Ce este carbonul negru? Prezentare generală, impact și strategii de atenuare

Carbonul negru este una dintre componentele principale ale funinginei, fumului și smogului. Este ceea ce rămâne în urma arderii incomplete a materialelor organice precum lemnul de foc sau combustibilii fosili.

În locul potrivit, este un îngrășământ natural important în soluri, motivul pentru care oamenii au practicat agricultura prin incendiere și defrișare de mii de ani. În locul nepotrivit, carbonul negru se așază adânc în plămâni și duce la decese premature, sau se depune pe zăpadă și crește riscul de inundații catastrofale. Lăsat suspendat în atmosferă, este al doilea cel mai important factor care contribuie la încălzirea globală, după dioxidul de carbon.

Din cauza impactului său disproporționat asupra comunităților dezavantajate, abordarea problemei carbonului negru este o problemă de justiție de mediu.

Sursele de carbon negru

Înainte de Era Industrială, focul era principala sursă de carbon negru, fie că era de origine naturală, fie indus de om. Ca parte a ciclului natural al carbonului, arderea biomasei produce mai mult carbon negru solid (biochar) decât produce carbon negru atmosferic (funingine). Focul a sechestrat carbonul în principal în sol, în loc să-l trimită în atmosferă, iar ceea ce a fost trimis în atmosferă a fost reabsorbit de plante.

Până la 40% din carbonul organic al solului este carbon negru, care acționează pentru a crește fertilitatea solului. Chiar și astăzi, biocharul este utilizat pentru a crește fertilitatea solului degradat de agricultura industrială intensivă.

Era industrială

Odată cu industrializarea începută la sfârșitul secolului al XVIII-lea, cărbunele (cel mai poluant combustibil fosil) a înlocuit biocombustibilii ca sursă principală de emisii de carbon negru. Carbonul negru atmosferic (funinginea) a crescut de șapte ori, atingând un vârf la începutul secolului al XX-lea.

Arderea biomasei a continuat, totuși, în special în zonele rurale ale țărilor cu venituri mici, unde două miliarde de oameni din întreaga lume se bazează pe biomasă – sub formă de lemn, gunoi de grajd sau reziduuri agricole – ca principal combustibil pentru încălzire și gătit. Într-adevăr, arderea biomasei s-a dublat odată cu creșterea rapidă a populației în secolul al XX-lea. Sobe ineficiente sunt o sursă principală.

La scară globală, combustibilii fosili sunt sursa a aproximativ de două ori mai multe emisii de carbon decât sursele de biomasă, care contribuie cu aproximativ 25% din totalul emisiilor de carbon negru. Contribuția fiecărei surse la carbonul negru atmosferic variază în funcție de industrializarea și urbanizarea zonei, biomasa contribuind cu mai mult carbon negru în regiunile rurale, iar combustibilii fosili contribuind cu mai mult în zonele urbane.

După combustibilii fosili și biomasă, praful rutier este o a treia sursă de carbon negru, în special de la gazele de eșapament ale vehiculelor și de la uzura frânelor și a anvelopelor. Astăzi, gazele de eșapament diesel emit mai mult carbon negru decât orice altă sursă individuală, inclusiv 90% din emisiile din sectorul transporturilor. O componentă semnificativă a particulelor urbane (PM_2.5), nivelurile de carbon negru pot fi cu 50% până la 200% mai mari în apropierea drumurilor. În jurul centralelor electrice pe cărbune, funinginea care se depune pe sau lângă drumuri este resuspendată în aer.

Pericolele carbonului negru

Impactul carbonului negru este atât o problemă locală, cât și globală. Efectele depind de sursa și locația emisiilor, sursele de biomasă de carbon negru având efecte localizate asupra sănătății umane, în timp ce sursele de combustibili fosili pot contribui la probleme mai globale, cum ar fi creșterea riscului de dezastre naturale și încălzirea globală.

Impactul asupra sănătății umane

Deși carbonul negru rămâne în atmosferă doar câteva zile, impactul său asupra sănătății umane poate fi enorm. În zonele rurale, poluarea aerului cu carbon negru din gospodării provenită de la sobe afectează în mod disproporționat femeile și copiii mici, conform a două studii. În zonele urbane, praful rutier, în special în apropierea centralelor pe cărbune și a instalațiilor portuare, prezintă riscuri similare, cu o expunere semnificativ crescută la carbon negru în rândul gospodăriilor cu venituri mici și al persoanelor de culoare. Într-un studiu din zona Detroit, de exemplu, concentrațiile de carbon negru în apropierea drumurilor au fost cu 35%-40% mai mari în comunitățile defavorizate și în comunitățile de culoare decât în alte părți.

