Vi må satse mer på klimaengineering

I de senere år er klimaambisjonene blitt skjerpet, i hvert fall på papiret, først og fremst gjennom Paris-avtalens mål om å begrense temperaturøkningen fra førindustriell tid til 2 grader, og helst 1,5 grader. Land etter land setter seg som mål om å ha nullutslipp innen 2050.

Samtidig har de globale utslippene av klimagasser fortsatt å øke. Kraftig reduksjon i kostnadene ved vind- og solenergi vil riktignok hjelpe, kombinert med en massiv elektrifisering, men nullutslipp er med dagens teknologi, og trolig også morgendagens, ikke mulig å oppnå. Det er for eksempel vanskelig å eliminere utslipp fra en del industrielle prosesser, som sementproduksjon, og fra langdistansefly. Det vil også bli krevende å oppnå nullutslipp av andre klimagasser, som metan.

Dette gapet mellom ambisjoner og virkemidler har ført til en ny runde med interesse for andre typer tiltak – som kjernekraft, skogplanting, lagring og fangst av CO2. Det gjelder også det som på engelsk kalles «climate engineering» eller «geoengineering», og som savner en god norsk oversettelse. Jeg vil nedenfor bruke betegnelsen klimaengineering.

Det handler om to grupper med tiltak, og her introduserer jeg et knippe forkortelser som vil gå igjen i teksten: Én gruppe tiltak hemmer innstrålingen til kloden – Solar Radiation Management eller SRM; den andre gruppen suger CO2 ut av atmosfæren – Carbon Dioxide Removal eller CDR.

CDR er en del av en gruppe tiltak for negative utslipp (engelsk «negative emissions technologies» eller NET) som også omfatter binding i vegetasjon, også i havet og i jordsmonnet. Disse andre NET-tiltakene behandles ikke nedenfor.

Politisk motstand svekkes

Selv om slike ideer ble lansert for lenge siden, er de forblitt i periferien av debatten. Det er både tekniske og politiske grunner til det. De tekniske løsningene har gjerne fremstått som science fiction, og det har vært reist tvil både om teknisk gjennomførbarhet, kostnader og mulige negative og uoversiktlige bivirkninger.

Det siste har vært en del av de politiske hindringene: Vil slike tiltak kunne slå ujevnt ut – bra for noen, skadelig for andre – og hvem skal i så fall kontrollere dem? Men det har også vært en tydelig motstand fra grønne grupper som har vært redd for at dette skulle være en «lettvint» løsning som ga en illusjon av at vi kunne fortsette som før, med økende utslipp.

Jeg kommer tilbake til disse innvendingene. Men det er verdt å merke seg at klimaengineering nå er på vei inn i varmen. Spesialrapporten fra IPCC som tok for seg 1,5 gradersmålet, inneholdt en drøfting av slike tiltak. Den neste hovedrapporten fra FNs klimapanel vil vie disse mulighetene enda større oppmerksomhet.

Inn- og utstråling

Global oppvarming foregår enkelt sagt ved at mer varme fra solen fanges i atmosfæren, primært fordi konsentrasjonen av karbondioksid, metan og andre klimagasser har økt og hindrer varmen i å slippe ut igjen.

Andre gasser, som svoveldioksid, hindrer varmen i å komme inn. De reflekterer nemlig strålingen fra solen tilbake. Det er hovedgrunnen til at store vulkanutbrudd, som kaster denne gassen opp i atmosfæren der den sammen med vanndamp danner aerosoler, midlertidig virker avkjølende. Den globale oppvarmingen ble bremset i etterkrigstiden på grunn av store industrielle utslipp av svoveldioksid, som senere miljøpolitikk har redusert kraftig. Skysystemet spiller også en rolle, ved at noen typer skyer i en viss høyde hindrer innstråling, andre hindrer utstråling.

Tradisjonelle klimatiltak tar sikte på å redusere utslipp av klimagasser til atmosfæren, mens SRM handler om å redusere innstrålingen, for eksempel ved å pumpe svoveldioksid opp i stratosfæren eller å stimulere hvite, reflekterende skyer over havet. En tredje metode, som ble nevnt for en del år siden, er å montere enorme speil som hindrer sollyset i å nå kloden, men denne er lagt til side som for kostbar og teknisk krevende. I tillegg kommer ulike tiltak for å reflektere sollyset tilbake når det har nådd jorden, som å male hustak hvite, men disse antas å ha begrenset effekt.

