Poza ograniczeniem emisji gazów cieplarnianych będziemy potrzebować wychwytu dwutlenku węgla z atmosfery. Problem w tym, że technologie, które mogą to zapewnić na dużą skalę, są w powijakach
Rok 2021 był rekordowy, jeśli chodzi o wzrost emisji dwutlenku węgla do atmosfery. Według raportu afiliowanej przy OECD Międzynarodowej Agencji Energetycznej wyprodukowaliśmy przez te 12 miesięcy 36,3 mld ton CO2. O 6 proc. więcej niż rok wcześniej. IPCC, czyli Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu (Intergovernmental Panel on Climate Change), ostrzega, że szanse na to, aby do 2100 r. zatrzymać globalne ocieplenie na poziomie poniżej 2 st. C względem czasów przedprzemysłowych, się zmniejszyły.
Ilość gazów cieplarnianych generowanych przez ludzkość rośnie od kiedy na masową skalę nauczyliśmy się korzystać z paliw kopalnych. To właśnie one są głównym problemem. Spalając je, dorzucamy do atmosfery dwutlenek węgla, który przez miliony lat był uwięziony pod ziemią. W bardzo wielkim skrócie: naruszamy planetarną równowagę, w której naturalne procesy są w stanie „neutralizować” problematyczny gaz.
Antropogeniczne emisje pochodzą z wielu źródeł: z energetyki, przemysłu, transportu, rolnictwa, ze zmian w użytkowaniu terenów zielonych. To ostatnie ma znaczenie, ponieważ lasy czy torfowiska są naturalnymi magazynami dwutlenku węgla. Kiedy wycinamy te pierwsze lub osuszamy te drugie, uwalniamy dodatkowy gaz do atmosfery i ograniczamy możliwość jego naturalnego wchłaniania.
Produkcja CO2 (i innych gazów cieplarnianych) spada zazwyczaj w następstwie wojen, kryzysów gospodarczych i epidemii. Tak było podczas kryzysu ekonomicznego lat 30. XX w., podczas II wojny światowej, w latach 70. – w czasie kryzysu naftowego. Kolejne ograniczenie emisji ludzkość zaliczyła w momencie kryzysu finansowego 2008 r. Ale największy spadek w historii był wynikiem pandemii koronawirusa. O ile w 2019 r. uwolniliśmy do atmosfery 36,1 mld ton CO2, o tyle w 2020 r. było to „zaledwie” 34,2 mld ton. Różnica wynosi 5,2 proc. Mogłoby się wydawać, że to niewiele, ale w historii spalania paliw kopalnych to naprawdę bardzo dużo.
Żeby zrozumieć skalę naszych emisji, powiedzmy, że w 2000 r. wynosiły one nieco ponad 20 mld ton CO2. A to oznacza, że przez ostatnie 22 lata wzrosły o połowę. Jest to o tyle problematyczne, że duża część tego gazu cieplarnianego produkowanego przez ludzkość pozostanie w atmosferze przez stulecia. Tak, to prawda, że z naturalnych źródeł trafia do obiegu znacznie więcej gazów cieplarnianych niż w wyniku naszej działalności. To jednak wcale nie oznacza, że nie ma problemu, albo jest, ale niewielki.
Globalna wanna
Dla lepszego zobrazowania tego mechanizmu, eksperci proponują analogię wanny. Nasza działalność jest jak niedokręcony kran przy zatkanym korkiem odpływie. Nawet niewielki, ale sukcesywny dopływ wody (gazów cieplarnianych) spowoduje, że się ona przeleje. Tym właśnie jest globalne ocieplenie, a skala szkód jest pochodną ilości dodatkowej „wody”, która wyleje się, zanim dokręcimy kurek (zejdziemy do zerowych emisji netto).
Naukowcy potrafią w pewnym przybliżeniu modelować zagrożenia dla konkretnych wartości temperatury – mówią więc, że jeśli do atmosfery trafi określona ilość gazów (tę wartość nazywają czasem budżetem węglowym), to temperatura wzrośnie globalnie w granicach od – do. Nie mają jednak wątpliwości, czy globalne ocieplenie rzeczywiście występuje. Średnia temperatura wzrosła o nieco powyżej 1 st. C od czasów przedindustrialnych. Jest też zgoda co do tego, kto za nie odpowiada. Związany z National Physical Science Consortium badacz James Powell opublikował w 2019 r. metaanalizę ponad 11,5 tys. recenzowanych artykułów naukowych na temat zmian klimatu, które ukazały się w pierwszym półroczu 2019 r. Wszyscy naukowcy, którzy pisali na ten temat, zgadzali się co do przyczyny – to my odpowiadamy za globalne ocieplenie i to w naszych rękach jest powstrzymanie tego procesu.
