На конференции ООН по изменению климата (COP29), проходившей в ноябре 2024 года в Баку (Азербайджан), где принимал участие Президент страны Касым-Жомарт Токаев и более 80 глав государств, мировое сообщество вновь заговорило о создании единого глобального углеродного рынка. Этот механизм должен был стать не только экономическим инструментом стимулирования низкоуглеродных проектов, но и практичес­кой реализацией научно-исследовательских программ по изменению климата. Целью международных климатических соглашений является снижение выбросов парниковых газов, накопление которых в атмосфере приводит к росту средней температуры и глобальному изменению климата.

Углеродный рынок – это экономический механизм привлечения инвестиций в реализацию проектов снижения выбросов парниковых газов или проектов их поглощения. Как показывают модели IPCC (Межправительственная группа экспертов по изменению климата), достижение целей Парижского соглашения невозможно без экономической оценки стоимости снижения выбросов углекислого газа.

Данные модели основаны на комплексном анализе климатических систем, включающем прогнозирование глобального потепления, анализ углеродных потоков и экономическое моделирование последствий изменения климата. Основными компонентами являются: сценарии выбросов, климатические конфигурации, оценка социально-экономических последствий, стратегии снижения выбросов.

Глобальная проблема изменения климата может быть решена только за счёт широкомасштабных научных исследований. На сегодняшний день Национальная инженерная академия РК, объединяющая авторитетную научно-инженерную общественность страны, состоящая из более 380 академиков и членов-корреспондентов, крупных специалистов производства, инженеров и более 15 отраслевых НИИ и 17 филиалов во всех областях Казахстана, готова принять этот вызов и предлагать свои решения согласно климатической повестке дня Казахстана в целях достижения углеродной нейтральности к 2060 году. Как мы понимаем, учёным необходимо предлагать конкретные производственные задачи, которые представлены в виде хакатонов Министерством науки и высшего образования. Здесь хочу особо отметить, что их не надо придумывать, они уже сформированы Министерством экологии и природных ресурсов и конкретизированы на законодательной основе, согласно принятому Экологическому кодексу РК, по результатам проведенных комплексных технологических аудитов для промышленных предприятий в целях их перевода на принципы «наилучшие доступные техники» (НДТ).

Эту работу в течение шести лет уже ведёт Международный центр зелёных технологий и инвестиционных проектов и имеет конкретные производственные задачи для более ста крупных промышленных предприятий, которые готовятся к переходу на НДТ.

Что нам даст такой переход? Прежде всего это позволит существенно сократить не только эмиссию загрязняющих веществ, но и выбросы парниковых газов. При переходе на НДТ в теплоэнергетической отрасли прог­нозируется снижение эмиссий на 700 тыс. тонн в год, в горно-металлургическом секторе – на 150 тыс. тонн, а в нефтегазовой отрасли – на 70 тыс. тонн. Ожидается, что общий объём сок­ращения выбросов составит порядка 60% и это приблизит Казахстан к экологическим стандартам ОЭСР (группа развитых демократических стран с либеральной экономикой).

На сегодняшний день Международным центром зелёных технологий и инвестиционных проектов разработаны 16 справочников, и они утверждены Правительством Казахстана в следующих отраслях промышленности: химической, строительных материалов, чёрной и цветной металлургии, добыче железа, цветных и драгоценных металлов, угля и углеводородов и электроэнергетике.

Справочники НДТ были разработаны на базе комплексного технологического аудита основных предприятий промышленности с учетом международного опыта и лучших мировых прак­тик. Они являются важным инструментом модернизации отечественной промышленнос­ти и содержат задачи, решение которых требует реализации научно-технических программ и проведения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР). Таким образом, уже определены конкретные направления для целевого и грантового финансирования науч­ных исследований в области охраны окружающей среды и климата. Пришло время определить роль науки в решении столь важной стратегической задачи государства в формировании новой экологической политики, реализующей цели по достижению углеродной нейтральности.

Внедрение проектов снижения выбросов и результатов НИОКР должно стимулироваться экономическими механизмами, такими как углеродный рынок или создание специального Углеродного фонда. Однако если представим реальную картину по формированию углеродного рынка Казахстана, то мы увидим, что имеются проблемы, которые требуют проведения целенаправленных реформ.

