Nowe epoki rozwoju naszej cywilizacji coraz bardziej się skracają i drastycznie różnią się od poprzednich. My sami się tak szybko zmieniamy, że nie potrafimy się porozumieć ze starszymi pokoleniami. Zaczynamy porozumiewać się innymi pojęciami i językiem. Rewolucja informatyczna dokonała wielkiego przełomu w mentalności ludzkiej. W zasadzie wszystkie dotychczasowe rewolucje miały swoje hasła. Takimi dla przykładu są: Wolność, Równość, Braterstwo w czasach rewolucji francuskiej. Dzisiaj na wirtualnych i multimedialnych transparentach wybrzmiewa NIE dla ocieplenia klimatu. Oczywiście wszyscy jesteśmy za ochłodzeniem (nieznacznym). Najpierw jednak musimy znaleźć winowajców tego niehumanitarnego procesu. Paradoksalnie oczywistym winowajcą staje się człowiek z jego aktywnością wytwarzającą nadmierne ilości dwutlenku węgla.

Dlaczego dwutlenek węgla stał się takim powszechnie nielubianym złem? Jest przecież bardzo neutralny, podobnie jak hel czy inne gazy szlachetne. W porównaniu z azotem (78%) i tlenem (21%), a nawet argonem (1%) jest go stosunkowo mało – ok. 0,04%. Jednocześnie jest to gaz jak najbardziej pożądany przez rośliny. Dzięki zjawisku fotosyntezy rośliny przetwarzają go na tlen i węgiel, który jest głównym składnikiem świata roślinnego. Zalewane przez morza, przygniatane metrami lub setkami metrów lawy, oddzielone od atmosfery (co zapobiega powtórnemu wytworzeniu się CO2) szczątki roślinne przybierają formę węgla kamiennego. Jego wydobycie i spalanie podwyższa zawartość CO2.

Fotosynteza zamienia energię słońca na masę roślinną. Gdyby nie zjawiska geologiczne na ziemi, martwe szczątki organiczne w wyniku oddziaływania z tlenem z atmosfery zamieniłyby się na dwutlenek węgla. Miliony lat temu nie było jeszcze węgla kopalnego, a w atmosferze było dużo tlenu i dwutlenku węgla. Bardzo przyspieszyło to rozwój fauny i flory. Był to okres niezwykle dynamiczny a jednym z jej znanych skutków, było pojawienie się olbrzymich gadów, dziś zwanych kopalnymi. W wyniku aktywności geologicznej ziemi ilość dostępnego atmosferze CO2 malała lub rosła, wywołując na przemian zlodowacenia lub ocieplenia klimatu. Jeśli weźmiemy pod uwagę jego zmienną zawartość na powierzchni Ziemi w epokach geologicznych datowanych od około pół miliarda lat, to w naszej epoce ostatnio nazywanej przez specjalistów Antropocenem (epoką ludzi), ilość tego życiodajnego gazu jest stosunkowo niewielka. Ilość węgla uwięzionego w skorupie ziemskiej i węglowodorów pochodzących z ropy naftowej, jest dziesiątki tysięcy razy większa od śladu węglowego wytworzonego przez ludzkość w epoce historycznej (zapisanej).

Jaki jest więc problem z dwutlenkiem węgla? Otóż, choć jest całkowicie przepuszczalny dla światła widzialnego, to niestety absorbuje promieniowanie podczerwone, które jest emitowane z ziemi po jej nagrzaniu przez słońce (tzw. promieniowanie termiczne). Stąd jednoczesna nazwa „gaz cieplarniany” bowiem przez absorpcję nagrzewa również całą atmosferę. Tak samo metan produkowany przez krowy lub uwalniany przez topnienie wielkich lodowców ma takie same właściwości.