Zastopowanie go na poziomie 1,5 st. C do 2100 r. jest jednak niemal niemożliwe bez jakiegoś rodzaju wychwytywania CO2 z atmosfery. Bez takiej technologii niezwykle trudno będzie nam się zatrzymać również przed 2 st. C. Dlaczego? James Temple i Casey Crownhart w artykule dla „MIT Technology Review” piszą wprost: bo za dużo już wyemitowaliśmy. Za bardzo nadwerężyliśmy nasz budżet węglowy.
Mogłoby się wydawać, że 0,5 czy 1 st. C to nieznacząca różnica. Jednak im będzie cieplej, tym więcej możemy się spodziewać ekstremalnych zjawisk pogodowych, takich jak susze, powodzie, huragany, burze, tornada i sztormy. Rośnie również prawdopodobieństwo przekroczenia punktów bez powrotu, takich jak znikanie lodowców, zmiany cyrkulacji prądów oceanicznych, które mają wpływ na pogodę na całym świecie. Każda 0,1 st. C oznacza zwiększone ryzyko uruchomienia sprzężeń zwrotnych, które powodują samonapędzanie się globalnego ocieplenia. Klasycznym przykładem jest chociażby odsłanianie się gruntu podczas topnienia lądolodów. Lodowo-śnieżna powierzchnia odbija znaczną część promieniowania słonecznego. Kiedy lód topnieje, powierzchnia pochłania więcej ciepła, powodując szybsze topnienie, co co przekłada się na wzrost temperatury itd. Kiedy zaś rozmarza wieczna zmarzlina, do atmosfery uwalniany jest związany w niej nawet przez tysiąclecia metan – o wiele agresywniejszy niż CO2. Im więcej tego gazu w atmosferze, tym szybciej postępuje proces globalnego ocieplenia.
Według najnowszego raportu IPCC przy obecnie realizowanych politykach ocieplenie do 2100 r. zmieści się w przedziale 2,2–2,9 st. C (niektóre badania mówią o 2,2–3,2 st. C). Jak jednak podkreślają badacze, niepewność systemu klimatycznego nie pozwala wykluczyć ocieplenia nawet na poziomie 4 st. C, choć jest ono bardzo mało prawdopodobne. Właśnie dlatego tak istotne jest, żeby jak najszybciej zejść z emisjami do zera netto.
Zeke Hausfather, jeden z naukowców pracujących przy powstawaniu raportów IPCC, twierdzi, że powinniśmy osiągnąć ten cel we wczesnych latach 70. XXI w., jeśli chcemy zatrzymać się poniżej 2 st. C do końca stulecia. Aby zatrzymać wzrost przed 1,5 st. C, musimy ograniczyć emisje do zera netto już w 2050 r.
Chwila nadziei
Czy osiągnięcie postulowanych celów jest w ogóle realne? To prawda, że roczne emisje gazów cieplarnianych w latach 2010–2019 były wyższe niż kiedykolwiek wcześniej. Jednak z raportu IPCC wynika, że tempo przyrostu emisji w tym okresie było wolniejsze niż w latach 2000–2009. I działo się tak pomimo zachowanego globalnego wzrostu gospodarczego. Oznacza to prawdopodobnie, że zbliżamy się do wypłaszczania się krzywej generowania gazów cieplarnianych.
Mało tego, wiele krajów rozwiniętych już jest na ścieżce zmniejszania emisji. I nie jest to wynikiem tzw. eksportu emisji (czyli przenoszenia „brudnej” produkcji do innych krajów), jak twierdzi część komentatorów. A raczej nie tylko tego. W zamożnych społeczeństwach sytuacja poprawia się w wyniku zwiększenia efektywności energetycznej oraz zmiany miksu energetycznego na taki, który coraz silniej opiera się na źródłach odnawialnych.
