Kohlenstoffbindung durch Holzbestattung: eine grundlegende Einschätzung

Die Möglichkeit der Kohlenstoffbindung durch Holzbestattung ergibt sich aus der Beobachtung, dass natürlicher Wald typischerweise mit toten Bäumen übersät ist (Abb. 1). Es wird vermutet, dass große Mengen organischen Kohlenstoffs während der pleistozänen Glazial-Interglazial-Zyklen über hunderttausend Jahre unter den Eisblättern der großen Nördlichen Hemisphäre begraben und konserviert wurden . Andere Studien haben gezeigt, dass sich organisches Material, insbesondere Holz, auf kommunalen Deponien extrem langsam zersetzt . Mit diesen, Es wurde klar, dass Holzernte und -bestattung eine praktikable Methode zur Kohlenstoffsequestrierung sein könnten.

Weltweit werden etwa 60 GtC y-1 vorübergehend durch Landvegetation gebunden (Netto-Primärproduktivität oder NPP; Abb. 2). Dieser Kohlenstoff wird kontinuierlich in die Atmosphäre zurückgeführt, wenn die Vegetation stirbt und sich zersetzt (heterotrophe Atmung, Rh). In einem stationären Zustand entsprechen die Todesraten dieser Kohlenstoffkomponenten ihren jeweiligen Zersetzungsraten und addieren sich zu NPP, so dass der Nettokohlenstofffluss von Land zu Atmosphäre nahe Null ist (NPP = Rh). Wenn wir einen Teil des Zersetzungsweges stoppen oder verlangsamen können, haben wir die Hoffnung, CO2 mit einer Geschwindigkeit zu binden, die mit der aktuellen fossilen CO2-Emission von 8 GtC y-1 konkurrieren kann. Da Holzmaterial aufgrund seiner Lignin-Cellulose-Faserstruktur, die auch die Nährstoffbindung minimiert (unten), am widerstandsfähigsten gegen Zersetzung ist, werde ich mich auf diesen Kohlenstoffpool konzentrieren.

Zwei wichtige Fragen müssen zuerst bezüglich des Potenzials dieser Methode beantwortet werden: Wie hoch ist die Produktionsrate von Totholz und wie viel gibt es in den Wäldern der Welt? Leider mangelt es allgemein an Kenntnissen über Totholz auf dem Waldboden, und dieser Kohlenstoffpool wird in der Kohlenstoffbudgetrechnung oft vernachlässigt. Da die Sterblichkeitsrate grundsätzlich durch die Wachstumsrate begrenzt ist, kann die Totholzproduktionsrate das weltweite Gesamt-KKW von 60 GtC y-1 nicht überschreiten. Dann ist die Schlüsselfrage, wie KKW in die drei Hauptkohlenstoffpools aufgeteilt wird: Blatt, Holz und Wurzel. Blätter wachsen und fallen jedes Jahr in einem Laubwald, können aber in einem immergrünen Wald einige Jahre dauern. Feines Holzmaterial wie Zweige und kleine Äste können oft brechen und fallen, aber Baumstämme und Hauptäste haben eine Lebensdauer von Jahrzehnten bis Jahrhunderten und länger. Obwohl Holzbiomasse viel größer ist als Blattbiomasse, deutet ihre lange Lebensdauer auf eine Produktionsrate hin, die viel kleiner ist als sonst. Die Wurzelbiomasse kann groß sein und die Sterblichkeitsrate ist ebenfalls beträchtlich, da die Wurzeln ständig wachsen, um nach Nährstoffen und Wasser zu suchen. Eine ’naïve‘ erste Vermutung könnte sein, dass KKW gleichmäßig in diese drei Pools aufgeteilt ist, was zu einer 20 GtC y-1 Holzwachstumsrate führt, also 20 GtC y-1 Holztodesrate im Steady State. Da sich feine Holzreste schneller zersetzen und schwieriger zu handhaben sind, ist gröberes Material wie Stämme und Hauptäste besser für die Bestattung geeignet. Angenommen, die Hälfte des Holzmaterials ist grob, dann können etwa 10 GtC y-1 Totholz für die Bestattung verfügbar sein, was zu einer 10 GtC y-1 Kohlenstoffsenke führt. Unter der Annahme einer durchschnittlichen Verweilzeit von 10 Jahren für abgestorbene Bäume auf dem Waldboden würden sich bereits etwa 100 GtC (10 GtC y-1 mal 10 Jahre) in Form von groben Holzabfällen auf dem Waldboden befinden. Diese toten Holzmaterialien befinden sich in verschiedenen Stadien des Verfalls, aber selbst wenn die Hälfte davon gesammelt und begraben werden kann, Es bietet eine erhebliche leicht verfügbare Kohlenstoffsenke.

