Om een ​​substantiële toename van waterschaarste te voorkomen, biomassaplantages voor energieproductie hebben behoefte aan duurzaam waterbeheer, blijkt uit een nieuwe studie. Bio-energie wordt vaak beschouwd als een van de opties om broeikasgassen te verminderen voor het behalen van de klimaatdoelstellingen van Parijs, vooral in combinatie met het afvangen van de CO ₂ uit biomassacentrales en deze ondergronds op te slaan. Maar het kweken van grootschalige bio-energieplantages wereldwijd vereist niet alleen land, maar ook aanzienlijke hoeveelheden zoet water voor irrigatie - wat in strijd kan zijn met het respecteren van de planetaire grenzen van de aarde. Wetenschappers hebben nu in hun tot nu toe meest gedetailleerde computersimulaties berekend hoeveel extra waterstress zou kunnen leiden voor mensen wereldwijd in een scenario van conventionele irrigatie en een scenario van duurzaam zoetwatergebruik.

"Irrigatie van toekomstige biomassaplantages voor energieproductie zonder duurzaam waterbeheer, gecombineerd met bevolkingsgroei, zou tegen het einde van de eeuw zowel het mondiale areaal als het aantal mensen met ernstige waterstress kunnen verdubbelen, volgens onze computersimulaties, ", zegt hoofdauteur Fabian Stenzel van het Potsdam Institute for Climate Impact Research (PIK), die het onderzoeksidee ontwikkelde in het Young Scientists Summer Program van het International Institute for Applied Systems Analysis (IIASA). "Echter, duurzaam waterbeheer zou de extra waterstress bijna kunnen halveren in vergelijking met een ander geanalyseerd scenario van sterke klimaatverandering die niet wordt beperkt door de productie van bio-energie."

Zowel politieke regulering als verbeteringen op de boerderij nodig

"Duurzaam waterbeheer betekent zowel politieke regulering - zoals prijsstelling of watertoewijzingsschema's - om de hoeveelheden water uit rivieren te verminderen, als verbeteringen op de boerderij om efficiënter gebruik te maken van het water, ", zegt co-auteur Sylvia Tramberend van IIASA. Dit kunnen reservoirs zijn voor het opvangen van regenwater of mulchen om verdamping te verminderen. "Bovendien, duurzaam waterbeheer omvat het behoud van betrouwbare rivierstromen om te zorgen voor ongestoorde ecosystemen in en langs rivieren. Stroomopwaarts en stroomafwaarts rivierbeheer kan in feite internationale samenwerking vereisen die meer grensoverschrijdend rivierbeheer vereist, evenals tussen verschillende watergebruikers - dat is de uitdaging die voor ons ligt voor geïntegreerd waterbeheer."

Grotendeels regelrechte opwarming van de aarde samen met bevolkingsgroei zou het aantal mensen onder waterstress in de simulaties met ongeveer 80% doen toenemen. Verbeterd gebruik van bio-energie met koolstofafvang en -opslag zou de klimaatverandering kunnen beperken:wanneer planten groeien, ze nemen CO . op ₂ uit de lucht en bouw het in hun koffers, takjes en bladeren. Als deze biomassa wordt verbrand in elektriciteitscentrales en de CO ₂ wordt opgevangen uit de uitlaten en ondergronds opgeslagen (afvang en opslag van koolstof, kortweg CCS), dit kan uiteindelijk helpen de hoeveelheid broeikasgassen in onze atmosfeer te verminderen - wetenschappers noemen dit 'negatieve emissies'.

In veel scenario's, deze worden als noodzakelijk beschouwd om ambitieuze doelstellingen voor klimaatmitigatie te halen als de directe emissiereducties te traag verlopen, en om de resterende uitstoot van broeikasgassen die moeilijk of onmogelijk te verminderen zijn, in evenwicht te brengen, bijvoorbeeld potentieel in de luchtvaart, bepaalde soorten industrie of in de veehouderij.

Waterschaarste blijft een enorme uitdaging

"Volgens bestaande scenario's, biomassaplantages zouden tot 6 miljoen vierkante kilometer kunnen toenemen als de opwarming van de aarde tegen het einde van de eeuw tot 1,5 graad Celsius moet worden beperkt, de ambitieuzere van de twee temperatuurdoelstellingen van de Overeenkomst van Parijs, ", zegt co-auteur Dieter Gerten van PIK. "We gebruiken deze scenario-invoer om simulaties uit te voeren in ons wereldwijde vegetatie- en waterbalansmodel met hoge resolutie om de gevolgen voor zoetwater te onderzoeken. Hoewel substantiële irrigatie impliceerde in een bio-energie plus CCS-scenario, inclusief bevolkingsgroei, suggereert een toename van 100% van het aantal mensen met waterstress, door het te combineren met duurzaam waterbeheer daalt het aantal naar 60%. Dit, natuurlijk, is nog steeds een stijging, dus er liggen uitdagende compromissen op tafel."

Regio's die nu al te kampen hebben met waterstress, zouden het zwaarst worden getroffen in het klimaatveranderingsscenario, zoals de Middellandse Zee, het Midden-Oosten, noordoosten van China, Zuid-Oost en Zuid-West-Afrika. In het scenario bio-energie plus CCS zonder duurzaam waterbeheer, hoge waterstress strekt zich uit tot sommige anders onaangetaste regio's, zoals het oosten van Brazilië en grote delen van Sub-Sahara Afrika. Hier, In het geanalyseerde scenario wordt uitgegaan van grote biomassaplantages die irrigatie nodig hebben.

Er moet rekening worden gehouden met duurzame ontwikkelingsdoelen en planetaire grenzen

Klimaatmitigatie is een van de Sustainable Development Goals (SDG's) die de wereld heeft afgesproken te bereiken. De nexus water-energie-milieu die in dit onderzoek is bestudeerd, benadrukt dat bij wegen naar duurzaamheid rekening moet worden gehouden met alle betrokken SDG's.

"De cijfers laten zien dat hoe dan ook, duurzaam waterbeheer is een uitdaging die dringend moet worden aangepakt, " zegt co-auteur Wolfgang Lucht, hoofd van de onderzoeksafdeling van PIK's Earth System Analysis. "Deze nieuwe studie bevestigt dat maatregelen die momenteel worden overwogen om ons klimaat te stabiliseren, in dit geval bio-energie plus CCS, moeten rekening houden met een aantal andere dimensies van ons aardsysteem - waterkringlopen zijn daar een van. Risico's en afwegingen moeten zorgvuldig worden overwogen voordat een grootschalig beleid wordt gelanceerd om biomassamarkten en -infrastructuur tot stand te brengen. Het concept van Planetaire Grenzen beschouwt het hele systeem van de aarde, inclusief maar niet beperkt tot klimaat. Vooral de integriteit van onze biosfeer moet worden erkend om een ​​veilige operatieruimte voor de mensheid te beschermen."