Toegewijd aan het aanpakken van de ernstige luchtvervuiling in het land, China probeert over te schakelen van steenkool naar aardgas en overweegt verschillende bronnen, inclusief binnenlandse en geïmporteerde gasopties, evenals het creëren van zijn eigen synthetisch gas uit steenkool.

Een team van onderzoekers onder leiding van Princeton University onderzocht de milieueffecten van de overgang van steenkool naar aardgas in China, onderzoek naar de gevolgen voor de luchtkwaliteit, koolstofbeperking, en waterstress tegen het jaar 2020.

De bevindingen, gepubliceerd in Natuur Duurzaamheid , waarschuwen dat het gebruik van op steenkool gebaseerd synthetisch aardgas, bekend onder de afkorting "SNG, " zou de CO2-uitstoot en de vraag naar water doen toenemen, vooral in regio's in China die al een hoge CO2-uitstoot per hoofd van de bevolking en waterschaarste hebben.

Over het algemeen vinden de onderzoekers dat een omschakeling van steenkool naar andere soorten aardgas inderdaad lucht produceert, koolstof, en voordelen van water bij methaanlekkage, een krachtig broeikasgas, wordt goed gecontroleerd. Echter, er zijn compromissen als het gaat om de mate van verbetering van de luchtkwaliteit en waterschaarste - afhankelijk van in welke sector het aardgas wordt gebruikt ter vervanging van steenkool en waar die vervanging plaatsvindt.

Het artikel is een van de eersten die de interacties tussen luchtkwaliteit, koolstof uitstoot, en watergebruik bij zowel de productie als het verbruik van energie. Het document benadrukt de noodzaak van een geïntegreerde, strategische aanpak bij het hervormen van energiesystemen.

"Het beoordelen van de luchtkwaliteit, koolstof uitstoot, en de gevolgen van waterschaarste in lokale, regionaal, en wereldwijd niveau is cruciaal om potentiële nevenvoordelen te benutten en onbedoelde gevolgen te vermijden, " zei studie eerste auteur Yue Qin, die het onderzoek uitvoerde als promovendus aan Princeton University. Ze is nu een postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Californië, Irvine.

"Hoewel er veel discussie is over de noodzaak van een transitie naar een schone energievoorziening, in welke sector de schone energie wordt gebruikt en wat deze verdringt, is ook van cruciaal belang bij het bepalen van de luchtkwaliteit, koolstof, en nevenvoordelen van water, " zei hoofdonderzoeker Denise L. Mauzerall, hoogleraar civiele en milieutechniek en openbare en internationale zaken aan de Woodrow Wilson School of Public and International Affairs van Princeton University en de School of Applied Science and Engineering. "Terwijl de krant zich richt op China, zijn algemene conclusies zijn breed toepasbaar."

Studie co-auteurs waren Wei Peng, die het onderzoek deed aan de Princeton University en nu aan de Harvard University werkt; Lena Ho?glund-Isaksson, Edward Byers, en Fabian Wagner, allemaal van het International Institute for Applied Systems Analysis; en Kuishuang Feng, gevestigd aan de Universiteit van Maryland.

De onderzoekers wilden de relatie tussen de energie-industrie en de effecten ervan op de luchtkwaliteit analyseren, koolstof, en water. Deze milieukwesties worden vaak individueel aangepakt, maar de energiesector beïnvloedt elk van deze gebieden op verschillende manieren en het energiebeleid kan zowel voordelen als nadelen opleveren.

China werd de case study vanwege zijn plannen om zijn afhankelijkheid van kolen en transitie te verminderen, gedeeltelijk, op aardgas als een manier om de luchtkwaliteit te verbeteren. De auteurs waren geïnteresseerd in de bredere milieu-implicaties van deze stap, die wereldwijde gevolgen heeft voor duurzame ontwikkeling.

Vandaag, China is goed voor meer dan de helft van het wereldwijde kolenverbruik. Aardgas, de schoonste fossiele brandstof, is goed voor slechts 6 procent van het primaire energieverbruik van China. tegen een wereldwijd gemiddelde van ongeveer 16 procent. Het wereldwijde gemiddelde is sinds 2000 elk jaar met ongeveer 15 procent gestegen.