Der Vorschlag ist, (1) tote Bäume auf dem Waldboden zu sammeln und (2) selektiv lebende Bäume zu fällen. Dann werden die Baumstämme entweder in den Gräben vergraben, die auf dem Waldboden gegraben wurden (Beerdigung), oder auf geeigneten Deponien oder auf Baumstämmen, die vor Regen geschützt über dem Boden gestapelt sind (Abb. 3). Das vergrabene Holzmaterial hat eine signifikant längere Verweilzeit und überträgt effektiv Kohlenstoff aus einem relativ schnell zersetzenden Pool (etwa 10 Jahre) in einen viel langsameren Kohlenstoffpool (100-1000 Jahre oder länger). Im Falle von (1) reduziert es einen Teil der heterotrophen Atmung und ist somit eine sofortige wirksame Kohlenstoffsenke. Im Fall von (2) ist das anschließende Nachwachsen in den Lücken, die der Baumschnitt hinterlässt, eine Kohlenstoffsenke, die von der Nachwachsrate abhängen würde. In der Praxis unterscheiden sich (1) und (2) wahrscheinlich nicht sehr, da umgestürzte Bäume Lücken hinterlassen, in denen kleinere Bäume auf eine Weise wachsen können, die der von Fall (2) sehr ähnlich ist.

Quantifizierung des Kohlenstoffsequestrierungspotentials

1 Nachhaltige Senke der Baumentfernung (begrenzt durch Wachstumsrate)

Um die Größe dieser potenziellen Kohlenstoffsenke zu quantifizieren, wurde das globale dynamische Vegetations- und terrestrische Kohlenstoffmodell VEGAS verwendet. Während das Modell den gesamten terrestrischen Kohlenstoffkreislauf simuliert, werden hier nur die für den Zweck relevanten Kohlenstoffpools und -flüsse diskutiert. Die Simulation umfasste keine landwirtschaftlichen Flächen, daher handelt es sich bei den Schätzungen um potenzielle Raten. Das Modell wurde durch moderne beobachtete Klimatologie mit saisonalen Zyklen von Niederschlag, Temperatur, Sonnenschein, Windgeschwindigkeit und Dampfdruck angetrieben. Die Simulation wurde bis zur Konvergenz in einem stabilen Zustand durchgeführt, in dem das Baumwachstum durch die Mortalität ausgeglichen wird.Das modellierte globale KKW ist 57 GtC y-1, von denen 19 GtC y-1 in totes Blatt, 17 GtC y-1 in totes Holz und 21 GtC y-1 in tote Wurzelstrukturen gehen. Da feines Holz (Zweige und kleine Äste) zersetzt sich schnell, ist schwieriger zu handhaben (teurer die Blätter zu reinigen, usw.), und kann besetzen mehr grab raum, nur grob holz wird als geeignet für beerdigung. In der forstwissenschaftlichen Literatur wird im Allgemeinen zwischen feinen und groben Holzresten unterschieden, wobei typischerweise ein Stammdurchmesser von 10 cm verwendet wird, um die beiden Klassen zu trennen. Leider ist der relative Beitrag von feinem und grobem Holz zum gesamten Holztod schwer zu quantifizieren, teilweise aufgrund der unterschiedlichen Lebensdauer (kleinere Stämme haben im Allgemeinen eine kürzere Lebensdauer als der gesamte Baum). Es ist manchmal unklar, wie diese Pools und Flüsse definiert sind und was die gemeldeten Zahlen in der Literatur darstellen. Ich bezeichne daher das Fein: Grob-Verhältnis der Todesrate etwas willkürlich mit 7: 10, so dass die grobe Holztodesrate 10 GtC y-1 beträgt.

