Zvládneme klimatickú zmenu? Možno nám pomôžu aj stroje

Napriek popieračom klimatickej zmeny, ku ktorým patrí aj súčasný americký prezident Donald Trump, alebo český exprezident Václav Klaus, priemerná globálna teplota stúpa. Nie je celkom isté, aký podiel majú na tom ľudské aktivity – priemysel, doprava a poľnohospodárstvo a akú časť spôsobujú prírodné procesy. Isté však je, že skleníkových plynov vypúšťame do atmosféry čoraz viac.

Prírode je pritom jedno, čo si myslia politici, alebo experti. Planéta už zažila a prežila onakvejšie peklo, aké jej chystáme našou bezohľadnosťou. Horšie na tom bude ľudská populácia. Skleníkový efekt spôsobí oteplenie a jeho dopady na klímu vyvolajú zmenu ekosystémov.

Stúpajúce hladiny oceánov zmenia mapy pobrežia a ostrovov. Otepľovanie a vysušovanie rozsiahlych území podporí migráciu biologických druhov vrátane ľudí smerom k vyšším zemepisným šírkam. Svet sa nezrúti a život pôjde ďalej. Ale oboje bude iné, než dnes.

ZDROJ | Faraday Future

Autá bez emisií prispejú veľkým dielom k zlepšeniu životného prostredia v mestách. Dopravné exhaláty sa však na produkcii skleníkových plynov podieľajú menej, než výroba tepla a elektriny.

Optimisti sa tešia na pestovanie subtropických plodín v miernom pásme, ale zmena charakteru zrážok nebude poľnohospodárstvu dnešného typu príliš naklonená. Dlhšie obdobia sucha vystriedajú prívalové dažde, ktoré odtečú skôr, než by stihli dostatočne nasýtiť zásobníky spodných vôd, pričom záplavy nebudú výnimkou.

K tomu cieľavedome prispievame intenzívnym betónovaním a asfaltovaním plôch, výrubom lesov, „čistením“ porastov na medziach a podobne. Pesimisti s tým všetkým rátajú, a navyše varujú pred exodom desiatok miliónov obyvateľov Afriky, južnej Európy a Ázie pred suchom, horúčavami a hladom.

Čína a India sú progresívnejšie, než USA

Aby k naplneniu najhorších scenárov nedošlo, bude potrebné vyvinúť veľké medzinárodné úsilie naprieč kontinentmi, preto sú také potrebné medzinárodné dohody (a najmä ich plnenie), ako Kjótsky protokol, alebo aktuálna Parížska dohoda z 12. decembra 2015.

V nej sa 188 zúčastnených krajín dohodlo, že udržia do konca storočia zvyšovanie globálnej priemernej teploty pod 2°C v porovnaní s predindustriálnou úrovňou a budú sa snažiť stlačiť toto zvyšovanie na 1,5°C.

Parížska dohoda nadobudla platnosť 4. novembra 2016, keď ju ratifikovalo 55 krajín, ktoré spolu produkujú najmenej 55% z celosvetových emisií skleníkových plynov. Dohodu prijali ešte za vlády Baracka Obamu aj USA, ale Donald Trump je jej dlhodobým odporcom.

Už v júni oznámil, že USA od klimatickej dohody odstúpi, pretože poškodzuje záujmy ich krajiny. Prezidenta štátu, ktorý je druhým najväčším znečisťovateľom ovzdušia s 15% globálnym podielom na emisiách, nepresvedčili ani tohtoročné hurikány a následné záplavy v Texase a na Floride. Zámer odstúpenia USA od Parížskej dohody už prezentoval aj na aktuálnom zasadaní VZ OSN.

Americký prezident nechce obmedziť domácu ťažbu a spotrebu uhlia, ropy a plynu, a patrí k známym klimaskeptikom. Napriek tomu bude aj v USA vypúšťanie emisií klesať v dôsledku technologického pokroku pri výrobe elektriny a tepla a vývoja v automobilovej doprave.

Pre svetovú klímu je však dôležité hlavne správanie sa najľudnatejších krajín. Čína a India, ktoré sú medzi najväčšími znečisťovateľmi ovzdušia, sú aj najväčšími spotrebiteľmi uhlia na energetické účely. Ale časy sa menia.