Musimy sobie uświadomić, że nadmierna emisja dwutlenku węgla jest skutkiem wzrostu dobrobytu ludzkości oraz trzykrotnego wzrostu naszej populacji, jaki nastąpił po drugiej wojnie światowej. Za wzrost emisji CO2 odpowiada zwiększony i powszechny dostęp do dóbr konsumpcyjnych, aktywność człowieka związana z rozwojem transportu samochodowego i samolotowego oraz morskiego, czy nawet używanie komputerów i Internetu. Nadwyżka produkowanego CO2 nie może być wchłonięta przez florę lądów i oceanów, co skutkuje efektem cieplarnianym.

Do oceny naszego negatywnego wpływu na klimat wprowadzono już w latach 90. nowe pojęcie „śladu węglowego”. Ten termin poznało już większość Polaków. Ślad węglowy jest to po prostu ilość dwutlenku węgla, produkowanego w ciągu roku przez człowieka, przedsiębiorstwo czy kraj, wyrażona w kilogramach lub w tonach.

Ślad węglowy dotyczy też produktów przemysłowych, od momentu wytworzenia poprzez eksploatację aż po koniec ich użytkowania, co popularnie nazywamy czasem życia produktu (wliczając też w to jego utylizację).

Średni ślad węglowy człowieka to po prostu ilość dwutlenku węgla emitowanego do atmosfery przez wszystkie formy wytwarzania energii spowodowanej przez ludzkość (ciepło, transport, rolnictwo, metabolizm i działalność przemysłową) podzielona przez liczbę mieszkańców ziemi.

Statystyczny człowiek na świecie wytwarza około 10 ton gazów cieplarnianych w ciągu roku! W zależności od dochodów per capita obywatele bogatych krajów mogą go wytwarzać nawet do trzech razy więcej. Ślad węglowy człowieka to więc 10 ton (co ciekawe przeciętny Polak wytwarza go tyle samo). Na te 10 ton obywatela świata, składa się wiele różnorodnych, bardziej lub mniej istotnych składników. Najważniejszy z nich związany jest z metabolizmem człowieka. Przez oddychanie, jedzenie i wydalanie wytworzonej przez nas żywności wytwarzamy ok. 2,5 do 3,5 ton CO2. Elektrownie wytwarzają ponad połowę ludzkiego śladu węglowego. Są to oczywiście klasyczne elektrownie oparte o źródła węglowodorowe, czyli węgiel, ropę naftową i gaz. Przemysł ciężki i chemiczny mają spory wpływ na średni ślad węglowy człowieka, jak również środki transportu takie jak samoloty i samochody. Dają one w sumie około 10% całego śladu węglowego człowieka. Resztę śladu stanowi emisja wytwarzana przez indywidualne ogrzewanie domów i budynków użyteczności publicznej.

Podobno (raczej według nowych teorii spiskowych) ślad węglowy został celowo wymyślony przez koncerny naftowe, aby każdy człowiek sam siebie obwiniał za zmiany klimatyczne zamiast znajdowania prawdziwych winowajców, tego trwającego dopiero od 60 lat zjawiska. Na początku naszego wieku został rozpowszechniony nowy termin „kalkulator śladu węglowego”, za pomocą którego każdy mógł obliczyć ilość emitowanego przez siebie i swój styl życia dwutlenku węgla. Korzystając z dostępnych danych, będzie można ustalić wartości średnie emisji CO2 dla każdego człowieka. To może zachęcić rządy niektórych krajów do wprowadzenia limitu ustalonych limitów emisji.

Taka reglamentacja, według pomysłodawców kalkulatora śladu węglowego, w gospodarkach rynkowych może ożywić giełdy finansowe a w konsekwencji pobudzić wzrost gospodarczy. Pytanie tylko, czy udałoby się tej futurystycznej wizji wprowadzić licznik emitowanego dwutlenku węgla dla każdego obywatela z osobna. Takie liczniki funkcjonują już w Unii Europejskiej. Pewne kraje mogą sprzedawać nadwyżki swojego niewykorzystanego CO2. Takie rozwiązanie to oczywiście ponura wizja ekspertów od przyszłości.