Die räumliche Verteilung der Holztodesrate ist in Abb. 4. Die höchste Rate findet sich im tropischen Regenwald wie dem Amazonas- und dem Kongobecken, gefolgt von gemäßigten und borealen Wäldern. Die Tatsache, dass die räumliche Verteilung der Holzsterblichkeit der der Produktion (KKW) ähnelt, ist nicht überraschend, da die Sterblichkeitsrate weitgehend der Wachstumsrate folgt. Jede regionale Abweichung vom globalen mittleren Verteilungsverhältnis zwischen den drei Pools (Blatt: Holz: Wurzel = 19: 17: 21) ist das Ergebnis des Pflanzenfunktionstyps (PFT) und der klimaabhängigen Kohlenstoffallokationsstrategie. Solche Abweichungen betragen in diesem Modell nicht mehr als 10-20%.

Das Kohlenstoffsequestrierungspotential von Grobholz für verschiedene geografische Regionen ist in Tabelle 1 angegeben. Der tropische Wald hat ein Kohlenstoffsequestrierungspotential von 4,2 GtC y-1, der gemäßigte Wald 3,7 GtC y-1 und die boreale Region 2,1 GtC y-1. Da das Modell nur potenzielle Vegetation (keine Landwirtschaft) berücksichtigt, können die gemäßigten Regionen ein wesentlich geringeres Potenzial haben.

Auf regionaler Ebene (Tabelle 2)hat Südamerika ein Kohlenstoffsequestrierungspotenzial von 2,3 GtC y-1, wobei der Amazonas-Regenwald einen wesentlichen Beitrag leistet. Afrika folgt mit 1.9 GtC y-1. Russland hat aufgrund seiner riesigen borealen Waldfläche ein Potenzial von 1,2 GtC y-1. Die conterminous US hat ein Potential von 0.8 GtC y-1 mit seinen ausgedehnten Laub- und Mischwäldern entlang der Ostküste und im Süden sowie im bergigen Westen. Kanada hat ein Potenzial von 0,7 GtC y-1 aus seinen Misch- und borealen Wäldern. Von den 0,9 GtC y-1-Potenzialen für China kann wahrscheinlich nur ein Bruchteil realisiert werden, da ein Großteil der Wälder des Landes längst in Ackerland umgewandelt wurde. Ein erfolgreiches Wiederaufforstungsprogramm könnte jedoch die Größe dieser Fraktion erhöhen.

Die vom Modell geschätzte Grobholztodesrate ist das Ergebnis einer funktionalen Pflanzenart und einer klimaabhängigen Kohlenstoffzuweisungsstrategie, die in der aktuellen Generation globaler Vegetationsmodelle nicht gut eingeschränkt ist . Beobachtungen zu diesem Kohlenstoffpool und seiner Fluktuationsrate fehlten im Allgemeinen. Dennoch haben einige Untersuchungen die Bedeutung dieses Kohlenstoffpools betont. Unter Verwendung beobachteter und geschätzter durchschnittlicher Baumsterblichkeitsraten und Extrapolation von Punktdaten unter Verwendung der globalen Biomasseverteilung, Harmon et al. schätzte die Produktionsrate von groben holzigen Trümmern auf 2-11 GtC y-1, wobei der Unsicherheitsbereich aus den Schätzungen der Baumlebensdauer stammt. Basierend auf , Matthews schätzte 6 GtC y-1 als Produktionsrate für grobe Holzabfälle. Ein Vergleich ist in Tabelle 3 aufgeführt. Somit liegt das Modellergebnis im Bereich von aber auf der hohen Seite. Einer der Gründe könnte sein, dass die Gleichgewichtssimulation von VEGAS impliziert, dass die modellierten Wälder einen stationären Zustand erreicht haben, d. H. Es handelt sich um reife Wälder, während die verwendeten Daten Wälder unterschiedlichen Alters umfassen. Da jüngere Wälder tendenziell eine geringere Sterblichkeit aufweisen als Altwälder, werden diese jungen Wälder in Zukunft ein höheres Potenzial haben, wenn die Sterblichkeitsrate zur Reife hin zunimmt. Angesichts der vielen Unbekannten in beiden Methoden werde ich der 10 GtC y-1-Modellschätzung einen Faktor von 2 Unsicherheit zuweisen, dh einen Bereich von 5-15 GtC y-1.

