För att undvika en avsevärd ökning av vattenbristen, biomassaplantager för energiproduktion behöver hållbar vattenförvaltning, visar en ny studie. Bioenergi anses ofta vara ett av alternativen för att minska växthusgaserna för att uppnå Paris klimatmål, speciellt om det kombineras med att fånga upp CO ₂ från biomassakraftverk och lagring av den under jord. Men att odla storskaliga bioenergiplantager över hela världen kräver inte bara mark, men också avsevärda mängder sötvatten för bevattning – vilket kan stå i strid med att respektera jordens planetära gränser. Forskare beräknade nu i sina hittills mest detaljerade datorsimuleringar hur mycket ytterligare vattenstress som skulle kunna resultera för människor över hela världen i ett scenario med konventionell bevattning och ett scenario med hållbar sötvattenanvändning.

"Bevattning av framtida biomassaplantager för energiproduktion utan hållbar vattenförvaltning, i kombination med befolkningsökning, skulle kunna fördubbla både det globala området och antalet människor som upplever allvarlig vattenstress i slutet av århundradet, enligt våra datorsimuleringar, " säger huvudförfattaren Fabian Stenzel från Potsdam Institute for Climate Impact Research (PIK) som utvecklade forskningsidén i Young Scientists Summer Program vid International Institute for Applied Systems Analysis (IIASA). "Men, Hållbar vattenförvaltning kan nästan halvera den ytterligare vattenstressen jämfört med ett annat analyserat scenario med kraftiga klimatförändringar som inte motverkas av bioenergiproduktion."

Både politisk reglering och förbättringar på gården behövs

"Hållbar vattenförvaltning innebär både politisk reglering - såsom prissättning eller vattentilldelningssystem - för att minska mängden vatten som tas från floder samt förbättringar på gården för att göra en mer effektiv användning av vattnet, " säger medförfattaren Sylvia Tramberend från IIASA. Detta kan inkludera cisterner för uppsamling av regnvatten eller mulching för att minska avdunstning. "Dessutom, hållbar vattenförvaltning inkluderar bevarandet av tillförlitliga flodflöden för att säkerställa ostörda ekosystem i och längs floder. Upp- och nedströms flodförvaltning kan faktiskt kräva internationellt samarbete som kräver mer gränsöverskridande flodförvaltning såväl som mellan olika vattenanvändare – det är utmaningen framför en integrerad vattenresursförvaltning."

I stort sett oförändrad global uppvärmning tillsammans med befolkningsökning skulle öka antalet människor under vattenstress med cirka 80 % i simuleringarna. Ökad användning av bioenergi med avskiljning och lagring av kol kan begränsa klimatförändringarna:När växter växer, de tar upp CO ₂ från luften och bygga in den i deras stam, kvistar och löv. Om denna biomassa förbränns i kraftverk och CO ₂ fångas upp från avgaserna och lagras under jord (kolavskiljning och lagring, kort sagt CCS), detta kan så småningom bidra till att minska mängden växthusgaser i vår atmosfär – forskare kallar detta "negativa utsläpp."

I många scenarier, dessa ses som nödvändiga för att uppfylla ambitiösa klimatbegränsningsmål om direkta utsläppsminskningar går för långsamt, och att balansera eventuella kvarvarande utsläpp av växthusgaser som är svåra eller omöjliga att minska, till exempel potentiellt inom flyget, vissa typer av industrier eller inom animalieproduktionen.

Vattenbrist är fortfarande en stor utmaning

"Enligt befintliga scenarier, biomassaplantager kan öka med upp till 6 miljoner kvadratkilometer om den globala uppvärmningen ska begränsas till 1,5 grader Celsius i slutet av seklet, den mer ambitiösa av de två temperaturmålen i Parisavtalet, " säger medförfattaren Dieter Gerten från PIK. "Vi använder dessa scenarioindata för att köra simuleringar i vår högupplösta globala vegetations- och vattenbalansmodell för att utforska sötvattenskonsekvenserna. Medan avsevärd bevattning implicerad i ett bioenergi plus CCS-scenario inklusive befolkningstillväxt antyder en 100 % ökning av antalet människor som utsätts för vattenstress, genom att kombinera det med hållbar vattenförvaltning minskar antalet till 60 %. Detta, självklart, är fortfarande en ökning, så utmanande kompromisser ligger på bordet."

Regioner som redan idag lider av vattenstress skulle drabbas mest av klimatförändringsscenariot, som Medelhavet, Mellanöstern, nordöstra Kina, Sydöstra och södra Västafrika. I scenariot bioenergi plus CCS utan hållbar vattenförvaltning, hög vattenstress sträcker sig till vissa annars opåverkade regioner, som öster om Brasilien och stora delar av Afrika söder om Sahara. Här, stora biomassaplantageområden i behov av bevattning antas i det analyserade scenariot.

Mål för hållbar utveckling och planetära gränser måste beaktas

Klimatbegränsning är ett av de hållbara utvecklingsmålen som världen har enats om att uppnå. Sambandet vatten-energi-miljö som studeras i denna forskning visar att vägar till hållbarhet måste beakta alla påverkade SDG.

"Siffrorna visar att hur som helst, hållbar vattenförvaltning är en utmaning som snarast måste lösas, säger medförfattaren Wolfgang Lucht, chef för PIK:s forskningsavdelning för jordsystemanalys. "Denna nya studie bekräftar att åtgärder som för närvarande övervägs för att stabilisera vårt klimat, i detta fall bioenergi plus CCS, måste ta hänsyn till ett antal ytterligare dimensioner av vårt jordsystem—vattenkretslopp är en av dem. Risker och avvägningar måste övervägas noggrant innan man lanserar storskalig politik som etablerar biomassamarknader och infrastruktur. Konceptet med planetära gränser betraktar hela jordsystemet, inklusive men inte begränsat till klimat. Särskilt integriteten hos vår biosfär måste erkännas för att skydda ett säkert verksamhetsområde för mänskligheten."