Potent klimagass

Vi hører mest om CO₂. Men for å begrense temperaturstigningen, må også utslipp av metan (CH₄) reduseres kraftig. Den gode nyhet er at mye av det kan skje til lave eller uten kostnader, skriver Hans Martin Seip. Derimot er han skeptisk til hydrogen fra metan, slik Norge ønsker å satse på. Det kan skape like store problemer som det løser.

Metan i atmosfæren

Ifølge en rapport fra International Energy Agency (IEA) (Overview – Global Methane Tracker 2022 – Analysis – IEA) har metan stått for omtrent 30 % av oppvarmingen fra førindustriell tid. Som figuren viser, økte konsentrasjonen i atmosfæren fra begynnelsen av 1980-tallet og til omtrent år 2000. Så var det lite endring noen år, før konsentrasjonen igjen begynte å stige. Økningen fra 2020 til 2021 var sannsynligvis den raskeste i hele perioden. Konsentrasjonen er nå omtrent 162 % over den førindustrielle verdien.

Egenskaper

Metan har helt andre egenskaper enn CO₂. Mens utslipp av CO₂ til atmosfæren påvirker konsentrasjonen i hundrevis av år, forsvinner det meste av metanen på to-tre tiår. Det gjør sammenlikningen mellom virkningen av de to stoffene vanskelig. Det har vært vanlig å benytte såkalte «Global Warming Potentials», GWP, som angir virkningen på temperaturen over en viss tidsperiode i forhold til den tilsvarende mengde CO₂. Oftest benyttes 20 eller 100 år (GWP₂₀, GWP₁₀₀). For metan er verdiene omtrent 85 og 34 (ofte benyttes en eldre verdi på 25). Ved bruk av 100års tidshorisont, blir virkningen av endringer i metanutslipp de første 20 – 30 år, sterkt undervurdert.

Kilder til metanutslipp

Metan har mange kilder, både naturlige og menneskeskapte. De viktigste naturlige er våtmarksområder og ferskvann. De viktigste antropogene er fossilindustrien inkludert kullgruver, drøvtyggere (de raper metan), søppeldeponier og avfall, samt risdyrking. Spesielt de naturlige utslippene er usikre. Utslipp fra fossilindustrien har ofte vært underrapportert. Utslippstall finnes i den nevnte IEA-rapporten.

Flere undersøkelser har kommet til at økningen i konsentrasjonen etter 2007 sannsynligvis er knyttet til økte utslipp fra våtmarker og akvatiske miljøer. Men en studie fra Cornell University, USA, kom til at utslipp fra produksjon av skifergass spilte en betydelig rolle.

I fremtiden kan tining av permafrost føre til utslipp av både metan og CO₂. Det er usikkert hvor store disse blir, men hvis oppvarmingen blir stor, kan de bli dramatiske.

Figur 2 viser totale metanutslipp (stolper) og utslipp per energienhet (sirkler) for utvalgte olje- og gassprodusenter i 2021. Russland og USA har størst utslipp, mens Norge kommer best ut. Estimatene er forbundet med betydelig usikkerhet, blant annet fordi utslippene fordeler seg svært ujevnt, mye kan komme i korte perioder. Metan vil også lekke ut under transport og bruk. Det er anslått at dersom omtrent 3 % lekker ut, er klimavirkningen av metan ikke mindre enn kull i 20års perspektiv.

Tiltak for å begrense metanutslipp

En nylig analyse i det kjente tidsskriftet «Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS», viste klart at for å begrense oppvarmingen både på kort og lang sikt, er det nødvendig å redusere utslipp både av kortlivede klimagasser, hvorav metan er viktigst, og CO₂.

I forbindelse med klimamøtet COP26 i Glasgow høsten 2021 ble det lansert en avtale om å redusere metanutslippene med 30 % fra 2020 til 2030. Nå har 113 land undertegnet avtalen (Homepage | Global Methane Pledge). Ser vi på totale menneskeskapte utslipp av metan, er de størst i Kina, India, USA, Russland og Brasil. Av disse har bare USA og Brasil undertegnet metanavtalen. Kina har imidlertid inngått en samarbeidsavtale med USA om å redusere klimautslipp.

Det er lettest å redusere utslippene av metan fra fossil energi. IPCC, AR6 WGIII anslår at 50–80 % av metanutslipp knyttet til produksjon, transport og bruk av fossilt brensel kan fjernes for mindre enn USD50 per tonn CO₂-ekvivalenter). Utslipp fra avfall og deponier bør det også være mulig å redusere. Utslipp fra landbruk er nok vanskeligere, men redusert kjøttproduksjon vil hjelpe. Det har også vært utført vellykkete eksperimenter med fôrtilsetninger som reduserer metanutslipp fra drøvtyggere.