Bei der Schätzung des 10 GtC y-1-Potenzials ging ich von natürlicher Vegetation aus, die an sich schon eine Überschätzung wäre, da ein Teil der potenziellen Waldfläche in Ackerland umgewandelt wurde. Da die derzeitige Waldfläche der Welt das 3-fache der Anbaufläche beträgt und ein erheblicher Teil der Anbaufläche eher potenziellem Grünland und sogar Wüste als potenziellem Wald entspricht, ist der Grad der Überschätzung bescheiden. Andererseits könnte das tatsächliche Potenzial aufgrund anderer Faktoren wie selektivem Schneiden (unten), dem Pflanzen schnell wachsender Baumarten und dem Vergraben kleinerer Hölzer höher sein. Darüber hinaus werden Wiederaufforstung, Entwaldung und Klimawandel in Zukunft jeden Versuch einer genauen Schätzung einschließlich der Landnutzung erschweren. Daher wurde hier die Wahl bei der Verwendung potenzieller Vegetation getroffen.

2 Einmaliges Potenzial aus vorhandenen groben Holzresten

Als Erbe des vergangenen Baumsterbens hat sich in den Wäldern der Welt in verschiedenen Stadien des Verfalls eine erhebliche Menge Totholz angesammelt (Abb. 5). Ich habe das Modell VEGAS verwendet, um diesen Totholzpool zu simulieren, und schätzte globale grobe holzige Trümmer auf 130 GtC, etwas größer als die Schätzungen von 75 GtC von , aber im Bereich von 60-232 GtC geschätzt von . Diese Zahlen mögen groß erscheinen, da diesem Kohlenstoffpool relativ wenig Aufmerksamkeit geschenkt wurde, aber sie sind angesichts der 390 GtC, die in der weltweiten Biomasse der Waldvegetation (hauptsächlich Holz) gespeichert sind, nicht überraschend groß. Da Holz in späteren Stadien des Verfalls nicht für die Bestattung geeignet ist (auch weniger wahrscheinlich, dass es in Waldinventarstudien einbezogen wird), sind selbst wenn die Hälfte dieses Pools für die Bestattung geeignet ist, immer noch 65 GtC für die Sequestrierung verfügbar. Das räumliche Muster (Abb. 5) zeigt eine etwas andere Verteilung als die Produktionsrate mit höheren Werten im gemäßigten und borealen Bereich, hauptsächlich aufgrund der langsameren Zersetzungsrate bei niedrigerer Temperatur.

Die Implikation dieses großen vorhandenen Kohlenstoffpools ist, dass in der Anfangsphase der Holzbestattung mehr als die oben geschätzte nachhaltige Rate von 10 GtC y-1 verfügbar sein wird.

3 Steigerung der Nachhaltigkeitsrate durch selektives Fällen lebender Bäume

Die 10 GtC y-1 Totholzproduktionsrate könnte auch durch aktive Waldbewirtschaftung gesteigert werden. Anstatt auf das Absterben der Bäume zu warten, kann man auch relativ reife Bäume durch Techniken wie selektives Schneiden ernten. Auf den ersten Blick scheint dies eine Kohlenstoffquelle zu sein, da lebende Bäume CO2 aufnehmen. Wenn Bäume jedoch richtig ausgewählt werden, kann dies zu einer Gesamtsenke führen, da jüngerer Wald tendenziell produktiver ist und irgendwo in der Entwicklungsphase die Produktivität den Atmungs- und Zersetzungsverlust deutlich übersteigt . Da die weniger produktiven Bäume, die nicht gut abschneiden, um Licht und andere Ressourcen konkurrieren, werden durch ihre Entfernung jüngere Bäume in den Lücken kräftiger wachsen und eine Netto-Kohlenstoffsenke bilden. In einem gleichmäßig gealterten Wald ist die Selbstverdünnung ein wichtiger Schritt der sekundären Sukzession, bei der ein Großteil der jungen Bäume stirbt, um anderen Bäumen Platz zu machen. In diesem Fall können viel jüngere Bäume selektiv geschnitten oder nach dem Tod gesammelt werden.