ZDROJ | Climaworks

Čína s podielom 40% celosvetového rastu kapacity obnoviteľných zdrojov je dnes najväčším spotrebiteľom, a zároveň výrobcom solárnych panelov. Patrí jej vyše polovice svetovej produkcie. Je to vďaka zameraniu čínskej vlády na zníženie znečistenia ovzdušia a životného prostredia.

V Indii a v ďalších rozvíjajúcich sa ekonomikách už dosiahla cena elektriny vyrábanej z obnoviteľných zdrojov sieťovú paritu a dokáže tak konkurovať elektrine vyrábanej z uhlia, ropy a plynu. Pre znižovanie emisií skleníkových plynov je to výborná správa.

Hoci sa na tvorbe skleníkových plynov najväčšou mierou podieľa výroba elektriny a tepla (na Slovensku až 65%), produkuje ich aj doprava, poľnohospodárstvo a priemyselné technológie. Čína pritom patrí k najprogresívnejším krajinám v zavádzaní elektromobilov a plug-in hybridov na svete.

Kde nepomáhajú dostatočne rýchlo trhové mechanizmy, štátna byrokracia môže byť účinnejšia. Už v roku 2018 má byť 8% všetkých čínskych áut vyrobených s nejakou formou elektromobility – hybridov, plug-in hybridov, alebo elektromobilov.

V roku 2019 má tento podiel dosiahnuť 10% a o rok neskôr až 12%. V roku 2020 to predstavuje na čínskom trhu viac ako 3,6 milióna vozidiel s elektrickým pohonom.

ZDROJ | Climaworks

Rekordérom v tomto smere je Nórsko, kde má byť do roku 2020 trhový podiel elektrifikovaných vozidiel až 70% a v roku 2025 všetky. Po tomto dátume bude predaj výlučne „fosílnych“ automobilov v Nórsku zakázaný. Podobné ultimáta, ale s neskoršou lehotou, stanovujú aj ďalšie krajiny.

Francúzsko a V. Británia vytýčili deadline zákazu spaľovacích motorov na rok 2040, India počíta so zákazom už od roku 2030. Možno účinnejším stimulom, než zákaz predaja áut so spaľovacími motormi, však bude zákaz ich vjazdu do centier miest. Ten sa, najmä pre dieselové motory, objavuje už dnes a ich majiteľom spôsobuje značný diskomfort. Pri rozhodovaní o kúpe nového auta tak bude ekologický druh pohonu dôležitým kritériom.

Nielen CO2

Plynov v atmosfére spôsobujúcich skleníkový efekt je viacero, nejde len o najčastejšie medializovaný oxid uhličitý. Otepľovanie spôsobuje aj metán, freóny, ozón, oxid dusný, vodná para a niekoľko ďalších zlúčenín.

Väčšina z nich sa dostáva do ovzdušia prirodzenou cestou, aj ľudskou činnosťou, niektoré, ako freóny, sú vytvorené čisto priemyselnou produkciou.  Zaujímavé je, že väčšina ostatných skleníkových plynov má podstatne väčšiu schopnosť zachytávať teplo, ako CO2 – napríklad metán (CH4) 20x, oxid dusný (N2O) 200x a ozón (O3) až 2 000x viac.

Ich dopad na skleníkový efekt je však podstatne nižší vďaka nízkej koncentrácii. To neplatí o vodnej pare, ktorá má ekvivalent CO2 viac ako 10 000 a má na skleníkovom jave Zeme najväčší podiel, ktorý kolíše v rozsahu jednej až dvoch tretín.

Je to preto, že vodná para okrem otepľovania môže spôsobovať aj ochladzovanie. V miestach s hustou oblačnosťou zvyšuje odrazovú schopnosť atmosféry voči slnečnému žiareniu, tzv. albedo. Nepríjemnou skutočnosťou je, že zvyšovanie teploty má priamy vplyv na zvyšovanie množstva vodnej pary v atmosfére vplyvom odparovania vody, čo prispieva nielen k ďalšiemu otepľovaniu, ale aj k extrémom počasia. Ďalším nežiaducim dopadom je topenie permafrostu, z ktorého sa uvoľňuje metán.

