ), и самый быстрый срок между предложением поправки и вступлением в силу нового правила составляет почти два года. Если IMO сможет действовать быстро, я полагаю, что регулирование черного углерода вступит в силу к 2023 году, через 12 лет после того, как IMO начала этот процесс. Лучше поздно, чем никогда, но мы могли бы принять меры гораздо раньше. Задержки больше быть не может. Мы дали определение черному углероду, договорились о подходящих способах его измерения и определили несколько хороших способов его контролировать. Последний шаг – действовать. Здесь надеемся на полный вперед.
- Бонд, ТК; Доэрти; СЖ; Фэйи, Д. У.; Цендер К.С. Ограничение роли черного углерода в климатической системе: научная оценка; Дж. Геофиз. Рез. Атмос. 2013, 118, 5380-5552.