Umsetzungsstrategie

Die Umsetzung eines Holzbestattungsschemas umfasst drei große Schritte:

1. (1)

   Ermöglichung des Zugangs zum Wald, sofern nicht bereits vorhanden;

2. (2)

   Standortauswahl, Grabengräben zur Bestattung oder Bau eines Unterstandes für die oberirdische Lagerung;

3. (3)

   Selektives Fällen von Bäumen oder Sammeln von Totholz, gefolgt von Beschneiden, Kürzen und Bestattung oder Lagerung, wiederholt in einem geeigneten Rückgabeintervall.

Ich stelle mir ein Netz von Straßen und Wegen vor, die den Zugang von Maschinen ermöglichen, und Gräben, die in einem mehr oder weniger gleichmäßigen Abstand verteilt sind. Zum Beispiel würde ein 1 km × 1 km großes Gebiet (100 Hektar) etwa 100 Tonnen Kohlenstoff pro Jahr für eine typische grobe Holzproduktionsrate von 0,1 kgC m-2 y-1 akkumulieren (Abb. 4). In einem Rückgabeintervall von 5 Jahren würde jeder Graben 500 Tonnen Kohlenstoff (etwa 1000 Tonnen trockene Holzmasse) begraben. Unter der Annahme einer Trockenmasse von 0,5 Tonnen pro Kubikmeter und unter Vernachlässigung des Zwischenraums zwischen den Stämmen würde das erforderliche Volumen 2000 m3 betragen. Wenn der Pfahl unter 5 Metern Erde vergraben ist, kann der Graben die Abmessungen 10 m × 10 m × 25 m haben (Abb. 6). Die Oberfläche wäre 100 m2, nur 0.01% der Holzsammelfläche, somit wäre die Störung gering. Der Boden füllt den Raum zwischen den Stämmen und darüber aus und darf sich absetzen. Die Vegetation kann auf den Grabstätten natürlich nachwachsen. Selektive Standorte können auf den Verfall des vergrabenen Holzes überwacht werden. Die Abbildungen 3 und 6 veranschaulichen diese Vorgehensweise.

Die tatsächliche Größe und Verteilung des Grabens muss mehrere Faktoren ausgleichen, z. B. die Kosten für das Graben des Grabens, den Transport von Totholz, die Minimierung von Störungen des Waldes und die Auswahl des Standorts, der die Zersetzung am effektivsten verhindert. Die Bestattung vor Ort wird bevorzugt, wo immer dies möglich ist, um die Transportkosten zu minimieren. Der Transport kann erforderlich sein, wenn der Boden zu flach ist, um Gräben mit ausreichender Tiefe zu graben. Da der Bodenzustand selbst in einem kleinen Gebiet stark variieren kann, wie z. B. die Variation des Bodenfeuchtigkeitsgehalts im Zusammenhang mit der Topographie, ist bei der Standortauswahl Vorsicht geboten.

Abhängig von der Totholzakkumulation und den Zerfallsraten kann dieser Prozess alle paar (1-10) Jahre wiederholt werden, aber die Grabstätten werden jedes Mal anders sein. Das Hauptkriterium für die Wahl des Intervalls ist ein Gleichgewicht zwischen den Kosten jeder Operation und der Notwendigkeit, die toten Bäume nicht verrotten zu lassen. Wenn selektives Schneiden der Hauptbetriebsmodus ist, so dass es wenig natürlichen Baumtod gibt (Bäume werden geschnitten, bevor sie sterben), ist der dominierende Faktor die Dichte geeigneter Bäume, die entfernt werden müssen. Im Falle der Plantage kann es eine gute Strategie sein, kleine Abschnitte (Gruppenschnitt) für seine niedrigen Kosten zu roden, so dass Bäume als sekundäre Folge nachwachsen können.