Et arbeid publisert i 2021 (Ocko et al. Acting rapidly to deploy readily available methane mitigation measures by sector can immediately slow global warming – IOPscience) anslo at metanutslippene fra olje og gass kunne reduseres med 50 % uten kostnader i 2030 sammenliknet med et scenario uten tiltak. Teknisk vil det være mulig å redusere utslippene med 85 %. For utslipp fra søppelfyllinger var de tilsvarende tall 16 % og 80 %, for husdyr 2 % og 30 % og for risdyrking 6 % og 50 %. Dersom de teknisk mulige tiltak gjennomføres, ble det beregnet at temperaturstigningen fram til 2100 ville reduseres med omtrent 0,5°C sammenliknet med utslipp uten nye tiltak.

Bruk av metan

Direkte bruk av naturgass (eller mer korrekt fossilgass) må reduseres. EU planlegger å gjøre dette, i første omgang for å redusere avhengigheten av russisk gass. Men etter 2030 tas det sikte på å redusere gass fra andre områder i alle fall i henhold til et nylig notat (SWD_2022_230_1_EN_autre_document_travail_service_part1_v3.pdf (europa.eu)) Tanken er å erstatte fossilgass med biometan og hydrogen. Nå lages nesten all hydrogen fra metan med store CO₂-utslipp. Gassprodusenter ønsker å kombinere dette med fangst og lagring av CO₂, såkalt blått hydrogen. Det er mange studier av bruk av blått hydrogen på utslipp av klimagasser. De fleste konkluderer med at dette kan være nyttig i en overgangsperiode, men enkelte er skeptiske. En betydelig miljøgevinst forutsetter minimale metanlekkasjer og svært effektiv CO₂-fangst og lagring. En annen mulighet er pyrolyse av metan slik at det dannes hydrogen og fast karbon. Oppvarmingen må være elektrisk. Dette omtales gjerne som turkis hydrogen. Siden det dannes fast karbon er det ikke CO₂-utslipp ved selve prosessen. Fast karbon kan anvendes til ulike formål. Det gjenstår imidlertid en del utviklingsarbeid før teknikken kan anvendes i stor målestokk.

DNV kom med en rapport (Hydrogen Forecast to 2050, DNV_Hydrogen_Report_2022_Highres_single1.pdf) i juni 2022. Der mener de at hydrogen globalt i 2050 bare vil utgjøre omtrent 5 % av verdens totale energiforsyning, mens en for å nå målene i Paris-avtalen burde opp i omtrent 15 %. Det meste av hydrogenproduksjonen vil i 2050 være ved elektrolyse (72 %), men en del av dette vil benytte elektrisitet fra nettet som delvis kan være basert på fossil energi, se figur 3. Ifølge DNVs analyse vil bare 28 % være basert på metan med karbonfangst og lagring, og andelen avtar mot slutten av perioden.

Bruk av hydrogen

Siden 1kg H2 ved standard temperatur og trykk har et volum på 11 m³, byr lagring og transport på utfordringer. Transporten er oftest i form av komprimert gass, som væske eller i rørledninger. Molekylene er svært små, så lekkasjer oppstår lett. Det vil påvirke atmosfæren, og kan også føre til eksplosjoner. En oversiktsartikkel fra 2022 hevder at det er nødvendig å forbedre materialene som benyttes for transport og lagring av hydrogen.

Det må også tas med i beregningene at utslipp av hydrogen i atmosfæren har en klimaeffekt ved at hydrogen reagerer med andre stoffer både i troposfæren og stratosfæren. Siden hydrogen har kort levetid er det særlig store effekter det første tiåret etter utslipp. En foreløpig publikasjon i Atmospheric Chemistry and Physics (ACPD – Climate consequences of hydrogen leakage (copernicus.org)) advarer mot å se bort fra klimaeffekten av hydrogen. De finner at ved en antakelse om 10 % hydrogenlekkasje (høyt, men ikke helt usannsynlig) vil klimaeffekten de første fem årene etter overgang fra fossil energi, være dobbelt så stor som om en hadde fortsatt som før, mens effekten over 100 år er redusert med 80 %. Antas en optimistisk lekkasje på bare 1 %, vil klimavirkningen over de første fem år være redusert med 80 %. Fortsatt er det imidlertid mye usikkert når det gjelder klimavirkningen av hydrogen.