Например, на внутреннем углеродном рынке Казахстана государством поддерживается относительно низкий уровень стоимости углеродной единицы (тонны CO2), так как ряд ключевых предприятий для промышленности и социального сектора (в основном ТЭЦ) существенно превышает или может превысить установленный объём выбросов углекислого газа. При высоком уровне цены углеродной единицы возникнет существенная финансовая нагрузка на предприятия, что может создать риск их банкротства.

При этом низкий уровень цены углеродной единицы на углеродном рынке не стимулирует проекты по снижению выбросов парниковых газов, так как инвестиции в них значительны. Желательный уровень цены углеродной единицы для эффективного стимулирования низкоуглеродных проектов составляет от 20 долл.⁄т CO2.

Необходимо отметить, что сис­тема регулирования выбросов на предприятиях, подпадающих под углеродное регулирование, не учитывает проекты, которые приводят к косвенному снижению выбросов за счёт сбережения электроэнергии и тепла (от внешних источников), а также проекты снижения выбросов метана, закиси азота и т. д.

Для стимулирования реализации низкоуглеродных проек­тов, кроме регулирования и прогнозирования цены, необходимо разрешить реализацию низкоуглеродных проектов на регулируемых установках и провес­ти науч­но-исследовательские работы, чтобы сформировать перечень проектов в промышленности, которые дадут наи­больший эффект снижения выбросов; определить направления развития цифровизации и внед­рения систем искусственного интеллекта в промышленности и на транспорте для решения этой задачи. Результаты научных исследований могут быть оформлены в специальный документ о потенциале снижения выбросов парниковых газов в Казахстане для привлечения углеродных инвестиций и участия в международном рынке добровольных снижений выбросов.

Ниже приведен ряд направлений низкоуглеродных проектов, использование которых требует комплекса НИОКР. Например, в области космического мониторинга можно акцентировать внимание учёных на изучении эндогенных пожаров на угольных месторождениях, возникающих из-за самовозгорания угля при реакции пирита (FeS₂) с кислородом. Такие пожары могут приводить к выбросам до 200 тыс. тонн CO₂, а их своевременное тушение снижает эмиссии парниковых газов и предотвращает разрушение ландшафтов.

В энергетической сфере более 70% выбросов приходится на угольные котельные и ТЭЦ, где важна оптимизация горения топлива. Правильная подача воздуха и точный контроль содержания O₂ и CO2 в отходящих газах позволяют уменьшить недожог угля и снизить выбросы NOx. Современные методы включают анализ температуры пламени и применение нейросетей для трёхмерного моделирования процесса, что обеспечивает стабильное сгорание и сокращение расходов топлива.

Для энергосистемы Казахстана существенным вызовом становится прогнозирование генерации возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Отклонения от суточного графика повышают потребление топлива, поэтому необходима автоматизированная система прогнозирования выработки ВИЭ с учетом метео­данных и технологий ИИ. С 1 июля 2023 года в стране введена модель Единого закупщика электро­энергии, которая повышает прозрачность рынка и снижает спекуляции за счёт централизованных торгов. Дальнейшее развитие системы возможно с помощью многокритериальной оптимизации, учитывающей как экономические, так и экологические показатели.

Перспективным направлением для снижения концентрации CO₂ в атмосфере является усиление процессов химического выветривания горных пород (Enhanced Rock Weathering), при котором образуются карбонаты кальция. Ежегодно естест­венным путём из атмосферы выводится около 1,1 млрд тонн CO₂, и усиление этого процесса может стать эффективным механизмом долгосрочного связывания углерода.

Исследование горных пород и процессов их выветривания имеет важное значение для экологии, так как помогает разработать эффективные методы сокращения углекислого газа в атмосфере, способствует борьбе с глобальным потеплением.

Перечисленные проекты требуют научных исследований, совершенствования методик измерения и верификации выбросов, а также новых инструментов углеродного финансирования. Научно-инженерное сообщество Казахстана способно внести значимый вклад в реализацию Стратегии по достижению углеродной нейтральности, способствуя решению глобальных экологических задач.

В заключение хочу отметить, что в условиях нарастающего климатического кризиса нау­ка должна стать неотъемлемым элементом формирования углеродных механизмов, обеспечивая их прозрачность, надеж­ность и соответствие целям устойчивого развития.