Opcja atomowa

Zmiany klimatyczne są już nieodwracalne”. Współprzewodnicząca Międzyrządowego Panelu ds. Zmian Klimatu ONZ, Valérie ­Masson-Delmotte nie pozostawiała złudzeń podczas prezentacji ostatniego raportu grupy. „Oceany wchłonęły już tak wiele energii cieplnej, że nie ma powrotu”.

Raport, opublikowany 25 września, dotyczył stanu i przyszłości ziemskich oceanów i lodu. Niewesołej, bo jeśli nic się nie zmieni, do końca stulecia poziom mórz podniesie się o 110 cm, stopnieje 70 proc. „wiecznej zmarzliny”, a ekstremalne huragany i powodzie, które jeszcze niedawno uderzały raz na 100 lat, będą już za 30 lat wydarzeniem corocznym. Długa lista przewidywanych przez raport katastrof, pętli wzmacniających i punktów bez powrotu to ponura lektura. W atmosferze jest już tak wiele gazów cieplarnianych, że nawet gdybyśmy jutro ścięli nasze emisje CO2 do zera, temperatury rosłyby jeszcze przez około 40 lat i ustabilizowałyby się na nowym, wyższym poziomie.

Ale w teorii ten proces nie musi być nieodwracalny i nieunikniony. Być może da się go spowolnić, zatrzymać czy wręcz cofnąć, korzystając, paradoksalnie, z tego samego narzędzia, które go rozpoczęło – kreatywności naukowców, inżynierów i biznesmenów.

Prace koncepcyjne nad technologiami i technikami, które pozwoliłyby mitygować bądź cofać niektóre skutki lub przyczyny ocieplania klimatu, są w wielu przypadkach zaawansowane. W niektórych mieliśmy nawet praktyczne demonstracje ich skuteczności – choć prowadzone naturalnymi, a nie sztucznymi metodami. Propozycje przyjmują różne podejścia do problemu, które łącznie klasyfikowane są jako „geoinżynieria” czy „inżynieria klimatyczna” – i są istotnym elementem przygotowań do zwalczania klimatycznej katastrofy. W raporcie IPCC z 2018 r. autorzy poświęcili geoinżynierii wiele miejsca. Raport przyznawał, że techniki pozwalające na manipulację klimatem całej planety mogą mieć duże znaczenie, jeśli świat nie zdoła opanować na czas swojego węglowego nałogu.

Trzy drogi

Rozwiązania proponowane w ramach inżynierii klimatycznej można podzielić na trzy grupy. Pierwszą jest modyfikacja promieniowania słonecznego (ang. Solar Radiation Modification, SRM), czyli regulowanie tego, ile emitowanej przez Słońce energii dociera do naszej planety i ile z niej pozostaje w atmosferze i oceanach. Druga to rozmaite pomysły na wysysanie z atmosfery gazów cieplarnianych. Wreszcie trzecia to próby zarządzania klimatem na małym obszarze i powstrzymywania konkretnych klimatycznych kataklizmów za pomocą rozwiązań technologicznych.

Te ostatnie przybierają często monumentalne rozmiary. Jednym z takich projektów jest plan powstrzymania rozpadu lodowców spowijających Antarktydę. Opublikowany w ubiegłym roku w periodyku „The Cryosphere” projekt zakłada budowę ogromnych betonowych zapór bądź usypanie na dnie morza piaskowych wałów, które „zakotwiczyłyby” lodowce na lądzie lub przy brzegu i ochroniły je przed przyspieszonym roztapianiem przez obmywającą je ciepłą, oceaniczną wodę. To powinno drastycznie spowolnić proces ich topnienia. A to właśnie spływające do oceanu lądowe lodowce są główną przyczyną podnoszenia się jego poziomu. Naukowcy szacują, że stopienie się pokrywy lodowej zachodniej Antarktyki podniosłoby poziom globalnego oceanu o 3,4 m. Wschodniej – o 19 m. Najczarniejsze scenariusze przewidują, że może do tego dojść między 2200 a 2300 rokiem. Ale już w tym stuleciu obrona podtapianych wybrzeży, a zwłaszcza położonych na nich miast, będzie pochłaniała globalnie 12 do 71 mld dolarów rocznie.