Im Vergleich zur oberirdischen Lagerung von Schutzräumen ist die Grabenbestattung eine bessere Wahl für umgestürzte Bäume, da sie sich normalerweise bereits im Zersetzungsprozess befinden und daher als Schnittholz weniger nützlich sind. Auf der anderen Seite konserviert Shelter Storage Holz für eine einfache Verwendung, falls die zukünftige Nachfrage steigt.Die Technologie, die zum Sammeln oder selektiven Fällen von Bäumen erforderlich ist, ist Low-Tech und gibt es seit Tausenden von Jahren. Die meisten modernen großflächigen Holzeinschläge werden an vielen Orten wie Europa und Nordamerika maschinell durchgeführt. Das Straßensystem für den Zugang ist in vielen dieser Regionen bereits vorhanden, beispielsweise im US-amerikanischen Forest Highway-System. Die Hälfte der Wälder der Welt sind bereits innerhalb von 10 km, und drei Viertel sind innerhalb von 40 km von wichtigen Verkehrsinfrastruktur . Da es keine große technologische Hürde gibt, kann ein solches System in einem erheblichen Teil dieser Regionen fast sofort umgesetzt werden. In der nordamerikanischen Forstwirtschaft ist es beispielsweise üblich, private Holzunternehmen mit einer Vielzahl von Betriebsmaßstäben zu beauftragen, Bäume auf privatem oder öffentlichem Land zu fällen, was die Flexibilität beim Umgang mit Wäldern unterschiedlicher Größe und Bedingungen ermöglicht. Obwohl derzeit intensiv bewirtschaftete Wälder wenig Totholz sofort für die Bestattung zur Verfügung haben, besteht ihr langfristiges Potenzial immer noch.Ein solches verteiltes System kann mit wenig staatlichen Eingriffen außer der Überwachung betrieben werden, solange wirtschaftliche Anreize durch Systeme wie den Emissionshandel geschaffen werden. In Nordamerika ist ein Großteil des bewaldeten Landes in Privatbesitz. Das Potenzial für die Kohlenstoffbindung wird sich positiv auf die Holzindustrie und viele Landbesitzer sowie die Wirtschaft in vielen Regionen auswirken. Die Bilanzierung und Überwachung der Kohlenstoffsenken kann von zertifizierten Ingenieuren durchgeführt werden, wenn Holzfäller für jede Ernterunde zurückkehren. Dies kann durch größere Überwachungssysteme wie Wirbelkorrelationsflussmessung , Quelle / Senke-Inversion unter Verwendung atmosphärischer CO2-Messungen ergänzt werden, die durch zukünftige Satelliten-CO2-Beobachtungen unterstützt werden . Die riesigen borealen Wälder in Kanada und Eurasien sind derzeit nur teilweise zugänglich und weitgehend unbewirtschaftet, aber Infrastruktur wie Straßen können in den entsprechenden Ländern relativ schnell gebaut werden.Wenn ein Großteil des geschätzten 10 GtC y-1 Kohlenstoffsequestrierungspotenzials genutzt werden soll, müssen fast alle Wälder der Welt bewirtschaftet werden. Dann wäre eine Hauptfrage die Zugänglichkeit zu den abgelegenen Waldregionen. Erstens sind extrem steile Bergregionen oder sumpfige Feuchtgebiete schwer zugänglich. Zweitens gibt es praktisch keine Straßen zu den tiefen tropischen Wäldern. Darüber hinaus wird ein Vorschlag zum Bau eines Straßennetzes im Herzen eines Regenwaldes große Umweltprobleme wie den Verlust der biologischen Vielfalt aufwerfen. Andererseits werden wirtschaftliche Anreize diesen Straßenausbau weiterhin stimulieren. Selbst in diesem Fall müssen zunächst die Frage der Strafverfolgung bei illegaler Entwaldung und umfassendere Governance-Fragen geklärt werden, bevor die Länder in diesen Regionen einen Punkt erreichen, an dem es kein Zurück mehr gibt. In naher Zukunft ist es eine vorteilhafte Praxis, die Bäume in den Regionen mit anhaltender Entwaldung zu begraben, anstatt sie zu verbrennen.