Dlaczego więc globalnie ilość gazów cieplarnianych wypuszczanych do atmosfery rośnie? Ponieważ emisje takich potęg jak Chiny czy Indie z naddatkiem odrabiają spadek emisji w wielu innych gospodarkach. Nawet – na co zwraca uwagę Międzynarodowa Agencja Energetyczna – po wzięciu poprawki na to, że Chiny w 2021 r. pobiły rekord, jeśli chodzi o dodawanie mocy ze źródeł niskoemisyjnych.
Badacze zrzeszeni w IPCC nie mają wątpliwości, że aby zmieścić się w celach klimatycznych, musimy jak najszybciej ciąć emisje we wszystkich możliwych sektorach. Prąd możemy produkować np. z odnawialnych źródeł energii bądź atomu. Tak łatwo nie zdekarbonizujemy jednak niektórych procesów przemysłowych, lotnictwa, produkcji nawozów, cementu, stali czy transportu morskiego – podkreśla IPCC.
Na przykład nie istnieje dobry i wygodny sposób zastąpienia lotnictwa, które odpowiada za ok. 2,5 proc. antropogenicznych emisji. Jeśli chodzi o podróże wewnątrzkrajowe czy nawet międzynarodowe na odległości do 1 tys. km, możemy sobie wyobrazić przesiadanie się z samolotów do superszybkich pociągów. Trudno jednak dojechać koleją z Berlina do Nowego Jorku albo Sydney. Nie da się również stworzyć elektrycznych samolotów. Baterie mają znacznie mniejszą gęstość energetyczną niż paliwo lotnicze. Oznacza to, że z 1 kg baterii można wycisnąć znacznie mniej energii niż z 1 kg nafty lotniczej. A to powoduje, że baterie musiałyby być o wiele cięższe. Na tyle, że albo duży samolot elektryczny nie wzbiłby się w ogóle w powietrze, albo jego zasięg byłby żałośnie mały.
Dwutlenek węgla jest również jednym z produktów ubocznych wytwarzania cementu. Szacuje się, że jego produkcja odpowiada z 6–8 proc. światowych emisji CO2. Choć wiele start-upów pracuje nad ekologicznym betonem, wyniki pozostają niepewne, a popyt na materiały budowlane rośnie. Zwłaszcza że mamy do czynienia z procesem bogacenia się wielu do niedawna biednych państw. Ich obywatele – co zrozumiałe – chcą chodników, szpitali, szkół i wieżowców. To wszystko będzie wymagać całych gór betonu.
A co z metanem? Jest on głównie produktem przemiany materii zwierząt roślinożernych. Zanim więc wszyscy przejdziemy na dietę wegańską (FAO twierdzi wręcz, że w wielu miejscach świata byłoby to niepożądane, ponieważ w biednych krajach mięso jest najbardziej dostępnym sposobem dostarczenia ludziom odpowiednich składników odżywczych), musimy się również pogodzić z emisjami z hodowli.
Nie całkiem antidotum
Rozwiązaniem tych problemów mogłyby być technologie usuwania dwutlenku węgla (carbon dioxide removal – CDR). Mają się one stać „domknięciem” bilansu węglowego ludzkości tam, gdzie zbicie do zera emisji gazów cieplarnianych jest niemożliwe lub zbyt trudne. Dlatego zresztą mówi się o emisjach „netto”: możliwa jest sytuacja, w której ludzkość produkuje dwutlenek węgla lub inne gazy cieplarniane, ale bilansuje to przez odsysanie CO2 z atmosfery.
Pod terminem CDR kryje się wiele rozwiązań. Jednym z nich jest sadzenie drzew i przywracanie lasów. Drzewa są naturalnymi pochłaniaczami dwutlenku węgla z atmosfery. Pamiętamy to z biologii – rośliny wbudowują węgiel w swoje tkanki, przez to go magazynując. Proces ten nie jest wszakże pozbawiony wad. Lasy są narażone na pożary, a te oznaczają uwolnienie całego dwutlenku węgla zmagazynowanego przez lata w drewnie. Do tego efektywność lasów jest największa, kiedy te są młode (i szybko wzrastają). Z czasem ich zdolność do absorbcji tego gazu cieplarnianego maleje.
