Engagerad i att ta itu med landets allvarliga luftföroreningar, Kina försöker övergå från kol till naturgas och överväger en mängd olika källor, inklusive inhemska och importerade gasalternativ samt skapa sin egen syntetiska gas från kol.

Ett team av forskare under ledning av Princeton University undersökte miljöpåverkan av övergången från kol till naturgas i Kina, undersöka konsekvenserna för luftkvaliteten, koldioxidreducering, och vattenstress år 2020.

Resultaten, publicerad i Naturens hållbarhet , varna för att användningen av kolbaserad syntetisk naturgas, känd under förkortningen "SNG, "skulle öka koldioxidutsläppen och vattenbehovet, särskilt i regioner i Kina som redan har höga koldioxidutsläpp per capita och vattenbrist.

Sammantaget finner forskarna att en övergång från kol till andra naturgastyper producerar luft, kol, och vattenfördelar när metanläckage, en kraftfull växthusgas, är väl kontrollerad. Dock, Det finns avvägningar när det gäller förbättringar av luftkvalitet och vattenbrist-beroende på i vilken sektor naturgasen används för att ersätta kol och var den ersättningen sker.

Tidningen är bland de första som analyserar samspelet mellan luftkvalitet, koldioxidutsläpp, och vattenanvändning i både energiproduktion och förbrukning. Papperet belyser behovet av en integrerad, strategiskt tillvägagångssätt vid omformning av energisystem.

"Bedömning av luftkvalitet, koldioxidutsläpp, och vattenbrist påverkar lokalt, regional, och globala nivåer är avgörande för att fånga potentiella medfördelar samtidigt som man undviker oavsiktliga konsekvenser, "sade studieförfattaren Yue Qin, som genomförde forskningen som doktorand vid Princeton University. Hon är nu en postdoktor vid University of California, Irvine.

"Även om det diskuteras mycket om behovet av en övergång till ren energiförsörjning, i vilken sektor den rena energin används och vad den förskjuter är också avgörande för att bestämma luftkvaliteten, kol, och vattenfördelar, "sade studiens huvudutredare Denise L. Mauzerall, professor i civil- och miljöteknik och offentliga och internationella frågor vid Princeton University Woodrow Wilson School of Public and International Affairs och School of Applied Science and Engineering. "Medan tidningen fokuserar på Kina, dess allmänna slutsatser är allmänt tillämpliga. "

Studieförfattare inkluderade Wei Peng, som genomförde forskningen vid Princeton University och nu är vid Harvard University; Lena Ho? Glund-Isaksson, Edward Byers, och Fabian Wagner, alla från International Institute for Applied Systems Analysis; och Kuishuang Feng, baserat vid University of Maryland.

Forskarna satte sig för att analysera förhållandet mellan energibranschen och dess effekter på luftkvaliteten, kol, och vatten. Dessa miljöfrågor behandlas ofta individuellt, men energisektorn påverkar vart och ett av dessa områden på olika sätt och energipolitiken kan antingen ge med- eller nackdelar.

Kina blev fallstudie på grund av sina planer på att minska sitt beroende av kol och övergång, till viss del, till naturgas som ett sätt att förbättra luftkvaliteten. Författarna var intresserade av de bredare miljökonsekvenserna av detta drag, som har globala konsekvenser för en hållbar utveckling.

I dag, Kina står för mer än hälften av världens kolförbrukning. Naturgas - det renaste fossila bränslet - står för endast 6 procent av Kinas primära energiförbrukning, mot ett globalt genomsnitt på cirka 16 procent. Det globala genomsnittet har stadigt stigit med cirka 15 procent varje år sedan 2000.

För att förstå miljöeffekterna av en kol-till-naturgasbrytare, forskarna kombinerade en energiproduktion/användning livscykelanalys, som kartlägger en produkts liv från början till slut, med en integrerad miljökonsekvensbedömning.

För var och en av sex stora gaskällor, de undersökte effekterna av att ersätta kol med en fast mängd extra naturgas på resulterande förbättringar av luftkvaliteten, koldioxidreducering, och vattenspänning i hela Kina.

Gaskällorna valdes utifrån regeringens och industriella planer för 2020 och inkluderade konventionell gas, syntetisk naturgas, skiffergas, importerad flytande naturgas, importerad östra Rysslands gas, och importerad gas i Centralasien.

Forskarna identifierade luft, kol, och vatten som deras ”miljömål” på grund av det globala och nationella intresset för dessa områden. Också, samtidig undersökning av dessa tre områden kan hjälpa till att undvika allvarliga, oavsiktliga miljökonsekvenser.

Forskarna fann att, med undantag för kolbaserad syntetisk naturgas, att ersätta kol med naturgas har i allmänhet fördelar för luftkvaliteten, koldioxidreducering, och vattenspänning.

Beroende på gaskälltyp och hur den kommer att användas, byte från kol till gaskällor (andra än syntetisk naturgas) leder till betydande minskning av koldioxidutsläpp samt minskad vattenanvändning. Minskningar av 60-120 miljoner ton CO2 kunde ses, vilket motsvarar den nationella totala koldioxidutsläppen i Filippinerna. När det gäller vatten, minskning med 20 till 60 miljoner kubikmeter är möjlig när kol ersätts med 30 miljarder kubikmeter gas.

Men kolbaserad syntetisk naturgas är en annan historia. Syntetisk naturgas ökar koldioxidutsläppen och vattenförbrukningen i Kinas nordvästra provinser, som redan lider av höga koldioxidutsläpp per capita och allvarlig vattenbrist.

"Viktigt, eftersom regionerna med hög luftförorening inte överlappar regioner med hög vattenspänning, och substitution inom olika sektorer medför olika nivåer av luftkvalitet och vattenpåverkan, det finns avvägningar i omfattningen av luftkvalitet och vattenförbättringar, "Sa Qin.

Övergripande, gaskällan påverkar luftkvaliteten, kol, och vatten på olika sätt beroende på hur det används.

"Våra resultat visar varför det är viktigt att förstå de underliggande luft-kol-vatten-synergierna och avvägningarna så att Kina, liksom andra utvecklingsländer, kan korrekt utforma övergångsvägar för ren energi enligt deras lokala miljöprioriteringar, "Sa Qin.

"Utvecklingen av nya energisystem ger en möjlighet att samtidigt minska flera miljöpåverkan inklusive inhemsk luftförorening, lokal vattenbrist, och globala klimatförändringar, "Sa Mauzerall." I slutändan, en fullständig övergång från koldioxidbaserade bränslen kommer att vara nödvändig för att hantera klimatförändringarna. I annan forskning har vi funnit att förnybar energi ger de största medfördelarna för luftkvalitet, koldioxidreducering, och minskad vattenförbrukning av alla kända energikällor. "

Pappret, "Luftkvalitet-kol-vatten-synergier och avvägningar i Kinas naturgasindustri, "visades först online den 14 september Naturens hållbarhet .