Wenn die Kerne der tropischen Regenwälder intakt bleiben sollen, was etwa 20% des gesamten Kohlenstoffsequestrierungspotentials ausmacht (die Hälfte des tropischen Regenwaldes; Tabelle 1) liefert die Sequestrierung in den verbleibenden tropischen, gemäßigten und borealen Regionen noch eine Senke von 8 GtC y-1. Schwierigkeiten beim Zugang zu steilem Gelände, in dem Wälder normalerweise besser erhalten sind, werden diese Zahl weiter verringern. In der Tat ist es angesichts der Kosten für den Straßenbau und der Umweltbelange wünschenswert, einen kleineren Teil der verfügbaren Wälder durch Methoden wie selektives Fällen oder Vergraben eines Teils der feineren Holzreste effizienter zu bewirtschaften, als einen größeren Teil bei einer niedrigeren Kohlenstoffsequestrierungsrate pro Flächeneinheit zu stören.

Kosten

Das Ausmaß des Klimawandels diktiert, dass jede Minderungsstrategie, sei es eine alternative Energiequelle, eine Kohlenstoffsequestrierungstechnik oder ein Geo-Engineering-Ansatz, kostengünstig sein muss, wenn sie in großem Maßstab betrieben wird. Daten aus der US-Holzindustrie zeigen, dass die typischen Kosten für die Ernte von 1 Tonne Schnittholz etwa 20 US-Dollar betragen . Da Holz nur ein Teil des groben Holzmaterials ist, das vergraben werden kann, nehme ich an, dass es etwa 50% mehr ist als Holz allein (es gibt eine erhebliche Menge kleinerer Äste im Vergleich zum Stamm). In der anderen Richtung, da Schnittholz etwas Wasser enthält und die Trockenmasse der Pflanze ungefähr 50% Kohlenstoff beträgt, könnten die Kosten 40 USD pro Tonne sequestrierten Kohlenstoff betragen. Dies wäre höher, wenn die Kosten für Graben Graben, Straßenbau und Wartung enthalten ist. Ich werde daher die Kosten auf $ 50 für 1 tC (Tonne oder 106 Gramm Kohlenstoff) setzen, mit einem Unsicherheitsbereich von $ 25– $ 100 / tC.

Es ist aufschlussreich, dies mit der CO2-Abscheidung und geologischen Speicherung von Kraftwerken (CCS; Tabelle 4) zu vergleichen, einer Strategie, die intensiv untersucht wurde . Die Kosten von 50 USD / tC (14 USD / tCO2) für die Holzbestattung sind niedriger als die Kosten von 20-270 USD / tCO2 für Kraftwerk-CCS. Die große Reichweite bei Kraftwerks-CCS ist auf die steigenden Kosten zurückzuführen, da billig verfügbare alte Minen ausgehen. Im Falle der Holzbestattung gibt es keine praktische Speicherkapazitätsbeschränkung. Eine der Hauptkosten von industriellem CCS ist die Abscheidung von CO2 aus Erdgas, während die Holzbestattung eine freie Luftabscheidung mit nahezu null Kosten darstellt, da sie durch den natürlichen Prozess der Photosynthese erfolgt.