ZDROJ | Climaworks

Tlmenie atropomorfných zdrojov skleníkových plynov – oxidu uhličitého, metánu, freónov, halogénnych uhľovodíkov, a tiež oxidu dusného, ktorý produkujeme pri spaľovaní fosílnych palív (teda aj v doprave), biomasy a používaním chemických hnojív, má v boji s klimatickou zmenou veľký význam.

Bude však redukcia ich vypúšťania stačiť? A čo sa stane s masou skleníkových plynov, ktoré sa už v atmosfére nachádzajú? Niektoré majú životný cyklus v atmosfére dlhší ako 100 rokov.

Stroje 1 000x účinnejšie, ako stromy

Napriek širšej palete skleníkových plynov je kľúčovým komponentom zvyšovania priemernej teploty rastúce množstvo CO2 v atmosfére. So zaujímavým nápadom, ako proces klimatickej zmeny zvrátiť rýchlejšie, prišla švajčiarska spoločnosť Climeworks.

Oxid uhličitý chce z atmosféry získavať späť a následne ho buď bezpečne ukladať v hlbinách zeme, alebo spracovávať na produkty, na ktorých sa dá zarábať. Zárobok je v tomto prípade kľúčové slovo, lebo Climeworks chce získavať oxid uhličitý na komerčnej báze.

Môže to byť čistý CO2 používaný v sýtených nápojoch, hasiacich prístrojoch a podobne, alebo syntetizované uhľovodíky, z ktorých by sa následne dali vyrábať palivá, alebo polyméry. Palivá síce uhlíkovú stopu neznížia, ale keďže použijú recyklovaný, už raz vypustený uhlík, ani ju nezvyšujú.

ZDROJ | Climaworks

Climeworks navrhuje aj ďalšie využitie získaného oxidu uhličitého – pri pestovaní plodín v skleníkoch. Rastliny budujú svoje tkanivá z cukrov a celulózy a tie vyrábajú fotosyntézou z vody a oxidu uhličitého. Minerálne látky získavané z pôdy teraz nechajme stranou.

Vyššia koncentrácia CO2 prispieva k rýchlejšiemu rastu poľnohospodárskych plodín a dá sa dosiahnuť v skleníkoch. Paradajky, papriky, alebo uhorky by tak dokázali rásť a dozrievať rýchlejšie a prinášať vyššie výnosy.

Nakoniec, vyššie koncentrácie oxidu uhličitého v prvohorách a druhohorách prispeli k rastu obrovských pralesov, dedičstvom ktorých sú zásoby uhlia. Prvý stroj na čerpanie CO2 uviedla Climeworks do prevádzky pred necelým polrokom pri továrni na spaľovanie odpadu neďaleko Zürichu.

ZDROJ | Climaworks

Prvá fabrika na čerpanie CO2  pozostáva z troch prepravných kontajnerov, z ktorých každý obsahuje šesť kolektorov CO2 Climeworks. Ventilátory nasávajú vzduch do kolektorov, kde hubovitý filter pohltí oxid uhličitý.

Filter sa nasýti za 2-3 hodiny a proces sa obráti. Box sa uzavrie a kolektor po ohreve na 100°C uvoľní čistý CO2, s ktorým možno ďalej pracovať. Napríklad naplniť ho do tlakových nádob, alebo uložiť v podzemí.  Stroje vraj dokážu pri rovnakej zastavanej ploche pracovať až 1 000x efektívnejšie, ako stromy, aj keď rastliny obohacujú životné prostredie omnoho viac, než len odčerpávaním CO2.

Firma dúfa, že do polovice storočia sa postavia stovky, ba až tisíce ďalších podobných strojov. Prvým zákazníkom na odber oxidu uhličitého je práve skleníkové hospodárstvo sídliace v susedstve.