Inne pomysły na ratowanie pokrywy lodowej zakładają budowę na Antarktydzie tysięcy stacji pomp, które kierowałyby rurociągami oceaniczną wodę w głąb zamarzniętego kontynentu, by odtwarzać lodowce szybciej, niż topnieją. Albo odtworzenie kry na Oceanie Arktycznym (która może latem zniknąć zupełnie jeszcze przed 2030 r.) przy pomocy boi wyposażonych w wiatraki i pompy, które, analogicznie, wydobywałyby wodę z głębin i rozlewały ją na powierzchni kry, pogrubiając ją. Problem w tym, że zamrażanie Antarktydy pochłonęłoby 7 proc. całej światowej produkcji energii, z kolei odtwarzanie lodu w Arktyce wymagałoby wysłania tam 10 milionów boi z wiatrakami.

Plastik na Saharze

Techniki SRM są prostsze. Wiemy, że są skuteczne. I część naukowców boi się ich niemal tak, jak samego ocieplenia.

Wszystkie zakładają ingerencję w proces, który leży u podstaw procesu ocieplania, ale i u podstaw tego, że nasza planeta w ogóle nadaje się do zamieszkania. Przechwytywania i odbijania energii słonecznej. W większości z nich chodzi o manipulowanie tzw. albedo naszej planety. Albedo to współczynnik, który mówi, jaka część promieniowania słonecznego jest odbijana z powrotem w kosmos, a jaka dostarcza energii (i ciepła) ziemskiej atmosferze. Dziś chmury, śnieg, lodowce czy po prostu jaśniejsze fragmenty powierzchni Ziemi odbijają około 30 proc. energii, jaka dociera do nas ze Słońca. Niewielkie nawet podniesienie tego współczynnika miałoby ogromny wpływ na proces ocieplania planety.

Można to osiągnąć na przykład pokrywając część powierzchni Ziemi odbijającymi światło słoneczne materiałami i promując budowę budynków o jasnych dachach. Pomijając jednak społeczne i środowiskowe konsekwencje pokrycia np. Sahary warstwą odbijającego światło plastiku, Royal Society obliczyło, że osłonięcie 1 proc. powierzchni planety materiałami zwiększającymi jej albedo kosztowałoby 300 mld dolarów rocznie.

O wiele tańsze byłoby sianie chmur. I tak to dziś robimy, choć na niewielką skalę. Naukowcy od kilkudziesięciu lat wiedzą, że charakterystyczne, podłużne chmury tworzą się na najbardziej uczęszczanych trasach żeglugowych. Powstają, bo cząsteczki wody skupiają się wokół drobin sadzy wyrzucanych przez frachtowce. Aby zwiększyć albedo planety, trzeba by jedynie wymusić na atmosferze zagęszczenie zachmurzenia. Albo przez rozsiewanie w stratosferze np. związków siarki, albo przez rozpylanie nad oceanami soli, która sprawiłaby, że oceaniczne chmury, dziś dość wątłe, stałyby się grubsze i jaśniejsze.

Wiemy, że ta metoda działa. Przekonaliśmy się o tym choćby w 1991 r., kiedy na skutek erupcji Mount Pinatubo na Filipinach do stratosfery trafiło 20 mln ton dwutlenku siarki. Na 24 miesiące temperatura Ziemi spadła – o pół stopnia. Mamy wszelkie techniczne środki, żeby ten efekt odtworzyć sztucznie, może nawet za skromną kwotę miliarda dolarów rocznie. I właśnie to niepokoi naukowców.