En evigvarende menneskeskapt vulkan

Muligheten for å slippe ut svovel opp i det rette laget av atmosfæren – stratosfæren – er den eldste klimaengineering-ideen. Den fremste fordelen er at dette ser ut til å være svært billig. Ulike måter å frakte svovel dit på er foreslått – blant annet en gigantisk pumpeanordning fra jorden holdt opp av ballonger, eller gigantiske kanoner. Men spesialdesignede fraktefly synes å være mest aktuelt.

I en studie fra Harvard i november 2018 antydes en utviklingskostnad på omkring 3,5 milliarder dollar for å utvikle en ny flytype egnet for oppgaven, og årlige driftskostnader på 2–2,5 milliarder dollar for å drifte programmet. I tillegg kommer kostnader ved å overvåke virkningene av programmet, men uansett snakker vi om lommerusk i klimasammenheng. Det norske bistandsbudsjettet er for eksempel omkring dobbelt så stort. Med en slik innsats ville temperaturøkningen fremover kunne halveres. Men det er også mulig å skalere opp programmet.

Det er flere viktige innvendinger mot et slikt program. Den første er at økt CO2-konsentrasjon ikke bare driver global oppvarming, men også medfører forsuring av havet, som går ut over livet der. En studie peker på at metoden kan ha negative virkninger på avlingene, men økt CO2-konsentrasjon har også en positiv effekt ved å stimulere planteproduksjonen. Ved SRM kan man dra nytte av denne positive «gjødslingseffekten», samtidig som man reduserer den negative effekten av høyere temperatur og mindre nedbør.

Å plassere så store mengder svovel i stratosfæren vil også kunne ha andre bivirkninger, noen kjente, men også muligens ukjente og utilsiktede. En studie, som riktignok bygger på ganske ekstreme forutsetninger – at dette tiltaket alene skal stabilisere temperaturen og medføre en firedobling av CO2-konsentrasjonene, beregnet at tiltaket ville gi en betydelig nedgang i nedbøren i tropene.

Det er også sannsynlig at tiltaket vil svekke gjenoppbyggingen av ozon-laget. Siden svovelpartiklene etterhvert faller ned igjen, er det nærliggende å frykte at dette vil føre til skadevirkninger knyttet til sur nedbør, men her kan forskerne berolige med at dette ikke vil være et vesentlig problem.

Dernest vil en slik løsning, gitt at CO2-konsentrasjonen i atmosfæren fortsetter å øke fordi tiltak for å kutte dem nedprioriteres, måtte forsterkes i det uendelige. Beslektet med dette er faren for at SRM-tiltak av ulike grunner – krig, naturkatastrofer, sabotasje – vil stoppe opp og utløse en rask og kraftig temperaturøkning. Jeg mener denne faren er liten dersom tiltakene er desentraliserte, altså ikke styrt og utført fra en sentral kommandosentral.

En siste innvending er at dersom en slik teknologi utvikles og kontrolleres av én enkelt nasjon, kan den brukes som et våpen. Skrekkscenariet er at kineserne eller amerikanerne bruker denne «termostaten» til å ramme matproduksjonen hos rivaler. Men siden effekten av svovelutslippene i stor grad vil være global, er dette et svært upresist «våpen». Harvard-forskerne bemerker at et program av denne størrelsen ikke kan holdes hemmelig. Det er også så billig at rivaler kan skaffe seg sitt eget.

Min vurdering er at SRM ikke er et effektivt våpen, men at bekymringene omkring dette best takles ved at utviklingen av SRM reguleres gjennom internasjonale konvensjoner, og gjerne som samarbeidsprosjekter mellom de store nasjonene.

Skymaskinen

Et annet SRM-forslag er å bruke fartøyer til å sprøyte saltpartikler opp i nedre del av atmosfæren, omkring en kilometer over havoverflaten. Det vil føre til dannelse av hvite skyer, som reflekterer sollyset tilbake. Fagterminologien for dette er «marine cloud brightening» (MCB). Prosessen må være kontinuerlig og evigvarende, men har stort potensial. Det er stor usikkerhet omkring kostnadene.