Zmniejszyć ślad węglowy można oczywiście przez ograniczanie podróży samolotowych, przestawienie się z samochodów na rowery, oraz częstsze korzystanie z kolei jako niskoemisyjnych środków transportu. Niestety na niewiele się to zda. Przykładem niech będzie ostatnia pandemia Covid–19. Zamknięcie w domach setek milionów ludzi na wiele miesięcy, ograniczenie wysokoemisyjnych podróży samolotem, drastyczne zmniejszenie ruchu samochodowego oraz zmiana trybu życia na bardziej powolny, spowodował na świecie spadek emisji CO2 do atmosfery w 2021 roku tylko o 8%. Według Międzynarodowej Agencji Energetycznej jest to największy spadek emisji, jaki obserwowano od drugiej wojny światowej. To dalej za mało, aby zastopować ocieplenie klimatu. Niestety zmiana diety na wegańską i zmniejszenie liczby przyswajanych kalorii nie uchroni nas przed dalszym ocieplaniem. Takie działania zostawmy raczej naszym celebrytom.

Według naukowców z MIT (USA) nawet tzw. bezemisyjni amerykanie ograniczający swoje potrzeby do absolutnego minimum produkują znacznie większy ślad węglowy, niż jest wymagany do zatrzymania globalnego wzrostu temperatur. Wynika to z tego, że USA jako kraj korzysta z paliw kopalnych jako głównego źródła energii.

Jaki będzie świat z jego klimatem za 50 czy 100 lat nie spędza nam snu z powiek. Prognozy są złe, ale przypomnijmy sobie moment, kiedy każdy z nas doznał niespodziewanej przyjemności, gdy zapowiadany przez śliczną panią pogodynkę deszczowy weekend okazywał się tylko niespełnioną groźbą i w istocie był słonecznym, radosnym i niezapomnianym przeżyciem. Może i tak właśnie będzie z zapowiadanym ociepleniem klimatu. Zderzenia z wielkimi meteorami raczej Ziemi nie grożą. Wydaje się, że najbardziej realnym zagrożeniem dla ludzkości niezależnym od samego człowieka są wybuchy wulkanów. W latach spokoju i uśpienia emitują one tylko około 2% rocznego śladu węglowego. Gorzej gdy się uaktywniają. Mogą one wyemitować setki, jeśli nie tysiące razy więcej gazów cieplarnianych i pyłów. Są też niestety najbardziej pewnymi „ochładzaczami” klimatu na wiele lat. Wielkie erupcje wulkaniczne zapisane w dziejach ludzkości, powodowały klęski głodu i nieurodzaju na wszystkich kontynentach. Jedna erupcja w 1816 wulkanu Tombora z archipelagu indonezyjskiego, spowodowała obniżenie średniej temperatury na Ziemi o 5 st. C. Wywołało to wielkie katastrofy humanitarne w Europie i Ameryce Północnej. Ofiar choroby i głodu było nawet więcej niż zmarłych i zabitych w pożogach wojennych niedawnych wojen napoleońskich. Rok 1816 został nazwany rokiem bez lata. W tym czasie na ziemiach polskich w lipcu padał śnieg.

Wydaje się, że emisja dwutlenku węgla przez działalność człowieka, osiągnęła już pewną równowagę. Nie będzie rosnąć ani też specjalnie maleć. Wytworzy się zatem pewna równowaga klimatyczna, w której ludzie będą zamieszkiwali na wybrzeżach mórz i oceanów o trochę zmienionych liniach brzegowych, a nie na wyschniętych na wiór wnętrzach kontynentów. Mogą pojawić się beneficjenci zmian klimatycznych, mieszkający w krajach leżących na wysokich szerokościach geograficznych takich jak Kanada, Skandynawia czy Polska.

Ilość gazów cieplarnianych w atmosferze raczej ustabilizuje się na wysokim poziomie 500 cząsteczek CO2 ppm na milion wszystkich razem wziętych, co spowoduje ustalenie się nowej równowagi. W roku 2022 jest tych cząsteczek 450 na milion rocznie. W latach pięćdziesiątych było ich poniżej 300 ppm na rok.