Doprawianie oceanu

O ile ta metoda pozwala na obniżenie temperatury i odsunięcie w czasie groźby megahuraganów czy apokaliptycznych powodzi, to nie robi nic w celu zlikwidowania zasadniczego problemu, czyli rosnącego stężenia CO2 w atmosferze. I nie chodzi tylko o to, że pożegnalibyśmy się z błękitem nieba, czy o to, że przerwanie geoinżynieryjnego programu doprowadziłoby do niemal natychmiastowego, skokowego rozgrzania atmosfery nawet o kilka stopni. Największym problemem nie jest nawet to że, według symulacji przedstawionych w marcowym „Nature Climate Change”, operacja doprowadziłaby do głębokich zmian w ziemskim cyklu wodnym, wpędzając niektóre obszary w permanentną suszę. Prawdziwy problem jest o wiele większy i o wiele bardziej pokrętny.

Dwutlenek węgla nie trafia wyłącznie do atmosfery. Rozpuszcza się także w oceanach. Reagując z wodą, tworzy cząsteczki kwasu węglowego – tego samego, który odpowiada za bąbelki w wodzie gazowanej. Rosnąca zawartość kwasu w oceanach siłą rzeczy zmienia ogólny poziom ich kwasowości, z katastrofalnymi skutkami dla żywych istot. Badania wykazały, że poziomy kwasowości przewidywane na rok 2100 mogą doprowadzić do całkowitego rozpuszczenia wapiennych muszli wielu bezkręgowców, zaburzając cały łańcuch pokarmowy i prowadząc do masowego wymierania morskich organizmów. Paleontolodzy uważają, że gwałtowny wzrost kwasowości oceanów towarzyszył – bądź był przyczyną – czterech z pięciu dotychczasowych wielkich wymierań. W tym największego, sprzed 250 mln lat, kiedy wymiecionych zostało 90 proc. gatunków morskich i 70 proc. lądowych.

W celu zwalczania tego procesu naukowcy proponują „doprawienie” oceanu milionami ton sproszkowanego wapnia, reagującego naturalnie z kwasem i neutralizującego go. Operacja kosztowałaby 40 mld dolarów rocznie i musiałaby trwać co najmniej stulecie. Nie mamy też sposobu na sprawdzenie zawczasu, jaki byłby wpływ takiej ingerencji na funkcjonowanie całego ekosystemu.

Na dziś, w ramach ograniczania skutków zakwaszania i podgrzewania oceanów, naukowcy próbują genetycznie modyfikować koralowce, by wyhodować odmiany bardziej odporne na zmieniające się warunki.

Bilion drzew

Jedynym sposobem na cofnięcie – a nie ograniczenie skutków – klimatycznej katastrofy jest trzecia grupa rozwiązań. Wychwytywanie z atmosfery i wyłączanie z obiegu powodujących ocieplenie związków węgla, czyli CO2 i metanu.

Można w tym celu sięgnąć po rozwiązania przemysłowe. Jeden z pomysłów zakłada np. zastępowanie tradycyjnych elektrowni generatorami na biomasę, które wychwytywałyby 100 procent emisji i tłoczyły je głęboko pod ziemię. Tam, na skutek reakcji chemicznych, dwutlenek węgla wychwycony z atmosfery najpierw przez składające się na biomasę rośliny byłby wiązany na tysiące lat w postaci skał.

Druga z proponowanych dróg zakłada wychwytywanie CO2 z atmosfery i przetwarzanie go na paliwo takie jak etanol. Syntetyczne paliwa wyeliminowałyby konieczność wydobywania z ziemi ropy i gazu i stworzyłyby obieg zamknięty. Zamiast pompować do atmosfery coraz więcej związków węgla, recyklingowalibyśmy je: z atmosfery do baku samochodu i z powrotem. Szkopuł w tym, że według szacunków usunięcie tą metodą jednej tony dwutlenku węgla z atmosfery kosztuje około 200 dolarów. W przyszłości pewnie będzie taniej, ale biorąc pod uwagę, że ludzkość emituje rocznie 37,1 mld ton CO2, trudno wyobrazić sobie, by ta technika miała okazać się zasadniczym rozwiązaniem problemu.