Innym rozwiązaniem jest technologia BECCS (bioenergy with carbon capture and storage) – bioenergia z wyłapywaniem i magazynowaniem dwutlenku węgla. Rozwiązanie na pewnym etapie jest zbliżone do sadzenia lasów – chodzi o uprawianie roślin, które podczas wzrostu gromadzą węgiel w tkankach. Na tym podobieństwa się kończą, ponieważ później takie rośliny są spalane, a emitowany podczas tego procesu CO2 jest pochłaniany przez specjalną aparaturę i następnie wtłaczany do pokładów geologicznych. Jak pisze Anna Sierpińska z portalu NaukaoKlimacie.pl, następuje rodzaj transferu CO2 z atmosfery pod ziemię. I ta technologia nie jest bez wad. Jedną z nich jest choćby to, że powierzchnie pod uprawy roślin na biomasę konkurują z uprawami roślin jadalnych. Potencjalnie więc mogą podbijać globalne ceny żywności, co może szkodzić mieszkańcom najbiedniejszych krajów. Inna sprawa to fakt, że biopaliwa są często spalane w silnikach pojazdów, a to w oczywisty sposób nie zapobiega emisjom.
Inną, budzącą chyba najwięcej emocji, technologią CDR jest bezpośredni wychwyt dwutlenku węgla z atmosfery za pomocą specjalnych maszyn, następnie oddzielenie węgla i uwolnienie czystego powietrza. Technologia ta nazywana jest DAC – od ang. direct air capture. Zdaniem jej krytyków wizja jej upowszechnienia odciąga uwagę mediów i opinii publicznej od priorytetu, czyli możliwie szybkiego obcinania emisji gazów cieplarnianych. Twierdzą oni, że DAC to greenwashing – mydlenie oczu sponsorowane przez wielki kapitał, który chce możliwie długo eksploatować paliwa kopalne. Jest to zresztą zarzut wobec wszystkich technologii CDR innych niż sadzenie drzew.
Raport na temat technologii DAC kilka tygodni temu opublikowała Międzynarodowa Agencja Energetyczna. W proponowanym przez nią modelu „0 emisji do 2050 r.” DAC odgrywa istotną rolę. Zdaniem ekspertów agencji w 2030 r. ludzkość powinna odsysać za jej pomocą 85 mln ton dwutlenku węgla rocznie, a w 2050 r. już niemal 1 mld ton. Dzisiaj udaje się w ten sposób usunąć 0,01 mln ton. Aby plan się powiódł, należałoby do 2050 r. oddawać 32 duże zakłady wychwytujące ok. 1 mln ton CO2 rocznie. Problemem są też koszty samego wychwytu – obecnie kilkaset dolarów za tonę. Eksperci IEA uważają jednak, że przy odpowiedniej skali mogą one spaść poniżej 100 dol.
Na świecie istnieje na razie 18 działających obiektów DAC. Największy z nich, uruchomiony we wrześniu 2021 r. na Islandii, wychwytuje 4 tys. ton CO2 rocznie. Za kilka lat ruszy instalacja w USA, która będzie pochłaniać 1 mln ton CO2 rocznie. To już coś, ale warto wiedzieć, że roczna emisja Polski to ok. 300 mln ton.
IEA zwraca również uwagę na to, że w ostatnich latach inwestuje się w rozwój tej technologii coraz więcej, a to klucz do ewentualnego powodzenia w przyszłości. To prawda, wszystkie popularne technologie, zanim stały się tanie i dostępne, były drogie i mało wydajne. Nie dowiemy się, czy tak samo będzie z DAC, zanim ludzkość poczyni inwestycje na setki miliardów dolarów.
Czy wychwyt dwutlenku węgla z atmosfery jest – jak mówią sceptycy – jedynie mydleniem oczu? Cóż, nie można odrzucić całkowicie tego stanowiska. Takie głosy podnoszą i sami eksperci z IPCC. Zaznaczają jednak, że CDR nie powinno być stosowane zamiast dekarbonizacji tam, gdzie jest ona możliwa. Jakiś czas temu filozof i publicysta Tomasz Markiewka stwierdził, że w podejściu do kwestii klimatycznej jest zwolennikiem „wszystkoizmu”, czyli stosowania każdej metody, która działa. Warto przyglądać się i kibicować rozwojowi technologii, ponieważ mogą być one rozwiązaniami ostatniej szansy tam, gdzie po prostu nie będziemy mogli zejść z emisjami do zera, nie pogarszając nadmiernie poziomu życia milionów ludzi. ©℗