Virkningen på temperaturen er mer lokal enn ved svovelmetoden. John Latham er en pioner innen forskningen på dette feltet, og viser i flere artikler at fordi metoden kan skreddersys til lokale forhold, er den et aktuelt tiltak for å stabilisere ismassene i polare områder, svekke oppbyggingen av orkaner eller redusere koralbleking. Sydney Institute of Marine Sciences utvikler denne teknologien for det sistnevnte formålet.

Tynne ut skyer

Cirrus-skyer høyt i atmosfæren antas å ha en netto oppvarmende effekt, og å tynne ut disse vil derfor virke avkjølende. Dette tiltaket kalles på engelsk «cirrus cloud thinning» (CCT). En ekstra fordel er at cirrus-effekten vil være sterkest ved polene, der oppvarmingen er sterkest og faren for issmelting en av de mest sentrale bekymringene den globale oppvarmingen skaper.

En Yale-studie fra 2014 anslo potensialet til omkring 1,4 graders temperaturreduksjon, til en moderat kostnad og med få negative sidevirkninger. Men det siste er omstridt og usikkert. Det kan til og med hende at temperaturen isteden øker, ifølge en gjennomgang av mulige strategier for styring av ulike klimaengineering-tiltak som The Royal Society gjorde i april 2019, så her må mer forskning til.

Støvsuge atmosfæren

Usikkerheten omkring bivirkninger, om hvorvidt teknologien faktisk vil fungere, og problemer med økt CO2-innhold ut over temperaturøkning har ført til bred enighet om at SRM i beste fall bare kan være en del av løsningen, parallelt med at økonomien dekarboniseres. Men selv om de bare er en del av løsningen, er det tiltak som fortjener vesentlig mer oppmerksomhet enn de har hatt i norsk offentlig debatt, og som har et betydelig potensial.

Den andre gruppen tiltak – å trekke CO2 ut av atmosfæren (CDR) – virker likevel i utgangspunktet enda mer lovende, siden slike tiltak går til roten av problemet.

Det mest direkte, og spektakulære, tiltaket er maskiner som rett og slett suger CO2 ut av atmosfæren for så å deponere det fangede karbonet på en måte som gjør at det ikke slipper ut igjen i noen meningsfull tidshorisont – primært i geologiske formasjoner. Tiltaket kalles gjerne Direct Air Capture with Carbon Storage (DACCS), og prøveprosjekter er i gang flere steder. De fleste av disse er basert på å selge den fangede karbondioksiden til bruk som injeksjonsgass i oljefelter, til brusfabrikker eller som vekststimulans i drivhus, men teknologien kan også brukes til varig lagring av CO2.

DACCS ligner på Carbon Capture and Storage – CCS, som dreier seg om å samle CO2-utslipp direkte fra kilden, typisk kull- eller gasskraftverk. Stoltenberg-regjeringens «månelandingsprosjekt» på gasskraftverket på Mongstad var et slikt forsøkt. DACCS er altså en teknologi som faktisk reduserer CO2-innholdet i atmosfæren, mens CCS handler om å redusere utslippene og dermed gi en mindre økning av konsentrasjonen enn det den ellers ville ha vært.

Island er spesielt velegnet fordi de har billig energi basert på jordvarme i overflod. Som en del av CarbFix2-programmet der er CO2 fra atmosfæren blitt pumpet ned i grunnen og forsteinet siden 2017. I Huntsville, Alabama, driver Global Thermostat et prøveprosjekt, og Climeworks har hatt ett gående utenfor Zürich siden 2017. Bill Gates-støttede Carbon Engineering har siden 2015 hatt et prøveprosjekt i Squamish, Canada, der CO2 fra atmosfæren brukes til å produsere drivstoff.

Teknologien krever ikke mye plass, men skal dette bli en viktig del av løsningen, snakker vi om tusenvis, kanskje titusenvis av installasjoner. En stor fordel, sammenlignet med CCS, er at installasjonen kan gjøres der det er passende deponeringsmuligheter og/eller der det er rik tilgang til fornybar energi eller spillvarme.

