Klimatická kríza Nepanikárme. Radšej zapojme rozum

Napriek politickému i ideologickému zneužívaniu je klimatická zmena reálny jav, s ktorým sa ako ľudstvo musíme vyrovnať. A čo je lepším riešením ako to, čo človeka zdobí už od úsvitu dejín – schopnosť dať hlavy dohromady a vymyslieť, vyskúšať a využiť to, čo máme k dispozícii, aby sme sa novým podmienkam prispôsobili a mohli ďalej ako spoločnosť prosperovať? Je to optimistickejšia, inšpirujúcejšia a aj pre človeka prirodzenejšia cesta ako sa uzavrieť do bubliny očakávania konečnej apokalypsy, zmietaný klimatickými úzkosťami, alarmistickými správami a fatalistickou hromadnou samovraždou odmietaním potomstva.

Aj v temnom svete, ktorý formujú pesimistické interpretácie Medzinárodného vedeckého panelu pre zmenu klímy, sa nájdu ľudia, ktorí krízový stav vidia ako príležitosť.

Španielska redakcia televízie Deutsche Welle priniesla nedávno reportáž o tom, čo všetko sa dá robiť napríklad pre znižovanie podielu oxidu uhličitého v atmosfére alebo ako využívať obnoviteľné zdroje energie naozaj efektívne a tam, kde môžu reálne pomôcť.

Odsávanie uhlíka

Na okraji Reykjavíku, hlavného mesta Islandu, existuje zariadenie, ktoré odsáva zo vzduchu oxid uhličitý. Osem zberných nádrží absorbuje CO₂ cez filtre a ventilátory. CO₂ sa najskôr rozdelí zahriatím na 100 stupňov Celzia, zmieša sa s vodou a vstrekne do hlbokých vrstiev podložia, kde sa uhlík ochladí a stuhne.

Jedno zariadenie dokáže z atmosféry vytiahnuť 4 000 ton oxidu uhličitého za rok. Táto technológia si však vyžaduje veľké množstvo energie. Aj preto je Island miestom, kde to môže fungovať, keďže tento ostrov uprostred Atlantiku má v podzemí „nekonečný“ zdroj – geotermálnu energiu.

Problém je v tom, že množstvo „vytiahnutého“ oxidu uhličitého jedným takýmto zariadením na Islande sa rovná množstvu, ktoré za rok celou svojou činnosťou vyprodukuje v priemere 250 obyvateľov USA.

Všetkých osem islandských odsávačiek tak vykompenzuje dohromady príspevok drobného amerického mestečka.

Ak by sme teda takýmto spôsobom chceli vyriešiť problém „nadbytku“ CO₂ v atmosfére, museli by sme odsávačkami pokryť veľkú časť súše. Podobne ako keby sme chceli všetku konvenčne vyrábanú elektrinu nahradiť produkciou zo solárnych panelov.

Podobné zariadenie vo Švajčiarsku uhlík neukladá do hlbín zeme, ale CO₂ priamo recykluje a využíva ako výživu na skleníkové pestovanie potravín.

Existuje však staršia technológia, ktorá CO₂ nezachytáva filtrovaním atmosféry, ale snaží sa o to priamo v mieste vzniku emisií – pri spaľovaní fosílnych palív. Aj tento spôsob však dokáže problém riešiť len čiastočne.

Fotosyntéza

Máme však naporúdzi ďalší, úplne prirodzený spôsob – fotosyntézu. Rastliny konzumujú oxid uhličitý a vodu, svojím metabolizmom z nich vytvárajú rôzne jednoduchšie či zložitejšie cukry a odpadovým produktom celého tohto procesu je čistý kyslík.

Nejde o novú ani nijako prevratnú technológiu, len o základné pochopenie fungovania biomasy. Lesy môžu byť vhodným riešením nášho problému s CO₂, pretože existuje mnoho plôch, ktoré možno zalesniť bez toho, aby sa zásadným spôsobom obmedzilo poľnohospodárstvo či iná nevyhnutná ľudská činnosť. Uhlík sa neukladá len v samotnom dreve stromov, ale aj v lesnej pôde.

Ročne sa však vyrúbe asi 15 miliónov stromov, napríklad na palivové či stavebné drevo, kvôli rozširovaniu poľnohospodárstva alebo papierenského priemyslu.

