Przyszłe emisje gazów cieplarnianych

Obecnie globalna emisja dwutlenku węgla do atmosfery związana z działalnością człowieka na rok 2008 to 35 miliardów ton rocznie (9.5 mld ton węgla). To olbrzymie liczby, ale spróbujmy je zobrazować.

Spójrz za okno. Wyobraź sobie stojący daleko sześcian o boku trochę ponad kilometra. Duży, prawda? W takiej objętości nasze elektrownie, samochody i fabryki co sekundę podwajają naturalne stężenie dwutlenku węgla. Wyobraź sobie, że co sekundę na równiku stawiamy taką kostkę, jedną obok drugiej. W ciągu jednego dnia ponad dwukrotnie zabudujemy nimi Ziemię dookoła. I tak przez dekady, coraz szybciej. Jesteśmy w stanie zmieniać skład atmosfery. I beztrosko to czynimy, traktując ją jak nieskończony śmietnik, do którego można wrzucić dowolną ilość gazów cieplarnianych, pyłów, tlenków siarki, azotu i toksycznych chemikaliów.

Żadna z osobna jazda samochodem, kupiony gadżet, zużyta przez nas kilowatogodzina prądu nie wydaje się problemem. Ale pomnożona przez miliardy ludzi oznacza katastrofę.

Największe źródła emisji to spalanie paliw kopalnych w elektrowniach, transport - samochody i samoloty, procesy związane z produkcją towarów przemysłowych  oraz wylesianie.

emisje-dwutlenku-wegla

Zmiany emisji dwutlenku węgla ze spalania paliw kopalnych w historii (w milionach ton węgla, aby przeliczyć na miliony ton dwutlenku węgla, wartości należy przemnożyć przez 3.66).

Obecnie koncentracja dwutlenku węgla w atmosferze wzrosła od czasu epoki przedprzemysłowej z 280 ppmv do 390 ppmv, przekraczając poziomy rejestrowane od setek tysięcy, a prawdopodobnie i dziesiątek milionów lat.

Prognozy dalszego ocieplania się Ziemi zależą od tempa przyrostu gazów cieplarnianych w atmosferze, a te zależą od tempa, w jakim będziemy spalać paliwa kopalne i prowadzić wylesianie. Raport IPCC uwzględnia szereg scenariuszy, w szczególności zależnych od podjęcia działań zmierzających do ograniczenia emisji gazów cieplarnianych lub ich zignorowania, a także zastosowania czystych kryteriów opłacalności ekonomicznej. 

prognozy-emisji-co2

Prognozy emisji dwutlenku węgla do atmosfery (wykres dolny) i jego koncentracji w atmosferze
A1 - rozwój w oparciu o kryteria ekonomiczne, zatarte różnice między biednymi i bogatymi krajami
A1T - rozwój elektrowni słonecznych i nuklearnych, ogniwa paliwowe etc.
A1Fl - rozwój w oparciu o paliwa kopalne. Kontrola zanieczyszczeń skuteczna, ale ignoruje CO2
A1B - wariant pośredni
A2 - rozwój w oparciu o kryteria ekonomiczne, zwiększenie różnic między biednymi i bogatymi krajami, szybki wzrost ludności, szczególnie w krajach rozwijających się, brak zaangażowania w kwestiach ekologicznych.
B1 - wysoki poziom świadomości ekologicznej i społecznej, odejście od postaw konsumpcyjnych, czysto ekonomicznych na rzecz zrównoważonego rozwoju. Rządy, biznes, media i ludzie przywiązują do tego dużą wagę. Świadomie i intensywnie inwestuje się w technologie, efektywność, ekologię.
B2 - jak B1, ale ze zróżnicowaniem pomiędzy krajami bogatymi i biednymi.

Najbardziej optymistyczne scenariusze B1, B2 (wysoka świadomość ekologiczna) i A1T (rozwój ekonomiczny, przy założeniu rozwoju technologii i największej opłacalności ekonomicznej rozwiązań o niskiej emisji CO2) pozwalają na stabilizację emisji CO2 do 2050 roku na poziomie zbliżonym do obecnego. Nawet przy zamrożeniu poziomu emisji, ilość CO2 w atmosferze będzie dalej rosła, sięgając 600 ppmv, czemu towarzyszyłby wzrost temperatury o około 2°C.