Om de milieueffecten van een omschakeling van steenkool naar aardgas te begrijpen, de onderzoekers combineerden een levenscyclusanalyse van energieproductie/gebruik, die het leven van een product van begin tot eind in kaart brengt, met een geïntegreerde milieueffectrapportage.

Voor elk van de zes belangrijkste gasbronnen, zij onderzochten de effecten van het vervangen van steenkool door een vaste hoeveelheid extra aardgas op de resulterende verbeteringen van de luchtkwaliteit, koolstofbeperking, en waterstress in heel China.

De gasbronnen zijn gekozen op basis van plannen van de overheid en de industrie voor 2020 en omvatten conventioneel gas, synthetisch aardgas, schaliegas, ingevoerd vloeibaar aardgas, geïmporteerd gas uit Oost-Rusland, en geïmporteerd Centraal-Azië gas.

De onderzoekers identificeerden lucht, koolstof, en water als hun "milieudoelen" vanwege het wereldwijde en nationale belang in deze gebieden. Ook, het gelijktijdige onderzoek van deze drie gebieden zou kunnen helpen ernstige, onbedoelde gevolgen voor het milieu.

De onderzoekers vonden dat, behalve voor op steenkool gebaseerd synthetisch aardgas, het vervangen van kolen door aardgas heeft over het algemeen voordelen voor de luchtkwaliteit, koolstofbeperking, en waterstress.

Afhankelijk van het type gasbron en hoe het zal worden gebruikt, het overschakelen van steenkool naar gasbronnen (anders dan synthetisch aardgas) leidt tot aanzienlijke CO2-emissiereducties en vermindering van het watergebruik. Er waren reducties van 60-120 miljoen ton CO2 te zien, wat overeenkomt met het nationale totaal aan CO2-emissies in de Filippijnen. Op het gebied van water, reducties van 20 tot 60 miljoen kubieke meter zijn mogelijk door 30 miljard kubieke meter gas te vervangen door steenkool.

Maar op steenkool gebaseerd synthetisch aardgas is een ander verhaal. Synthetisch aardgas verhoogt de CO2-uitstoot en het waterverbruik in de noordwestelijke provincies van China, die al te lijden hebben onder hoge koolstofemissies per hoofd van de bevolking en ernstige waterschaarste.

"Belangrijk, aangezien de regio's met een hoge luchtvervuiling niet overlappen met regio's met een hoge waterstress, en vervanging in verschillende sectoren leiden tot verschillende niveaus van luchtkwaliteit en watereffecten, er zijn compromissen in de omvang van de luchtkwaliteit en waterverbeteringen, ' zei Qin.

Algemeen, de gasbron beïnvloedt de luchtkwaliteit, koolstof, en water op verschillende manieren, afhankelijk van hoe het wordt gebruikt.

"Onze bevindingen laten zien waarom het van cruciaal belang is om de onderliggende lucht-koolstof-watersynergieën en compromissen te begrijpen, zodat China, evenals andere ontwikkelingslanden, kunnen transitiepaden voor schone energie goed ontwerpen in overeenstemming met hun lokale milieuprioriteiten, ' zei Qin.

"De ontwikkeling van nieuwe energiesystemen biedt de mogelijkheid om tegelijkertijd meerdere milieueffecten te verminderen, waaronder binnenlandse luchtvervuiling, lokale waterschaarste, en wereldwijde klimaatverandering, ' zei Mauzerall. 'Uiteindelijk, een volledige overgang van op koolstof gebaseerde brandstoffen zal nodig zijn om de klimaatverandering aan te pakken. In ander onderzoek hebben we vastgesteld dat hernieuwbare energie de grootste nevenvoordelen biedt voor de luchtkwaliteit, koolstofbeperking, en verminderd waterverbruik van alle bekende energiebronnen."

De krant, "Luchtkwaliteit-koolstof-watersynergieën en compromissen in de Chinese aardgasindustrie, " verscheen voor het eerst online op 14 september in Natuur Duurzaamheid .