Sadenie stromov môže vyzerať jednoducho, no objemy, ktoré potrebujeme, sú ohromné. Nielen nahradiť počty vyrúbaných stromov, ale aj zvrátiť stav zalesnenia planéty vyžaduje milióny hodín práce. Navyše väčšina plôch vhodných na zalesnenie je v ťažšie dostupných oblastiach, v komplikovanom teréne, čo by takisto znamenalo ďalšie náklady na dopravu – finančné aj emisné.

No napríklad v Španielsku či v Indii začali na tento účel využívať ďalšiu z moderných technických hračiek – drony. Tieto ľahko ovládateľné lietajúce stroje dokážu veľmi rýchlo doslova posiať krajinu semenami stromov. No nie je to tak, že by z dronov „pršali“ semená. Tie sú obalené v takpovediac počiatočnej výžive, v guľôčke pôdy, ktorá umožní semenu vzklíčiť, zapustiť korene, časom vyrásť a spolu s ďalšími vytvoriť nový les.

Energie

Na svete žije okolo 800 miliónov ľudí, ktorí nemajú prístup k elektrine z klasickej prenosovej siete. Veľkou oblasťou s týmto problémom je subsaharská Afrika, malé izolované osídlenia s nanajvýš niekoľkými stovkami obyvateľov, kam sa žiadnej súkromnej spoločnosti, ale ani žiadnemu štátu neoplatí ťahať elektrizačnú sieť.

Pre takéto izolované komunity je vhodnou alternatívou solárna energia. Ide o oblasti s dostatkom slnečného svitu počas celého roka. Zároveň tento zdroj znižuje potrebu odlesňovania a zháňania palivového dreva na najzákladnejšiu ľudskú potrebu – prípravu jedla.

Problémom však stále zostáva pomerne vysoká cena akumulátorov, do ktorých sa ukladá elektrina vyrobená počas dňa a potrebná na spotrebu po zotmení. Lacnejšie modely zas majú kratší životný cyklus a vyžadujú častejšiu údržbu. Takéto komunity tak stále potrebujú zálohu na výrobu elektriny v podobe naftových generátorov.

Podobne individuálny prístup volia niektorí zástancovia veternej energie v Nemecku. No namiesto obrích veterných turbín, ktoré si vyžadujú vysoké vstupné náklady aj z hľadiska priemyselných emisií pri výrobe komponentov, zaberajú obrovské plochy zeme a devastujú miestne vtáčie populácie, volia mobilné šarkany. Takýto šarkan napojený na generátor sa flexibilnejšie prispôsobuje pohybom vetra a je vhodný nielen na miestach so stabilným prúdením, ale aj tam, kde sa vietor v dôsledku topografie často mení.

Slnko ani vietor nie sú riešením globálnych energetických potrieb, zvlášť v odvetviach, ktoré potrebujú stabilný zdroj a veľký výkon. No suma individuálnych zariadení, ktoré vyrobia elektrinu pre domáce spotrebiče, vykurovanie či chladenie obydlí, už môže byť v globálnom súčte zaujímavá a nahradí aspoň časť spotreby konvenčných zdrojov energie.

Voda

Samostatnou kapitolou v úsporách energie je spotreba vody. V mnohých oblastiach sveta ide o vzácny zdroj, ale svoje zohrávajú aj náklady na jej úpravu a dopravu ku konečným spotrebiteľom.

Pre domácnosti sa ponúka nápad cirkulárnej spotreby: voda sa niekoľkokrát využije napríklad na sprchovanie či splachovanie s tým, že v systéme prechádza poľom silného ultrafialového žiarenia, ktoré zabije všetky baktérie.

Technologické riešenia môžu uspieť aj vo väčšom meradle, napríklad pri zavlažovaní v poľnohospodárstve. Zavlažovací systém už viac nie je len chrličom vody, ale kompletnou meteorologickou stanicou, ktorá zaznamená vlhkosť vzduchu, prúdenie, odparovanie, celkovú vlhkosť pôdy a podľa týchto údajov nastaví množstvo a čas nevyhnutného zavlažovania.

Inovatívne zdroje energie

Už vlani priniesli médiá venujúce sa novým technológiám a vedeckým objavom správu o vývoji batérie, ktorá by využitím jadrového odpadu dokázala zásobovať malé elektrospotrebiče, stovky, dokonca tisícky rokov.