Negatívne emisie realitou

Radikálnejším a účinnejším riešením likvidácie CO2, ako ekopalivá, je jeho trvalé uskladnenie v zemi. Climeworks ide aj touto cestou. Nedávno na Islande odštartovali v rámci projektu CarbFix2 pozoruhodné riešenie, ktoré umožňuje zachytený CO2 bezpečne a natrvalo uložiť v geologickom podloží do čadiča.

CarbFix2 napodobňuje prírodné geologické procesy, ale funguje podstatne rýchlejšie. Projekt získal finančnú podporu z výskumného a inovačného programu Horizont 2020.

Climeworks ho realizuje v spolupráci s islandskou spoločnosťou Reykjavik Energy a technológia je nasadená v jednej z najväčších geotermálnych elektrární na svete v islandskom Hellisheide. Oxid uhličitý sa tu v súčasnosti vstrekuje do podložia a mineralizuje v priemyselnom meradle.

ZDROJ | Climaworks

 

Ide tak o prvú elektráreň na svete, ktorá má záporné emisie oxidu uhličitého. Nulové emisie má zrejme každá geotermálna elektráreň, keďže nič nespaľuje. Lenže elektráreň v Hellisheide nielenže žiadny CO2 neprodukuje, ale odčerpáva ho z atmosféry a ukladá ho do hornín hlboko pod zemou.

Modul Climeworks DAC (Direct Air Capture) zachytáva CO2, viaže ho v špeciálnom filtri, ktorý sa po nasýtení zahrieva nízkym množstvom odpadového tepla z geotermálnej elektrárne. Tým sa oxid uhličitý uvoľňuje a reaguje s vodou.

Kvapalina sa následne čerpá do hĺbky viac ako 700 m pod zemou, kde reaguje s bazaltickým podkladom a vytvára tuhé nerasty. Predstavuje to trvalé, bezpečné a prakticky definitívne riešenie pre uloženie oxidu uhličitého.

Dobre, ale draho

Spoločnosť Climeworks má ambicióznu predstavu, že prostredníctvom jej technológií sa podarí zachytiť 1% celosvetových emisií CO2 do roku 2025. Nad týmto zámerom však visí viac otáznikov, než by sme si želali.

IPCC, medzinárodný orgán, ktorý vydáva komplexné správy o klimatických zmenách, odhaduje, že svet bude musieť odstrániť z atmosféry v priemere 10 miliárd ton CO2 ročne do polovice storočia. Aby sme takého čohosi boli schopní, treba na tom začať pracovať už dnes, myslia si aj odborníci z Climeworks.

Najmúdrejšie by bolo čím rýchlejšie rozširovať zalesnené plochy, o zastavení nadmernej ťažby, či dokonca vypaľovaní pralesov netreba hádam hovoriť. Každá pomoc sa však zíde, preto ani priemyselné odsávanie a spracovanie CO2 nebude na škodu.

Projekt Climeworks CarbFix2 v Hellisheide je stále len skúšobnou prevádzkou. Hoci funguje dobre, za rok zlikviduje len 50 ton oxidu uhličitého. Jeho prevádzka je navyše príliš nákladná na to, aby sa mohol masovo rozšíriť. Náklady na tonu uloženého CO2 dosahujú aktuálne 100 USD. Súčasné náklady sú však niekoľkokrát nižšie, ako pri podobných technológiách spred piatich rokov.

 

ZDROJ | Climaworks

Climeworks však verí, že zdokonaľovaním technológie sa podarí náklady stlačiť na prijateľnú mieru, aby boli podobné stroje nasaditeľné v masovom meradle. S bariérou vysokých výrobných nákladov bojujú aj firmy, ktoré dokážu z CO2 a vody syntetizovať uhľovodíky a palivá.

Tu by sme mali byť ostražití, aby sa nejakej loby nepodarilo u politikov presadiť dotovanie takýchto „bohumilých“ technológií pod heslom „záchrany zdravej klímy“ a podobne. Horšiu cestu do pekla by sme sotva dokázali vymyslieť. Súčasná dotovaná výroba „zelenej energie“ zo štiepky a biomasy, ktorej padajú za obeť tisíce hektárov zdravých lesov, by mohla byť dostatočným poučením.

 

 

Komentáre k článku