Prosessen er energiintensiv, og det spiser opp en del av gevinsten, ja den kan til og med være negativ dersom kullkraft brukes. Dette er et viktig punkt: DACCS basert på kullkraft vil ikke gi netto CO2-reduksjon dersom kullkraften ikke samtidig bruker CCS-teknologi, som er sterkt fordyrende. Mest attraktivt fremstår tiltaket dersom tilgangen til fornybar energi blir god, for eksempel fordi kostnadene ved solenergi fortsetter å falle. Det samme gjelder dersom det skjer gjennombrudd innen kjernekraft, som gir økt tilgang til rimelig og utslippsfri elektrisitet.

Den største bøygen hittil er kostnadene. I et paper i fjor anslo en av de ledende forskerne innen klimaengineering, David Keith, som er knyttet til Carbon Engineering, kostnadene til mellom 92 og 232 dollar per tonn CO2. En forskningsgjennomgang fra 2018 av Fuss m.fl. viser til en rekke estimater, noen i samme område som Keiths, noen høyere. Gjennomgangen til National Academy of Sciences (NAS) fra 2019 gir også store sprik i estimatene, men de ligger ofte i området 200–300 dollar per tonn.

Ny teknologi gjennomgår ofte voldsomme kostnadsfall, slik vi har sett med elektrisitet fra solceller. Kan noe tilsvarende være mulig for DACCS? De få aktørene i markedet er i hvert fall optimistiske. Global Thermostat mener de kan nå 50 dollar.

Karbonspisende stein

Ulike mineraler absorberer CO2 gjennom en naturlig prosess, som anslås å binde omkring en milliard tonn i året globalt sett. (Til sammenligning er de globale utslippene omkring 37 milliarder tonn). Tiltaket går ut på å knuse spesielt egnede mineraler og eksponere dem for luft (eller sjøvann), slik at denne naturlige prosessen forsterkes. Skjer dette i havet gir det en tilleggsgevinst, siden dette motvirker den forsuringen som tilførselen av CO2 gir der. På den negative siden kommer utslipp og andre ulemper knyttet til gruvedriften.

Potensialet er svært stort, og NAS skriver at denne type tiltak er konkurransedyktig på pris med DACCS.

Forskningen på dette området er kommet kort, og det er derfor usikkert hvorvidt dette kan gjøres i stor skala uten betydelige negative bivirkninger. Blant mulige negative virkninger er forurensning av vann, som NAS anser som ikke tungtveiende, og økt risiko for jordskjelv. Usikkerheten gjelder også hvorvidt storskala-drift kan redusere kostnadene vesentlig.

Gjødsle havet

Havet fungerer som en deponeringsplass for atmosfærisk CO2, i den forstand at en stor del av de økte CO2-utslippene tas opp i havet, for over lang tid å frigjøres til atmosfæren. Havet fungerer altså som en forsinkelsesmekanisme. Derfor er det et mulig tiltak å trekke CO2 ut av havvannet i form av sedimenter som synker til bunns og blir der.

Ved å spre jernpartikler i havet stimulerer disse veksten av phytoplankton, som binder CO2. Dette vet vi, men det vi ikke vet, er om det døde planktonet synker mot havbunnen og holder seg der. Det kan finnes positive bivirkninger ved å stimulere biologisk produksjon som fisk kan leve av, men det er også mulig at det marine livet kan bli skadelidende.

Potensialet er uklart, og også på dette området trengs mer forskning.

Kostnadene i perspektiv

Som vi har sett ovenfor er kostnadene ved CDR usikre og i hvert fall for DACCS i dag langt høyere enn ved SRM. Dette må ses i forhold til kostnadene ved tiltak for å redusere utslippene, eventuelt skadevirkningene ved å la oppvarmingen skje.

Det foreligger en rekke og temmelig sprikende beregninger av det siste, også kjent som Social Cost of Carbon. NAS-studien viser til en beregning fra det amerikanske miljødirektoratet (EPA) på 200 dollar per tonn i 2050. Fjorårets nobelprisvinner i økonomi, William Nordhaus, kommer til snaue 100 dollar per tonn i 2050.

Starter vi fra den andre enden, hva som må til for å nå et bestemt temperaturmål, la Nordhaus i sitt nobelforedrag frem beregninger som tilsier en kvotepris på 130 dollar per tonn for å nå togradersmålet. Da stiger temperaturen over dette nivået i en periode, for så å synke igjen. Tilsvarende krevdes 236 dollar per tonn for å nå 1,5-gradersmålet på lang sikt. Dette er vel å merke med en optimal politikk. Andre økonomer mener prisen må være betydelig høyere.