Încălzirea globală

Carbonul negru a fost identificat drept „a doua cea mai importantă” sursă de emisii de gaze cu efect de seră. Carbonul negru provenit din surse de combustibili fosili are un potențial de încălzire globală de două ori mai mare decât carbonul negru provenit din surse de biomasă. Deoarece carbonul negru absoarbe, în loc să reflecte lumina, previne energia care ar scăpa în mod normal înapoi în spațiu să părăsească atmosfera Pământului, contribuind astfel la încălzirea globală.

Acesta este cazul fie că carbonul negru cade înapoi la suprafața Pământului, fie că este suspendat în atmosferă. Carbonul negru este deosebit de potent atunci când cade pe zăpadă, făcând ca zăpada întunecată să absoarbă mai multă energie termică în loc să o reflecte înapoi în spațiu. Conform cercetărilor recente, carbonul negru este responsabil pentru mai mult de 50% din accelerarea topirii ghețarilor și a zăpezii. În regiunile polare, aceasta este o cauză imediată a creșterii nivelului mării.

Dezastre naturale

În zonele cu gheață pe tot parcursul anului, cum ar fi ghețarii, prezența carbonului negru crește riscul de inundații. Topirea ghețarilor din Himalaya crește riscul de inundații pentru 78 de milioane de oameni care trăiesc în bazinele râurilor Gange și Brahmaputra. Carbonul negru a fost legat de creșterea frecvenței secetelor în nordul Chinei și a inundațiilor în sudul Chinei, precum și de creșterea intensității ciclonilor tropicali originari din Marea Arabiei.

Soluții tehnologice

Carbonul negru este o problemă de justiție de mediu, deoarece riscurile afectează în primul rând persoanele care trăiesc în sărăcie, persoanele din lumea în curs de dezvoltare și persoanele de culoare din întreaga lume. Implementate, acestea pot îmbunătăți sănătatea umană și pot reduce încălzirea globală cu aproximativ 0,2 grade Celsius până în 2050.

Carbonul negru și dioxidul de carbon sunt adesea emise în timpul acelorași procese de combustie (cum ar fi în arderea motorinei), astfel încât multe dintre eforturile de reducere a emisiilor de CO₂ vor avea ca efect și reducerea carbonului negru. Cu toate acestea, unele eforturi de atenuare sunt deosebit de semnificative pentru reducerea nivelurilor emisiilor de carbon negru.

• Sobe cu ardere mai curată, cum ar fi cele solare, au potențialul de a reduce emisiile de carbon negru din zonele rurale, de a încetini defrișarea, de a îmbunătăți sănătatea umană și de a crește nivelul educațional, deoarece copiii dedică o cantitate semnificativă de timp colectării lemnului de foc, ceea ce le limitează oportunitățile educaționale.
• Agricultura regenerativă implică practica menținerii sănătății solului prin returnarea carbonului și a altor nutrienți în sol. Carbonul negru rămâne persistent și stabil în sol timp de milenii, astfel încât returnarea lui în sol sub formă de biochar poate acționa și ca o formă de agricultură a carbonului sau „emisii negative”.
• Vehiculele hibride și electrice reduc nivelurile de praf rutier bazându-se în principal pe frânarea regenerativă în loc de frânarea prin frecare, care produce aproximativ 20% din particulele rezultate din traficul rutier.
• Mai puțin trafic și trafic mai curat reduc expunerea la carbon negru. Zonele cu emisii reduse (ZER) pot fi, de asemenea, eficiente: ZER din Londra a redus carbonul negru cu 40%-50%. Reducerea poluării cu motorină de la camioane poate îmbunătăți, de asemenea, rezultatele pentru sănătate în comunitățile cu venituri mici și defavorizate; Portul Long Beach, California, a câștigat Environmental Justice Achievement Award din partea EPA din SUA pentru un astfel de program.
• Transport maritim mai curat. Deoarece carbonul negru rămâne suspendat în atmosferă doar câteva zile, reducerea emisiilor de carbon negru de la nave în zone sensibile precum regiunile polare are un impact semnificativ asupra reducerii topirii zăpezii și a creșterii nivelului mării.