Es ist auch interessant, diese Kosten mit dem wegweisenden Emissionshandelssystem der Europäischen Union (EUETS) Carbon Cap-and-Trade-Marktpreis zu vergleichen. Der EU-Ölpreis schwankte zwischen 1 und 33 €/tCO2 im Zeitraum 2005-2007. Im Vergleich dazu lag der Preis der freiwilligen Chicago Climate Exchange (CCX) bei 3-4 USD / tCO2. Obwohl die Kosten für die Holzbestattung etwas höher sind als der aktuelle Marktpreis, wird erwartet, dass die künftige Klimaschutzpolitik zu höheren Preisen für Kohlenstoff führen wird. Bei der Implementierung auf globaler Ebene variieren viele Faktoren von Standort zu Standort, z. B. Technologie- und Arbeitskosten. Am billigsten werden die Wälder sein, die bereits intensiv bewirtschaftet werden, wo Straßen und Maschinen vorhanden sind. Der Preis kann steigen, wenn die Gesamtfläche der auf diese Weise genutzten Wälder zunimmt. Der Betrieb von Maschinen verbraucht fossile Brennstoffe und emittiert CO2. Diese Faktoren müssen bewertet werden.

Umfang der Operation

Selbst wenn nur die Hälfte des geschätzten Potenzials (5 GtC y-1) in den nächsten Jahrzehnten durchgeführt wird, beispielsweise bis 2050, wäre das Ausmaß einer solchen weltweiten Operation enorm, wie im folgenden Szenario dargestellt.

Wenn jeder Graben eine Kapazität von 500 tC hat (Beispiel in Abb. 6), dann würde die Anzahl der Gräben, die für eine Sequestrierungsrate von 5 GtC y-1 benötigt werden, 10 Millionen pro Jahr betragen, d. H. Ein Graben alle 3 Sekunden. Unter der Annahme, dass eine Besatzung von 10 Personen (mit Maschinen) eine Woche benötigt, um einen Graben zu graben, Holz auf einer Fläche von 100 Hektar zu sammeln / zu schneiden und zu begraben, wären 200.000 Besatzungen (2 Millionen Arbeiter) und Maschinensätze erforderlich. Diese Schätzung ist zugegebenermaßen simpel und die Aufgabe könnte ziemlich arbeitsintensiv sein, wenn sie in dichten oder steil abfallenden Naturwäldern durchgeführt werden soll.Das Ausmaß einer solchen Operation mag auf den ersten Blick schwer vorstellbar sein, aber das enorme Ausmaß des CO2-Problems bedeutet, dass jede wirksame Minderungsstrategie auch in einem vergleichbaren Ausmaß sein muss. Die aktuelle Rate von 8 GtC y-1 fossilen Brennstoffen Kohlenstoffemissionsrate entspricht 250 tC pro Sekunde. Da der Kohlenstoffgehalt von Holz ungefähr dem von fossilen Brennstoffen entspricht, muss die Rate (in Bezug auf Masse oder Volumen), mit der wir Holz begraben, vergleichbar sein, wenn die Holzbestattung der Emission fossiler Brennstoffe entgegenwirken soll (wie dies möglicherweise der Fall sein könnte) mit der Rate, mit der wir fossile Brennstoffe verbrennen. Wenn Holzbestattung als Teil eines Portfolios verwendet wird, könnte der Betrieb entsprechend verkleinert werden.

Die Plausibilität dieses Vorgangs kann unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten leichter nachvollzogen werden. A $ 50 / tC Kosten für Holzbestattung entspricht $ 250 Milliarden pro Jahr bei einer 5 GtC y-1 Sequestrierung Rate. Dies sind nur 0,5% des weltweiten Bruttoinlandsprodukts (BIP) von 48 Billionen US-Dollar im Jahr 2006, verglichen mit den prognostizierten potenziellen wirtschaftlichen Schäden durch den Klimawandel von 5 bis 20% des BIP . Die Kosten von 250 Milliarden US-Dollar pro Jahr für 2 Millionen Arbeitnehmer bedeuten 62.500 US-Dollar pro Arbeitnehmer, vorausgesetzt, die Hälfte entfällt auf Maschinen und andere Kosten. Offensichtlich können Arbeits- und Maschinenkosten in verschiedenen Ländern sehr unterschiedlich sein. Die durch die Operation gebotenen Beschäftigungsmöglichkeiten und andere positive Auswirkungen auf die Wirtschaft werden in vielen Regionen, insbesondere in den Entwicklungsländern, attraktiv sein.