Prisen i det europeiske kvotehandelssystemet (ETS) har til sammenligning ligget på omkring 25 euro i 2019. Den norske CO2-avgiften utgjør omkring 500 kroner per tonn, eller snaue 60 dollar etter dagens kurs, mens petroleumsvirksomheten på norsk sokkel betaler omkring 700 kroner for tonnet.

Helhetlig tilnærming

De fleste av de tiltakene vi har sett på, er på konsept-stadiet. For noen har vi småskalaforsøk. Det er derfor stor usikkerhet både om teknisk gjennomføring, negative bivirkninger og kostnader.

Det store bildet er at billige tiltak, først og fremst svovel i atmosfæren, har en del negative bivirkninger, mens de mindre problematiske tiltakene, det vil si de som suger CO2 ut av atmosfæren, er dyre.

Da er det verdt å merke seg at dette ikke er noe enestående for klimaengineering. Det er også betydelige utfordringer ved de fleste utslippsreduserende tiltak, særlig når de skal gjennomføres i massiv skala. Vi vet at vindkraft vil kreve store arealer, og at det kommer i konflikt med naturverninteresser. Solenergi er også arealkrevende, og det er usikkerhet om tilgangen til innsatsfaktorer i produksjonen, særlig sjeldne tungmetaller, og negative virkninger ved fremskaffelsen av disse. Bioenergi kommer gjerne i konflikt med matproduksjon.

På den annen side vil det også ofte være noen positive bivirkninger, først og fremst at å bytte ut fossile energikilder også reduserer andre miljøutslipp enn klimagasser.

Som National Academy of Sciences skriver i sin store rapport om NET fra tidlig i 2019, dreier det seg om å finne de løsningene, enten det dreier seg om å hindre at klimagasser slippes ut til atmosfæren eller trekke dem ut av den samme atmosfæren, som er kostnadseffektive og har minst mulige negative bivirkninger. Svaret er ganske sikkert en kombinasjon av utslippsbegrensninger og klimaengineering, og den optimale balansen mellom de to er et ganske åpent spørsmål, siden det gjøres betydelige fremskritt på begge områder.

En del av miljøbevegelsen, de samme som klager over at det gjøres for lite for å hindre oppvarmingen, og at andre hensyn må vike, er samtidig motstandere av en rekke av de mulige tiltakene – som vindkraft på land og kjernekraft. De er også gjerne motstandere av klimaengineering. Som vi har sett, er det usikkerhet omkring bivirkningene av mange av tiltakene, og særlig for SRM er det klart at tiltakene ikke er uten ulemper. Det er derfor grunn til skepsis.

Men i tillegg kommer en mer prinsipiell motstand: at klimaengineering er en for lettvint, teknisk løsning, som fører til at trykket for utslippsreduserende tiltak svekkes. Men det vi må se etter, er jo løsninger som fører oss til målet på en mest mulig kostnadseffektiv måte, samtidig som vi tar hensyn til både negative og positive bivirkninger av tiltakene. Det kan ikke være noe mål i seg selv at tiltakene må svi mest mulig, og at vi må endre vår livsstil.

Argumentet om at det er farlig å tukle med naturen, er heller ikke tungtveiende. Menneskets historie, selve sivilisasjonen, handler om å bearbeide naturen. Det gir også negative eller utilsiktede virkninger, og klimaendringene er et utmerket eksempel. Men vi kan ikke gå tilbake til en slags ikke-tuklende naturtilstand. Risikoen ved klimaengineering må veies mot risikoen ved klimaendringer og alternative tiltak for å få bukt med dem.

Det investeres årlig hundrevis av milliarder dollar i ny fornybar kraftproduksjon. Store summer, offentlig og privat, går også til forskning og utvikling av disse og andre utslippsreduserende tiltak, og til CCS. Til sammenligning er FoU på klimaengineering en dråpe i havet.

En større forskningssatsing på dette området er riktig av to grunner: Det kan vise seg at klimaengineering er et svært kostnadseffektivt virkemiddel. Det betyr at vi kan nå klimamål på måter som i mindre grad reduserer vår velferd for øvrig. Det ser også ut til at de politisk bestemte klimamålene er svært vanskelige å nå med dagens virkemidler. Da kan en utvidelse av verktøykassa være til hjelp.