Aké sú základné vlastnosti skleníkového plynu CO2?
CO2 sa na celkovom skleníkovom efekte podieľa približne tromi štvrtinami (75%). Jeho terajšia koncentrácia v atmosfére je 0.04 percenta. Na milión molekúl plynov atmosféry teda pripadá len 400 molekúl CO2. Pre vznik skleníkového efektu je to však dostatočne veľa. CO2 je v porovnaní s ostatnými skleníkovými plynmi oveľa trvácnejší. V atmosfére dokáže pretrvávať tisícky rokov.
Bez prítomnosti CO2 v zemskej atmosfére by na našej planéte neexistoval život. Uhlík je základným stavebným materiálom všetkých živých organizmov. Všetky rastlinné aj živočíšne bielkoviny sú produktom fotosyntézy, pre ktorú je CO2 základnou vstupnou surovinou. Okrem toho vďaka skleníkovému efektu, ktorý CO2 vyvoláva, je priemerná teplota na Zemi o 33 stupňov Celzia vyššia, ako by bola bez jeho prítomnosti. Bez CO2 by bola naša planéta zamrznutou guľou, na ktorej by život v takej forme ako ho poznáme, nedostal šancu.
Je koncentrácia CO2 v atmosfére stabilná?
Nie je. Počas obdobia posledných niekoľko milónov rokov sa striedajú obdobia s nízkou koncentráciou CO2 s obdobiami, kedy je obsah CO2 v atmosfére vyšší. Teraz sa však deje niečo mimoriadne. Počas obdobia posledných 150 rokov vzrástol obsah CO2 v atmosfére skoro o polovicu. V súčasnosti je jeho množstvo v ovzduší najvyššie za obdobie posledných najmenej 800 000 rokov. Dobre to ukazuje nasledujúci obrázok:
Rovnaký priebeh ako CO2 má aj priemerná teplota. Keď bolo množstvo CO2 v atmosfére nízke, na našej planéte bola doba ľadová. Naopak počas medziľadovej doby bolo množstvo CO2 vyššie. Ak by sme nebrali do úvahy terajšiu anomáliu, mali by sme sa nachádzať na konci medziľadového obdobia a množstvo CO2 a takisto aj teplota by mali začať klesať. Deje sa však pravý opak.
Keď sa pozrieme ďalej do histórie našej planéty, zistíme, že pred desiatkami a stovkami miliónov rokov existovali obdobia, kedy sa atmosfére nachádzali niekoľkonásobne vyššie koncentrácie CO2 v porovnaní s terajšími ale aj obdobia s o čosi nižšími koncentráciami. Toto kolísanie malo rôzne príčiny, ktoré sa však nedajú porovnávať s terajším stavom. V poslednej dobe je určujúcim faktorom striedanie ľadových a medziľadových dôb zapríčinené tzv. Milankovičovmi cyklami. V oveľa dávnejších dobách množstvo CO2 určovala hlavne sopečná činnosť striedaná s explóziami primitívneho života.
Čo sú hlavné zdroje CO2, a akým spôsobom sa tento plyn dostáva do atmosféry?
Tento obrázok to podľa mňa celkom dobre ukazuje:
Na obrázku vidíme hlavné uhlíkové cykly, ktoré prebiehajú v prírode a presúvajú uhlík medzi jeho rôznymi formami. Tiež je tam ukázané, v akom rozsahu do nich zasahuje človek.
Pozrime sa najskôr na informácie vyznačené bielou farbou. Tá vysvetľuje, kde a ako sú v prírode uložené zásoby uhlíka. Čísla v zátvorkách predstavujú vedcami odhadnuté množstvá uhlíka. Napríklad v atmosfére (*A) je ho 800 miliárd ton a je zrejmé, že v porovnaní s ostatnými zdrojmi sa jedná len o veľmi malý zlomok. Okrem atmosféry sa uhlík nachádza aj v živých organizmoch (*B), v pôde(*C), v rope uhlí a zemnom plyne (*D), v oceánoch (*E) a v morských usadeninách (*F), z ktorých postupne vznikajú horniny.
Žltá farba nám dáva predstavu, aká je dynamika celého systému. Vidno, že každý rok sa medzi atmosférou, oceánom a pôdou a živými organizmami vymení až štvrtina (!) celkového množstva uhlíka obsiahnutého v atmosfére v podobe CO2. Väčšiu časť predstavuje výmena uhlíka medzi atmosférou a pôdou a živými organizmami prostredníctvom fotosyntézy (*G) a dýchania (*I). O čosi slabšie prebieha jeho výmena medzi atmosférou a oceánmi (*J).
Je prítomnosť CO2 v atmosfére pre nás prospešná alebo škodlivá?
Keby nebolo vplyvu človeka, celý systém by bol v rovnováhe. Ale nie v úplnej. To čo obrázok neukazuje presne, je najpomalší ale z dlhodobého hľadiska najvplyvnejší cyklus výmeny uhlíka medzi horninami, morskými sedimentami a atmosférou. Tento cyklus je veľmi slabý. Na obrázku by to znamenalo zmeny niektorých hodnôt na druhom či treťom desatinnom mieste. V konečnom dôsledku ale vedie k tomu, že v časovom horizonte miliárd rokov skončí všetok uhlík v horninách a v atmosfére nezostane žiadne množstvo CO2. Život na Zemi prestane mať jednu z podmienok pre svoju existeniu. Až oveľa neskôr príde k slovu Slnko a zmení Zem na rozžeravenú mŕtvu guľu. Kruh života a ničoty sa uzatvorí.