Co pozostawia nam metody naturalne. Prof. David King z Uniwersytetu Cambridge proponuje nawożenie oceanu przy pomocy sproszkowanego żelaza. To miałoby pobudzić wzrost lasów wodorostów na płytkich wodach. Rośliny, wychwytując dwutlenek węgla, pomogłyby też walczyć z procesem zakwaszania. Na głębszych wodach żelazo mogłoby doprowadzić do błyskawicznego rozwoju sinic. I tu pojawia się kolejny problem, bo chociaż te mikroorganizmy są niezwykle efektywne w usuwaniu CO2 z atmosfery, to równie efektywnie wysysają tlen z wody. Do tego, zamiast opadać na dno i tworzyć warstwę osadów wiążącą na stałe dwutlenek węgla, są zjadane – a wychwycony przez nie gaz szybko wraca do obiegu.

Pozostanie nam ostatnia broń. Lasy. W lipcu naukowcy ze szwajcarskiej politechniki ETH opublikowali raport, z którego wynika, że 1,7 mld hektarów powierzchni Ziemi nadaje się do natychmiastowego zalesienia. To nieużytki o powierzchni równej połączonej powierzchni USA i Chin. Łącznie mogłoby tam wyrosnąć 1,2 bilionów drzew. Po 50-100 latach drzewa mogłyby usunąć z atmosfery 200 mld ton związków węgla.

„Nasze szacunki pokazują, że ponowne zalesianie nie jest tylko jednym z wielu rozwiązań problemu zmian klimatycznych. Jest w przytłaczającym stopniu najlepszym – pisał kierujący badaniem prof. Tom Crowther. – Skala po prostu nie mieści mi się w głowie. Na początku sądziłem, że zalesianie okaże się jedną z 10 najlepszych metod, ale jest przytłaczająco potężniejsza niż wszystkie inne proponowane rozwiązania kryzysu klimatycznego. Jest dostępna dziś, najtańsza i pozwala zaangażować się każdemu z nas”.

Może okazać się, że przy całej naszej błyskotliwości i innowacyjności w obliczu największego kryzysu w dziejach naszej cywilizacji i tak musimy ponownie zwrócić się o pomoc do natury. ©

KLIMATYCZNE GADŻETY

Niektóre z proponowanych rozwiązań klimatycznych ­problemów wydają się, co prawda, zupełnie nierealne, ale są wspaniałym przykładem tego, jak kreatywni potrafimy być, kiedy trzeba rozwiązywać poważne problemy.

MASZYNKI DO LODU Zespół Farisa Rajaka Kotahatuhahy proponuje zbudowanie statków, które będą produkowały sztuczne góry lodowe, pobierając wodę z Oceanu Arktycznego, odsalając ją i formując sześciokątne lodowe bloki, które mogłyby potem zbijać się w większe lodowe połacie – i dzięki temu odbijać promienie słoneczne. Jest tylko jeden problem: prof. Andrew Shepherd z Uniwersytetu Leeds szacuje, że tylko po to, by odbudowywać arktyczną krę w takim tempie, w jakim topi się ona na skutek zmian klimatu, potrzebowalibyśmy 10 mln takich statków.

PARASOLKI Innym pomysłem na odbudowę arktycznego lodu jest wypuszczenie na Ocean Arktyczny floty ogromnych, pływających parasolek. Projekt amerykańskiego architekta Dereka Pirozziego zakłada, że cień rzucany przez ogromne kopuły pozwoliłby na odtworzenie pokrywy lodowej. One same jednocześnie produkowałyby energię odnawialną i mogłyby służyć jako ośrodki badawcze.

SZTUCZNA GÓRA W 2016 r. rząd Dubaju rozważał budowę sztucznego masywu górskiego, który zmieniłby cyrkulację powietrza w regionie tak, by na emirat zaczął regularnie padać upragniony deszcz. Rząd zapłacił nawet 400 tysięcy dolarów za opracowanie naukowe problemu zespołowi amerykańskiego Narodowego Centrum Badań Atmosferycznych.

