Tidigare den här månaden, President Biden uppmanade andra länder att gå med i USA och Europeiska unionen i ett åtagande att minska metanutsläppen. Två nya Stanford-ledda studier skulle kunna hjälpa till att bana väg genom att lägga ut en plan för samordning av forskning om teknik för borttagning av metan, och modellering av hur tillvägagångssättet skulle kunna ha en överdimensionerad effekt på att minska framtida topptemperaturer.

Analyserna, publicerad 27 september in Philosophical Transactions of the Royal Society A , avslöja att om man tar bort omkring tre år av människoorsakade utsläpp av den potenta växthusgasen skulle den globala yttemperaturen sänkas med ungefär 0,21 grader Celsius samtidigt som ozonnivåerna minskar tillräckligt för att förhindra ungefär 50, 000 för tidiga dödsfall årligen. Resultaten öppnar dörren för direkta jämförelser med koldioxidavlägsnande – ett tillvägagångssätt som har fått betydligt mer forskning och investeringar – och kan bidra till att forma nationell och internationell klimatpolitik i framtiden.

"Tiden är mogen att investera i teknik för borttagning av metan, sa Rob Jackson, huvudförfattare på det nya forskningsagendanpapperet och seniorförfattare på modellstudien. Jackson är Michelle och Kevin Douglas provostial professor i energi och miljö vid Stanfords School of Earth, Energi- och miljövetenskap.

Fallet för borttagning av metan

Den relativa koncentrationen av metan har vuxit mer än dubbelt så snabbt som den av koldioxid sedan början av den industriella revolutionen. Att ta bort metan från atmosfären kan sänka temperaturerna ännu snabbare än enbart koldioxidavlägsnande eftersom metan är 81 gånger mer potent när det gäller att värma upp klimatet under de första 20 åren efter dess utsläpp, och cirka 27 gånger mer potent under ett sekel. Avlägsnande av metan förbättrar också luftkvaliteten genom att minska koncentrationen av troposfäriskt ozon, exponering som orsakar uppskattningsvis en miljon för tidiga dödsfall årligen i världen på grund av luftvägssjukdomar.

Till skillnad från koldioxid, Huvuddelen av metanutsläppen är mänskligt drivna. De primära bovarna inkluderar jordbrukskällor som boskap, som avger metan i andan och gödsel, och risfält, som släpper ut metan vid översvämning. Avfallshantering och utvinning av fossila bränslen bidrar också med betydande utsläpp. Naturliga källor till metan, inklusive jordmikrober i våtmarker, står för de återstående 40 procenten av de globala metanutsläppen. De komplicerar bilden ytterligare eftersom vissa av dem, som att tina permafrost, förväntas öka när planeten värms upp.

Även om utvecklingen av teknik för borttagning av metan inte kommer att bli lätt, de potentiella ekonomiska belöningarna är stora. Om marknadspriserna för koldioxidkompensationer stiger till 100 USD eller mer per ton detta århundrade, som förutsägs av de flesta relevanta bedömningsmodeller, varje ton metan som tas bort från atmosfären kan då vara värt mer än $2, 700.

Föreställer sig effekterna av borttagning av metan

Modelleringsstudien använder en ny modell som utvecklats av Storbritanniens nationella vädertjänst (känd som UK Met Office) för att undersöka metanavlägsnandets potentiella effekter samtidigt som den tar hänsyn till dess kortare livslängd än koldioxid – en nyckelfaktor eftersom en del av den borttagna metanen skulle ha försvann i alla fall. Forskarna skapade en uppsättning scenarier genom att variera antingen mängden borttagen eller tidpunkten för borttagning för att generalisera sina resultat över ett brett spektrum av realistiska framtida utsläppsvägar.

Under ett scenario med höga utsläpp, analysen visade att en minskning med 40 procent av de globala metanutsläppen till 2050 skulle leda till en temperatursänkning på cirka 0,4 grader Celsius till 2050. Under ett scenario med låga utsläpp där temperaturen toppar under 2000-talet, Metanavlägsnande av samma storlek skulle kunna minska topptemperaturen med upp till 1 grad Celsius.

"Denna nya modell tillåter oss att bättre förstå hur metanavlägsnande förändrar uppvärmningen på global skala och luftkvaliteten på mänsklig skala, " sa modellstudiens huvudförfattare och forskningsagendans medförfattare Sam Abernethy, en Ph.D. student i tillämpad fysik som arbetar i Jacksons labb.

Från forskning till utveckling

Vägen till att uppnå dessa klimat- och luftkvalitetsförbättringar är fortfarande oklar. För att få det i fokus, forskningsagendadokumentet jämför och kontrasterar aspekter av koldioxid- och metanavlägsnande, beskriver en rad tekniker för borttagning av metan och skisserar ett ramverk för att samordna och påskynda uppskalningen. Ramverket skulle hjälpa till att underlätta mer exakt analys av metanavlägsnande faktorer, allt från platsspecifika simuleringar till potentiella interaktioner med andra metoder för att minska klimatförändringar.

Metan är utmanande att fånga från luft eftersom dess koncentration är så låg, men spirande teknologier – som en klass av kristallina material som kallas zeoliter som kan suga upp gasen – håller löftet om en lösning, enligt forskarna. De argumenterar för ökad forskning om dessa teknologiers kostnader, effektivitet, skalning och energibehov, potentiella sociala hinder för utplacering, samfördelar och eventuella negativa biprodukter.

"Koldioxidavlägsnande har fått miljarder dollar i investeringar, med dussintals företag bildade, ", sa Jackson. "Vi behöver liknande åtaganden för borttagning av metan."