En översikt över olika sätt att skapa kolsänkor

För att vi ska ha en chans att begränsa temperaturökningen till under 2°C krävs enligt IPCC en storskalig användning av det som kallas för Negative Emission Technologies (NET). NET omfattar ett antal olika tekniker för att binda in koldioxid och avlägsna det från cirkulationen; skapa kolsänkor helt enkelt.

Förenklat kan man säga att det handlar om att koldioxid
1) binds in i växter
2) löses upp i vatten
3) tas upp direkt ur luften eller ur rökgaser
4) binds in vid vittring av mineraler i berggrunden eller när cement härdar.

Definitionen av kolsänka

En kolsänka är en funktion eller process där koldioxid tas upp ur luften och lagras under en lång tid. Vad som är lång tid kan diskuteras, och de kolsänkor som vi hänvisar till här binder kol i allt från ett decennium till tusentals år.

Inbindning i växter och mark

Växter som fotosyntetiserar tar upp koldioxid från atmosfären och omvandlar det till kolhydrater som binds in i växtens biomassa. Växter binder därför kol, framförallt under sin tillväxtfas. När växten senare dör och förmultnar eller förbränns återgår en del av kolet som koldioxid och metangaser till atmosfären. En annan del, framförallt kol som finns i rötterna men även en del av det som tidigare funnits i överjordiska delar och som lämnas att förmultna, binds in i marken i mer eller mindre stabila föreningar. Den organiska halten i marken ökar därför långsamt och det sker en långsiktig ackumulering av kol i marken, åtminstone i våra kallare klimat och så länge som marken lämnas ostörd.

Globala beräkningar visar att ungefär 80 procent av det terrestra kolet finns i marken. Kolpoolen i marken är också betydligt större än den atmosfäriska poolen. Bara havet innehåller mer kol. Markkol är därför en mycket betydelsefull kolpool ur klimatsynpunkt.

Du hittar en skiss över den terrestra kolcykeln och de olika poolernas storlekar här.

Genom att öka andelen grönytor, öka tillväxten hos vegetationen i de grönytor som redan finns och sköta dem klimatsmart kan mer koldioxid bindas in i vegetation och mark. Ökad andel grönyta har generellt positiva effekter även på många andra svenska miljömål, utöver klimatmålet, men där finns även vissa konflikter.

Biokol

Om växtmaterial istället för att lämnas att brytas ned samlas in och upphettas under syrefria förhållanden via en process som kallas pyrolys kan en stor andel av det kol som växterna har ackumulerat bindas in i mycket beständig produkt som kallas biokol.

Biokol återförs till marken och är, förutom en jordförbättrande produkt, stabilt i marken. Det beräknas ha en halveringstid på 150 – 5 000 år och klassades 2018 som en Negative Emission Technology av IPCC.

En fördel med metoden är att biokol kan produceras från flera olika typer av organiskt material, med fördel från restprodukter såsom park- och trädgårdsavfall, alger, tång, slam och frörens. Kolet i dessa organiska restprodukter har bundits in i närtid, i de flesta fall året innan pyrolys, vilket innebär att kol kan bindas in och stabiliseras i form av biokol mycket snabbt.

BECCS

En av de metoder som det pratats mest om under senare år är BECCS, som står för BioEnergy with Carbon Capture and Storage. Det är en kombination av inbindning av koldioxid i växtbiomassa och geologisk koldioxidinlagring. Vid BECCS fångas det kol som biomassan har bundit från atmosfären upp och omdirigeras till berggrunden, istället för att återgå till atmosfären såsom det gör om växterna lämnas att brytas ned. På så sätt skapar BECCS-system ett flöde av koldioxid från atmosfären till underjorden.

Forskning och erfarenheter från pågående koldioxidlagringsprojekt visar att den förväntade lagringstiden i geologiska formationer är mycket lång, troligtvis miljontals år. En annan fördel med BECCS-teknologin är att den geologiska lagringen av koldioxiden inte påverkas i samma omfattning av omvärldsfaktorer, såsom till exempel temperaturökningar och avverkning, som lagring i hav och skog gör.

BECCS-teknologin benämns olika beroende på kontext och författare, och förkortningar såsom BECS, biomass-based CCS, BCCS och biotic CCS förekommer. Alla syftar dock på det som IPPC benämner som BECCS.

Stockholm Exergi planerar att bygga en anläggning för bio-CCS vid sitt biokraftvärmeverk i Värtan, som har potential att fånga in 800 000 ton koldioxid per år (motsvarar den mängd som stockholmstrafiken släpper ut varje år). Se en film om Stockholm Exergis BECCS-projekt

Inbindning i havet

När forskarna för flera decennier sedan började räkna på globala kolbudgetar upptäckte man att en del kol ”försvann”, det fanns en så kallad ”missing sink”. Denna sänka visade sig senare vara havet – koldioxiden i atmosfären reagerar med havsvattnet och bildar kolsyra. När havsvattnet rörs om blir denna process effektivare.

Det har föreslagits att koldioxidinbindningen i havet skulle kunna accelereras, både på biologisk och kemisk väg. Genom att gödsla näringsbegränsade områden i havet skulle den biologiska aktiviteten, och därmed även koldioxidinbindningen, kunna öka. Samma sak skulle kunna ske genom att öka pH i havet med hjälp av alkaliska ämnen.

Men ju mer koldioxid som binds in i havsvattnet, desto surare blir vattnet. Så frågan är hur effektiv denna metod är och hur den påverkar livet i haven.

DAC och CCS

DAC, eller Direct Air Capture, innebär att koldioxid binds in från atmosfären med hjälp av kemiska reaktioner. Ett liknande sätt är CCS, Carbon Capture and Storage, där koldioxiden fångas upp direkt från de rökgaser som bildas vid förbränning, binds in och sedan lagras i berggrunden. Det finns flera olika tekniker för att göra detta. Gemensamt för dem alla är att de är både energi- och resurskrävande och det krävs ofta relativt stora anläggningar och utrymmen för att de ska fungera.

Vittring

När vissa mineraler vittrar, det vill säga när de löses upp, binds koldioxid in. Genom att påskynda denna process skulle koldioxid kunna bindas in och de resulterande produkterna lagras i jorden eller begravas i berggrunden eller havet.

När cement härdar binds också koldioxid in. Det är dock en cirkulär process, eftersom koldioxiden frigörs från kalkmineralet vid tillverkningen av cementet.

Väger man samman olika faktorer, såsom kostnad, energiåtgång, vattenförbrukning och markanspråk samt kolsänkepotential för de olika NET:s som beskrivs ovan utkristalliserar sig två lösningar som relativt enkla och samtidigt effektiva – binda in kol i växter och mark och använda biokol.

Läs mer om kolsänkor:

Naturvårdsverkets sida för biogena koldioxidutsläpp

Naturvårdsverkets sida för koldioxidavskiljning och lagring

Vägen till en klimatpositiv framtid (SOU 2020:4)

Biophysical and economic limits to negative CO2 emissions – review artikel i Nature Climate Change

BECCS som klimatåtgärd – En rapport om koldioxidlagring från biomassa i ett svensk-norskt perspektiv från Biorecro (nedladdningsbar pdf)