Technológia je stále vo vývoji, rovnako ako samotný prototyp batérie, no v prípade úspechu môže ísť z hľadiska ľudského života, ale aj z hľadiska niekoľkých generácií o „večný“ zdroj energie, ktorý teoreticky nebude potrebné nijako obsluhovať. Vývojári tvrdia, že batéria by mohla vydržať 28-tisíc rokov.

Pri masovej výrobe by zároveň riešila časť problému s jadrovým odpadom, ktorý vzniká pri výrobe energie v jadrových elektrárňach, a to jeho recykláciou a opätovným využitím ako zdroja energie.

Na akom princípe by mohla fungovať? Diamant je známy tým, že je najlepším tepelným vodičom, ktorý poznáme a máme na Zemi k dispozícii. V samotnej batérii sa ukladajú nanovrstvy diamantov, ktoré vznikajú tak, že pomocou extrémne vysokých teplôt kryštalizuje uhlík. Už tu však vzniká prvá praktická prekážka – vysoká energetická náročnosť výroby takýchto diamantov.

Do diamantov sa pridáva bór, ktorý im dá špecifickú modrú farbu, ale aj ešte zvýši ich vodivosť. Medzi vrstvy nanodiamantov sa potom vložia rádioaktívne izotopy uránu a plutónia, ktoré môžu pochádzať práve z jadrového odpadu. Diamantové vrstvy odvádzajú teplo z rozpadu izotopov takou rýchlosťou, že pri nej vzniká elektrická energia.

Samotný jeden článok je príliš malý na to, aby vyrobil dosť energie pre väčšie zariadenia. Spoločnosť NDB, ktorá sa vývoju diamantových batérií venuje, chce najprv na trh priniesť náramkové hodinky napájané týmto zdrojom.

Na väčšie zariadenia s vyššou spotrebou bude treba spojiť viac článkov. Zatiaľ však nie je vyriešené riziko, ktoré vyplýva z možného poškodenia batérií a uvoľnenia rádioaktívnych látok. Toto riziko bude rásť, ak sa rozbehne sériová výroba.

Hoci sa táto technológia môže pre každodennú potrebu ukázať ako nepoužiteľná, môže slúžiť pre zariadenia, ktoré nepotrebujú na svoju činnosť trvalú ľudskú prítomnosť – napríklad satelity na obežnej dráhe či výskumné zariadenia na Marse alebo na Mesiaci. Tieto zariadenia by mohli fungovať aj bez potreby objemných solárnych panelov, ktoré treba vyniesť na obežnú dráhu, kde každý kilogram váhy vyžaduje ohromné množstvo paliva.

Jadrová fúzia

Hoci je jadrová fúzia prevažne predmetom vedeckej fantastiky, reálny výskum jej fungovania sa za ostatné desaťročia, hoci malými krokmi, stále posúva. Ôsmeho februára tohto roka oznámili výskumníci z fúzneho experimentálneho zariadenia Joint European Torus, že dosiahli fúznu reakciu, pri ktorej sa uvoľnilo 11 megawattov energie zo zmesi deutéria a trícia, a reakcia trvala nepretržite 5 sekúnd.

Investovaná energia na zahriatie plazmy bola síce stále vyššia ako spomenutý výkon, no pomer sa oproti predchádzajúcim pokusom podarilo znížiť. A hoci nešlo ani o rekord v množstve vytvorenej energie, „horenie“ trvalo päťkrát dlhšie.

Získavanie energie štiepnou reakciou je omnoho jednoduchšie, samotný štiepny proces totiž sám vytvára ďalšie a ďalšie reakcie a pri dostatočnej kontrole ide o výdatný zdroj stabilnej energie. Proces fúzie je omnoho zložitejší a vyžaduje vysoké teploty a tlak.

Vo hviezdach ako fúznych reaktoroch dochádza k fúzii ľahkého vodíka. Takýto zdroj je na Zemi nerealizovateľný, pretože by vyžadoval reaktor nezvládnuteľných rozmerov. Ťažšie izotopy vodíka – deutérium a trícium – reagujú rýchlejšie. A hoci je deutérium na Zemi prítomné len ako jeden zo 6-tisíc atómov ľahkého vodíka, objem, ktorý získame povedzme z litra vody, by fúziou dokázal vyrobiť toľko energie, koľko získame spálením 350 litrov benzínu.