Co w takim razie powinniśmy robić? Czy czekać na klimatyczny Armagedon w bezwolnym fatalizmie? Ludzi znających rozwiązanie na globalny wzrost temperatur jest już miliony. Często w mediach lub socjalmediach dają upust swojej przenikliwości. Pomysły może są i genialne, ale nie zawsze uwzględniają prawa fizyki, których raczej nie będą w stanie zmienić.

Nikt nie zna na to odpowiedzi. Jest jednak pomysł bardzo prozaiczny w swej istocie. Mimo że nie redukuje wytwarzanego przez nas śladu węglowego. Co robić? Należy sadzić drzewa i nie wycinać już istniejących. Lasy nas uratują! Przecież to one wiążą dwutlenek węgla. Wystarczy zwiększyć ich powierzchnię o 20%, a problem ocieplenia zniknie. Ale na to potrzebujemy kilkudziesięciu lat i poświęceń kolejnych pokoleń.

Prawie cała energia na ziemi pochodzi od słońca. Oprócz paliw kopalnych mamy źródła energii pochodzące z rzek, z fal morskich i wiatru oraz promieniowania słonecznego, czyli tzw. źródła odnawialne. Energia pozyskiwana z promieniowania słonecznego w panelach fotowoltaicznych połączona z wytwarzaniem wodoru i jego ponownym utlenianiem jest budzącą największe nadzieje alternatywą dla naszej cywilizacji.

Jedynymi źródłami na ziemi niepochodzącymi od słońca są źródła geotermalne i energia jądrowa. Są też najmniej emisyjne, ponieważ w globalnym bilansie mają one mniejsze ślady węglowe. Mniejsze nawet niż panele fotowoltaiczne, które trzeba najpierw wyprodukować, a potem zutylizować, co też jest sporym wydatkiem energetycznym. Wydaje się, że rozwój energetyki jądrowej w krajach węglowych takich jak Polska, Australia czy Afryka Południowa w szczególności, może w znacznym stopniu zmniejszyć ślad węglowy ich mieszkańców, nie mówiąc już zdecydowanym polepszeniu jakości powietrza.

Gdyby spojrzeć na ślad węglowy z punktu zapewnienia komfortu termicznego człowieka oraz jego potrzeb konsumpcyjnych to czynniki te stanowią prawie 70% wartości śladu węglowego. Zamiana kopalnych źródeł na paliwo jądrowe mogłaby ten ślad drastycznie zredukować. To wymagałoby jednak zmiany negatywnego nastawienia do tego typu energii wielu zachodnich społeczeństw, które zaczadzone miazmatami ze wschodu uzależniły się od jednego rodzaju paliwa kopalnego. Nie popadajmy jednak w bezwzględny pesymizm. Cytując klasyka: Ziemia sobie poradzi – gorzej z ludźmi.

 

dr hab. Janusz Jaglarz prof. PK
Politechnika Krakowska

Absolwent kierunku Fizyka Jądrowa na Wydziale Matematyki Fizyki i Chemii Uniwersytetu Śląskiego. Doktorat obronił w 1996 roku na Politechnice Śląskiej Na wydziale Matematyczno fizycznym w dziedzinie nauk fizycznych. Stopień doktora habilitowanego uzyskał w 2014 roku na wydziale Inżynierii Materiałowej i Ceramiki AGH w Krakowie. Od 2016 roku jest profesorem Politechniki Krakowskiej na Wydziale Inżynierii Materiałowej i Fizyki. Jego specjalnością jest optyka cienkich warstw i metrologia optyczna. Jest autorem 5 książek i podręczników oraz 114 prac naukowych. Z czego 69 artykułów jest opublikowanych w renomowanych czasopismach naukowych z tzw. listy filadelfijskiej (JCR). Jego prace są ponad 500 krotnie cytowane w indeksowanej międzynarodowej prasie naukowej. Jest stałym recenzentem prac publikowanych w wysoko punktowanych czasopismach specjalistycznych. Od 2018 roku czynnie zajmuje się zagadnieniami recyklingu i ekologii oraz popularyzacją wiedzy związanej z odnawialnymi źródłami energii. Jest również wiceprezesem PPE Innowacje.