Kdesi na úplnom začiatku bola rozžeravená Zem, ktorá postupne chladla a vznikla na nej prvá atmosféra. Bez kyslíka, ale s veľkým obsahom CO2. Potom nevedno kedy presne, ako a prečo s na našej planéte objavil prvý primitívny život. Ten počas nepredstaviteľne dlhých stoviek miliónov rokov väčšinu CO2 z atmosféry spracoval do podoby hornín, morských usadenín a fosílnych palív. Vznikla tak terajšia atmosféra s bohatým zastúpením kyslíka a s pre nás výhodným obsahom CO2. Vznikli terajšie formy života, ktoré sú založené na dnešnom zložení atmosféry. A prispôsobené aktuálnym teplotám. Dostať sa do súčasného stavu znamenalo preklenúť desiatky či stovky väčších či menších katastrofických udalostí. Zem v minulosti viackrát čelila hromadným vymieraniam živočíšnych a rastlinných druhov, ktoré sa nedokázali prispôsobiť prudkým výkyvom vo vlastnostiach životného prostredia.
Naša civilizácia a aj príroda, ktorá nás obklopuje, je prispôsobená terajším podmienkam. Na prispôsobovanie sa rýchlym zmenám nie sme pripravení.
Akým spôsobom človek vstupuje do uhlíkového cyklu a čo to spôsobuje ?
Predstavte si 200 litrový sud plný výborného suchého vína. Každý deň prichádza k tomuto sudu majiteľ a nasype doň za lyžicu cukru. Je to malá zmena. Po prvej, piatej desiatej lyžičke nikto nič nepostrehne. Zmeny medzi chuťou včerajšieho vína a toho dnešného sú také malé, že ani po sto dňoch nikto nič nespozoruje. Ale je to už úplne iné víno ako na začiatku. Jedného dňa sa stane, že víno sa už nebude dať piť.
Niečo podobné sa deje aj so zemskou atmosférou (množstvo cukru vo víne) a následne aj s teplotou (chuť vína). Zmeny, ktoré vyvolal človek spaľovaním zásob fosílnych palív (*D) ale aj výrobou cementu z vápenca (*F) sú na obrázku ukázané červenou farbou. Človek takýmto spôsobom pridá do atmosféry každý rok približne 9 miliárd ton uhlíka (to zodpovedá približne 35 miliardám ton CO2). Rovnováha je porušená. Fotosyntéza a oceán (*L, *M) síce dokážu odbúrať viac ako polovicu z tohto množstva, zvyšok ale zostáva v atmosfére (*N). A spôsobuje nárast priemernej teploty na našej planéte. A aby toho nebolo málo, vyššia teplota následne zasahuje do viacerých cyklov a mení množstvá uhlíka putujúce z a do atmosféry smerom k ešte vyšším koncentráciám.
Čo sa s tým dá robiť? Ako je možné dosiahnuť stabilizáciu, alebo dokonca zníženie objemu CO2 v atmosfére ?
Ako vidno z obrázka, sú minimálne tri oblasti, kde je potrebné urobiť zmeny.
Prechodom na bezuhlíkovú energetiku a priemysel, je možné dosiahnuť zníženie emisií CO2 (*K).
Zastavením odlesňovania a prechodom na udržateľný spôsob poľnohospodárstva sa dá zlepšiť schopnosť biosféry ukladať uhlík späť do pôdy s využitím fotosyntézy (*L).
Existujú aj úvahy o pridávaní zlúčenín železa do oceánov s cieľom podporiť rozvoj planktónu a teda aj schopnosť oceánov ukladať uhlík v podobe morských usadenín (*F).
Viaceré firmy už v súčasnosti pracujú na technológiách schopných aktívne odčerpávať CO2 z atmosféry alebo priamo z priemyselných emisií. Takto zachytený uhlík je možné vrátiť späť pod zemský povrch, tam odkiaľ sme ho my ľudia „vytiahli“.
My ľudia sme v dobrej viere a asi jediným možným spôsobom dosiahli svoj terajší blahobyt. Avšak za cenu toho, že sme vychýlili prirodzené planetárne cykly z rovnováhy. Ohrozujeme tak svoj terajší spôsob života a možno aj svoju existenciu. Obnova tejto stratenej rovnováhy sa musí stať najvyššou prioritou zakorenenou v mysli každého človeka, ktorému záleží na budúcnosti svojich potomkov. Ak sa toto podarí, snáď dôjde k zmene správania každého z nás. Smerom k väčšej ohľaduplnosti k životnému prostrediu. Smerom k preferovaniu energeticky šetrných výrobkov a služieb. A smerom k podpore globálnej politickej dohody, bez ktorej skutočne významná zmena terajšieho nepriaznivého trendu nenastane.
Zdroje:
Carbon dioxide in Earth's atmosphere - Wikipedia
Global warming - Carbon dioxide | Britannica
Graphic: The relentless rise of carbon dioxide (NASA)
Temperature Change and Carbon Dioxide Change (NOAA)
Global Greenhouse Gas Emissions Data | Greenhouse Gas (GHG) Emissions | US EPA
The Carbon Cycle | Earth Science | Visionlearning
Carbon Dioxide | North Carolina Climate Office
Elevated CO2 degassing rates prevented the return of Snowball Earth during the Phanerozoic
Crises and emissions: New empirical evidence from a large sample - ScienceDirect
First direct observation of carbon dioxide's increasing greenhouse effect
Climate change: animation shows US leading the world in carbon emissions - Vox
Q&A: Why cement emissions matter for climate change | Carbon Brief
Climate crisis: CO2 levels rise to highest point since evolution of humans | The Independent
Resource extraction responsible for half world’s carbon emissions | Environment | The Guardian
Carbon farming: how agriculture can both feed people and fight climate change
Glacial rivers absorb carbon faster than rainforests, scientists find | The Guardian
What is permafrost and why might it be the climate change time bomb?