Pesymistyczne scenariusze zakładają rozwój kładący nacisk na opłacalność ekonomiczną i ignorujący kwestie ekologiczne lub zadowalający się redukcją innych zanieczyszczeń (pyły, aerozole siarkowe, tlenki siarki itp.). W takiej sytuacji stężenia CO2 do końca wieku mogą wzrosnąć nawet do 1000ppm, a średnie temperatury mogą wzrosnąć nawet o 5-6°C.

Koncentracja dwutlenku węgla w atmosferze zależy także od funkcjonowania cyklu węglowego i pochłaniania tego gazu przez oceany, glebę i rośliny. Dziś jest przez nie absorbowana ponad połowa naszych emisji. Możliwość zadziałania dodatnich sprzężeń zwrotnych, wyłączających lub osłabiających mechanizmy usuwające dwutlenek węgla z atmosfery, spowodowałaby destabilizację cyklu węglowego, a co za tym idzie znaczący wzrost koncentracji CO2 w atmosferze i jeszcze silniejszy wzrost temperatury.

Jak na razie emisja dwutlenku węgla rośnie szybciej, niż przewidują to najbardziej pesymistyczne modele IPCC.

Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na energię rośnie także zużycie paliw kopalnych, dających nam obecnie 85% energii. Najwięcej (40%) energii czerpiemy z ropy, a z gazu i węgla po 22-23%. Z tych źródeł gaz jest najczystszym źródłem energii, zarówno pod względem emisji CO2, jak i innych substancji (siarka, pył, metale ciężkie i in.), drugie miejsce zajmuje ropa, najbrudniejszym zaś źródłem energii jest węgiel. Wyprodukowanie 1kWh energii z węgla to emisja 1kg CO2. Dla ropy to już tylko niecałe 70 dkg CO2, a dla gazu poniżej 40 dkg CO2

porownanie-emisji

Emisja CO2 przy spalaniu różnych paliw kopalnych w celu wyprodukowania 1 kWh energii elektrycznej (1kg = 2.2 funta)

Wzrost emisji CO2 jest szybszy niż w najgorszych scenariuszach. W latach 1990-1999 emisje rosły o 1,1% rocznie, w latach 2000-2004 tempo wzrostu emisji przyspieszyło do ponad 2% rocznie, a w roku 2007 sięgnęło 3.3%. Dlaczego?

Odpowiedzi jest kilka: zachodni styl życia zaczęły przejmować bogacące się i niezwykle ludne kraje trzeciego świata, takie jak Chiny czy Indie. Ich mieszkańcy chcą mieć samochody, latać samolotami, mieć duże domy, a w nich klimatyzację, prowadzić konsumpcyjny tryb życia i dobrze zjeść.
W konsekwencji rośnie zapotrzebowanie na energię elektryczną, szczególnie w krajach rozwijających się, np. Chinach, przybywa samochodów, wśród produkowanych wzrasta ilość modeli o dużym zużyciu paliwa, produkuje się też coraz więcej towarów przemysłowych.
Jednak sposób życia, który formując się w latach ’50 XX wieku w Ameryce i Europie zachodniej dla relatywnie nielicznej populacji nie stanowił problemu, kilkadziesiąt lat później obejmując cały świat zderza się z granicami możliwości eksploatacji zasobów i adaptacji środowiska naturalnego. Gdyby Chińczycy i Hindusi zaczęli jeździć samochodami tak, jak Europejczycy, to już na samo to nie wystarczyłoby nawet podwojenie wydobycia ropy - na co nie ma szans, ani teraz, ani w przyszłości.