Hoci toto všetko vieme, reálny pokrok je len veľmi malý. Mnohí, ktorí sa v tejto oblasti výskumu pohybujú, sa domnievajú, že problémom nie sú technické riešenia, ale inštitucionálne bariéry. Na konci 80. rokov minulého storočia sa totiž zastavila súťaž medzi Západom a vtedajším Sovietskym zväzom a vznikla dohoda na spoločnom projekte. Ten sa však sústredil na jeden smer vývoja, reaktor zvaný Tokamak. Ostatné alternatívne prístupy de facto prišli o finančnú podporu.

Črtá sa však zmena, ktorú svojím prístupom odštartoval miliardár Elon Musk, keď sa bez vládnych grantov a megalomanských projektov rozhodol vytvoriť leteckú spoločnosť, ktorá by pravidelne dopravovala ľudí na obežnú dráhu, neskôr aj hlbšie do vesmíru.

To výskumníkov inšpirovalo k tomu, že posun v technológiách nemusí nutne stáť na veľkých zariadeniach, ktoré sú financované z daní a ktoré podliehajú politickej vôli. V posledných rokoch sa tak súťaž vo výskume fúznej reakcii opäť rozbehla. V prípade úspechu nám už čoskoro môže priniesť doslova bezodný zdroj energie.

A čo s odpadom?

Hoci by sme aj hneď zajtra prestali využívať všetky fosílne palivá, získali čistý a „nekonečný“ zdroj energie a dokázali nahradiť povedzme aj všetky minerálne oleje a mazivá, aj tak by nám tu zostalo množstvo zvyškov ropnej éry s potenciálom kontaminácie vody a pôdy.

Preto potrebujeme vyriešiť aj problém odpadu. Nádej nám v tomto prináša mikrobiológia. Podľa poznatkov vedcov z tohto odboru až 99 percent baktérií, prvokov či húb, ktoré žijú na Zemi, stále nepoznáme a ich výskum nám môže priniesť dnes netušené možnosti využitia.

Španielski vedci z Inštitútu integratívnej biológie vo Valencii hľadali mikroorganizmy vo zvyškoch paliva v nádržiach naftových a benzínových áut. Objavili pritom doteraz neznámy druh rodu Isoptericola s „veľkým potenciálom na biodegradáciu paliva v prostrediach kontaminovaných naftou alebo benzínom“.

Hoci sa biodegradácia alebo bioremediácia využíva pri haváriách s únikom ropy či ropných produktov, vedci sa rozhodli preskúmať aj prostredie, kde sú tieto fosílne palivá prítomné takpovediac permanentne, čo sú práve spaľovacie motory. Po odobratí vzoriek vypestovali niekoľko mikrobiálnych kmeňov, ktoré degradujú 50 až 60 percent paliva v priebehu niekoľkých týždňov.

Mikroorganizmy však môžu byť riešením nielen pri znečistení ropnými palivami. Max Kelly z Newcastle University’s School of Natural and Environmental Sciences a jeho tím študovali možnosti pri odstraňovaní znečistenia oceánov plastovým odpadom. Objavili nové typy baktérií, ktoré kolonizovali plasty putujúce šírym morom. Tieto baktérie predstavovali len jedno percento z celkovej prítomnej mikrobiálnej komunity.

Tobias Erb z Inštitútu Maxa Plancka pre suchozemskú mikrobiológiu v Nemecku študuje využitie pôdnych baktérií Kitasatospora setae pri syntetickej fixácii uhlíka, ktoré absorbujú oxid uhličitý z atmosféry rýchlejšie ako rastliny prirodzenou fotosyntézou. Popri tom objavil nové možnosti výroby antibiotík.

Soichi Wakatsuki zo Stanfordovej univerzity sa zas pri procese fixácie uhlíka z atmosféry zameral na vývoj bioreaktorov, ktoré z atmosférického uhlíka dokážu priamo vytvárať základné chemické stavebné bloky na výrobu zložitejších produktov. To, čo bude výsledkom syntézy, závisí podľa neho od použitia konkrétnych bakteriálnych enzýmov.

Spomínaní vedci a výskumníci sú dôkazom, že ľudský um si stále znova v kritických časoch dokáže poradiť s výzvami, ktoré predeň kladie prostredie. Bez ohľadu na to, či je príčinou krízy prirodzený kolobeh prírodných javov alebo minulé ľudské chyby a omyly.