Новая технология сократила выбросы метана на фермах Калифорнии

На молочной ферме в Центральной долине Калифорнии гигантский, похожий на воздушный шар брезент накрывает лагуну с навозом. Под ним происходит тихая, но чрезвычайно важная трансформация: метан, мощный парниковый газ, улавливается и очищается вместо того, чтобы попадать в атмосферу.

Новое исследование ученых из Калифорнийского университета в Риверсайде, опубликованное в журнале Global Change Biology Bioenergy, подтвердило высокую эффективность так называемых метантенков — герметично закрытых навозных прудов, которые позволяют собирать и повторно использовать производимый ими метан. Исследование показало, что такие системы способны сократить выбросы метана в атмосферу примерно на 80%, что почти полностью совпадает с оценками, которые официальные лица Калифорнии использовали при климатическом планировании.

Метан является одним из самых опасных парниковых газов, превосходя по своему согревающему потенциалу углекислый газ более чем в 80 раз в двадцатилетней перспективе. В Калифорнии значительная часть выбросов метана приходится на молочное животноводство. Газ образуется не только в результате пищеварения коров, но и при хранении навоза. Когда навозные массы содержатся в открытых, заполненных водой ямах, они разлагаются в бескислородной среде, выделяя метан прямо в воздух.

Покрытие этих ям газонепроницаемыми мембранами позволяет улавливать газ, очищать его и направлять в топливные системы. Часто такое биотопливо используется для заправки большегрузных автомобилей, заменяя дизельное топливо. Более 130 подобных установок уже работают на молочных фермах Калифорнии, но до сих пор их реальная производительность не была подтверждена столь строгими научными методами.

Исследовательская группа сосредоточила свою работу на семейной молочной ферме в округе Туларе — жарком и засушливом регионе, который является лидером по производству молока в США. Ученые в течение года проводили замеры атмосферы вокруг фермы до установки метантенка, а затем еще год — после его ввода в эксплуатацию в 2021 году. С помощью фургона, оснащенного высокоточными газовыми датчиками, были собраны сотни точек данных.

«Системы могут давать утечки, и иногда они это делают, — отмечает Франческа Хопкинс, климатолог из Калифорнийского университета, возглавлявшая исследование. — Но когда система построена качественно и тщательно обслуживается, выбросы действительно резко падают. Именно это мы и увидели».

В ходе исследования на объекте в округе Туларе были обнаружены незначительные утечки. Ученые сообщили о проблемах оператору установки, компании California Bioenergy, после чего были внесены необходимые корректировки. Результатом стало дальнейшее сокращение выбросов метана. «Это был хрестоматийный случай адаптивного управления, — говорит Хопкинс. — Партнерство между учеными, компанией и фермером действительно имело огромное значение».

Хотя исследование подтверждает большой потенциал метантенков, оно также признает их ограничения. Технология не решает других экологических проблем, связанных с молочными фермами, таких как выбросы аммиака или взвешенных частиц, влияющих на качество местного воздуха. Кроме того, строительство таких установок — непростая задача, требующая получения разрешений, капитальных вложений и долгосрочного технического обслуживания. «Они подходят не для каждой фермы, — признает Хопкинс. — Но для тех молочных хозяйств, которые могут себе это позволить, это один из самых экономически эффективных способов сокращения выбросов парниковых газов».

Калифорния продолжает наращивать свои возможности по мониторингу, в том числе с помощью спутниковых технологий, способных обнаруживать крупные утечки метана из космоса. Это позволяет государственным регуляторам оперативно связываться с операторами объектов при обнаружении всплесков выбросов. Усилия штата служат примером того, как климатическая политика, наука и промышленность могут успешно сотрудничать для достижения измеримых результатов.