Znajdujemy się już blisko momentu, kiedy wydobycie ropy osiągnie szczyt, a następnie będzie już tylko spadać. Stanie się to prawdopodobnie w ciągu kilku najbliższych lat, o ile już nie sięgnęliśmy szczytu wydobycia. Wydobycie gazu zacznie spadać po 10 latach od szczytu wydobycia ropy. Wydobycie ropy nie nadąża za popytem, a jej ceny rosną. Ceny gazu podążają za ropą. Najtańszą energię można pozyskać z najbrudniejszego, ale też najobficiej występującego węgla (rys).

paliwa-kopalne-rezerwy

Rys. Zasoby Paliw Kopalnych

Energetyka i przemysł z epoki ropy i gazu powracają do produkowania energii z węgla, jak w XIX wieku.
W związku z tym w Chinach co 4-5 dni buduje się nową 1000 MW elektrownię węglową, a Indie do 2012 zwiększą wydobycie węgla o 50%, do roku 2030 4-krotnie. W sumie planowane na najbliższe 25 lat elektrownie węglowe po zbudowaniu wyemitują więcej CO2 niż wszystkie jego źródła przez ostatnie 250 lat.

"Raporty IPCC nie przewidywały, że świat cofnie się do ery gospodarki opartej na węglu - a właśnie to ma teraz miejsce. Jeśli ekstrapolować ten trend, to zmierzamy prosto do katastrofy"

Gernot Klepper, ekonomista Kiel Institute

Ropa się wyczerpuje, gaz też. Szczyt wydobycia węgla, jeśli zastąpimy nim inne paliwa kopalne i będziemy się starali utrzymać na świecie dzisiejszy model rozwoju gospodarczego, nastąpi w ciągu 20-50 lat. A łatwych alternatyw dla paliw kopalnych nie ma. Ekologiczną puszkę Pandory otworzymy, jeśli sięgniemy po inne  paliwa kopalne, takie jak ciężkie piaski roponośne lub łupki bitumiczne, których zasoby są bardzo duże i porównywalne z zasobami węgla.

Łupki bitumiczne i piaski roponośne są od niego jeszcze gorsze. Przetwarzanie ich w użyteczne paliwo wiąże się nie tylko z olbrzymią emisją dwutlenku węgla, ale i wymaga olbrzymiej ilości słodkiej wody, która w procesie jest zamieniana w jeziora toksycznej smolistej brei. Produkcja wymaga ponadto dużych ilości energii - czerpanej z gazu lub elektrowni jądrowych. I jest to proces nieefektywny i trudno skalowalny - z powodu trudności technicznych, braku wody, wysokiej pracochłonności i olbrzymich potrzeb energetycznych. Specjaliści uważają, że w ciągu najbliższych kilkunastu lat nawet przy agresywnym inwestowaniu, te źródła energii dadzą najwyżej 10% energii obecnie pozyskiwanej z ropy.

Ponadto, jeśli kraje trzeciego świata, szczególnie Chiny i Indie, przejmą zachodni hiperkonsumpcyjny styl życia, a zużycie przez nie surowców będzie nadal rosło ekspotencjalnie, to próba zastąpienia ropy węglem, piaskami roponośnymi czy łupkami i tak jest skazana na porażkę - w drugiej połowie stulecia wyczerpią nam się również te zasoby. Ślepa uliczka...

Aktualnie panuje przekonanie, że dotychczasowy wzrost koncentracji CO2 o 100 ppm z 280 ppm do 390 ppm (wzrost o 40%) to tylko przygrywka do dalszego zwiększania się ilości tego gazu w atmosferze. Jeszcze niedawno uważane za „czarny scenariusz” podwojenie się zawartości CO2 w atmosferze względem poziomu przedindustrialnego (czyli do poziomu 560 ppm) obecnie postrzegane jest jako ambitny cel, tak optymistyczny, że prawie niemożliwy do realizacji... Jest całkiem prawdopodobne, że przy zachowaniu obecnych trendów, do końca stulecia zawartość CO2 sięgnie nawet 1000 ppmv, a przy niekorzystnym zadziałaniu sprzężeń zwrotnych cyklu węglowego przekroczy tą wielkość!

Jaki będzie klimat Ziemi w przyszłości? Dwutlenek węgla jest w dużej części usuwany z atmosfery przez szereg mechanizmów. Zaś pojawiają się również procesy mogące uaktywnić nowe źródła gazów cieplarnianych. Jaki więc klimat się ukształtuje na naszej planecie? Przeczytaj w klimat Ziemi w przyszłości .

Wykonanie PONG, grafika GFX RedFrosch.



logowanie | nowe konto