KOSMICZNA SOCZEWKA Dlaczego nie ograniczyć ilości energii docierającej do nas z kosmosu u źródła? Już w 2004 r. fizyk i autor Gregory Benford obliczył, że soczewka Fresnela, umieszczona w tzw. punkcie L1, gdzie w uproszczeniu grawitacje Ziemi i Słońca znoszą się nawzajem, mogłaby zredukować energię docierającą do Ziemi o 0,5 do 1 proc. Koszt budowy i wystrzelenia soczewki, o średnicy – bagatela – tysiąca ­kilometrów i kilkumilimetrowej grubości, dość optymistycznie oszacował na 10 mld dol.

HOMOINŻYNIERIA

MATTHEW LIAO, filozof i dyrektor centrum bioetyki Uniwersytetu Nowojorskiego, uważa, że podchodzimy do problemu ze złej strony. W książce „The Next Step: Exponential Life” proponuje, by zamiast zmieniać Ziemię, zmienić nas samych – za pomocą genetycznych i biomedycznych modyfikacji. W opozycji do geoinżynierii można to nazwać (choć on sam tego słowa nie używa) homoinżynierią. Liao uważa, że mogłaby ona okazać się tańsza, łatwiejsza do zastosowania i bezpieczniejsza, bo korzystałaby wyłącznie z dobrze przebadanych i stosowanych już w innych celach rozwiązań. Podkreśla jednocześnie, że homoinżynieria musiałaby być oparta na całkowitej dobrowolności, być może wspartej zachętami takimi jak ulgi podatkowe. Wśród jego propozycji znajdziemy m.in.:

PLASTRY PRZECIWMIĘSNE. Około 18 proc. emisji gazów cieplarnianych to rezultat hodowli zwierząt na żywność. Jeśli utrzymają się obecne trendy, do 2070 r. te emisje mają się ­podwoić. Ale choć świadomość związku hodowli mięsa ze zmianami klimatu staje się powszechna, porzucenie steków i hamburgerów jest dla wielu ludzi, mimo dobrych chęci, trudniejsze niż rzucenie palenia. Siłę woli można jednak wspomóc biochemicznie.

Występujące we wschodnich USA kleszcze A. americanum mogą swoim ukąszeniem wywołać u ugryzionego człowieka długoterminową ostrą alergię na czerwone mięso. Dzieje się tak, bo kleszcz wstrzykuje do krwiobiegu ofiary pewien związek, który nie występuje naturalnie u człowieka, ale pojawia się w mięśniach krów. Organizm reaguje na ugryzienie produkcją przeciwciał, które wywołują reakcję alergiczną przy każdym kontakcie z tym związkiem. Także przy jedzeniu mięsa. Liao proponuje stworzenie plastrów, podobnych do plastrów nikotynowych, które będą sztucznie wzbudzać taką nietolerancję na mięso, ułatwiając rzucenie nawyku.

MINIATURYZACJA LUDZI. Więksi ludzie mają statystycznie większy ślad węglowy. Zużywają więcej energii (o 15-18 proc. za każde 15 centymetrów wzrostu), dlatego więcej jedzą. Potrzebują też więcej miejsca w samochodach czy samolotach. Liao proponuje więc wychowywać mniejsze dzieci. Ograniczenie wzrostu kolejnych pokoleń mogłoby się odbyć przez selekcję genetyczną zarodków preferującą te z mniejszymi predyspozycjami do wysokiego wzrostu, czy wspomaganie farmakologiczno-dietetyczne, ograniczające tempo wzrostu młodego człowieka. Zamiast sugerowanego przez innych bioetyków wprowadzenia systemu ograniczania przyrostu naturalnego wzorowanego na chińskiej polityce jednego dziecka, Liao proponuje wprowadzenie przysługującego rodzinom limitu łącznych emisji, który pozwalałby rodzicom wybrać, cytując, „czy zdecydować się na jedno duże dziecko, dwoje średnich czy trzy małego rozmiaru”.