Emisja CO2 – czym jest, skąd pochodzi i jak ją mierzyć?

Emisja CO2 to uwalnianie dwutlenku węgla do atmosfery, w przeważającej części przy spalaniu węgla, ropy i gazu ziemnego w energetyce, przemyśle i transporcie. Dwutlenek węgla zatrzymuje ciepło oddawane przez Ziemię, więc każda nadwyżka ponad naturalny obieg węgla wzmacnia efekt cieplarniany. Oceany i lasy wchłaniają tylko część tej nadwyżki. Reszta kumuluje się w atmosferze, a wulkany dokładają do niej zaledwie ułamek tego, co człowiek.

Czym jest emisja CO2?

Emisja CO2 to uwalnianie dwutlenku węgla do atmosfery, głównie przy spalaniu paliw zawierających węgiel. Gaz ten przepuszcza światło słoneczne, ale pochłania promieniowanie cieplne oddawane przez powierzchnię Ziemi i część tego ciepła kieruje z powrotem ku ziemi. Na tym polega efekt cieplarniany: im wyższe stężenie CO2, tym więcej energii zostaje w klimacie. Stężenie podaje się w ppm, czyli w cząsteczkach na milion cząsteczek powietrza. Wartość stężenia rośnie nieprzerwanie od początku regularnych pomiarów w latach 50. XX wieku.

Czy CO2 z dokumentów samochodu to ten sam gaz, który sprawdza diagnosta? Nie – przy badaniu technicznym mierzy się tlenek węgla (CO), trujący produkt niepełnego spalania. Dwutlenek węgla w stężeniach spotykanych w powietrzu nie truje, za to ogrzewa klimat, i to jego dotyczy wartość w g CO2/km.

Trzecie pojęcie, ekwiwalent CO2 (CO2e), to jednostka, w której wyraża się metan, podtlenek azotu i inne gazy cieplarniane przez działanie równoważnej ilości dwutlenku węgla. Według krajowego raportu inwentaryzacyjnego KOBiZE sam CO2 stanowił w 2023 roku 81,4% całkowitej emisji gazów cieplarnianych w Polsce. Udział ten policzono bez sektora użytkowania gruntów i leśnictwa (LULUCF).

Źródła emisja CO2

Większość emisji CO2 pochodzi ze spalania węgla, ropy i gazu ziemnego w energetyce, przemyśle i transporcie. W Polsce sektor Energia, obejmujący także transport i spalanie paliw w zakładach, odpowiada za ok. 83,2% krajowej emisji gazów cieplarnianych, liczonej w CO2e bez LULUCF. Głównym źródłem samego dwutlenku węgla jest spalanie paliw, w inwentaryzacji oznaczone jako kategoria 1.A.

Część CO2 powstaje jednak bez spalania, w samej reakcji chemicznej. Przy produkcji cementu wypalanie wapienia rozkłada węglan wapnia na wapno i dwutlenek węgla, więc emisja procesowa pojawia się niezależnie od tego, czym opalany jest piec. Osobne źródło to zmiana użytkowania gruntów: wycinka lasów uwalnia węgiel zgromadzony w drewnie i glebie.

Czy wulkany emitują więcej niż ludzie? Według szacunków amerykańskiej służby geologicznej antropogeniczna emisja CO2 prognozowana na 2010 rok wynosiła 35 gigaton. Ta wartość jest od 80 do 270 razy większa niż roczna emisja wulkaniczna. Nawet erupcja Mount St. Helens, która w 9 godzin uwolniła około 10 mln ton CO2, odpowiada zaledwie 2,5 godziny emisji ludzkości.

Naturalny obieg węgla jest przy tym zbilansowany: oceany i roślinność pochłaniają mniej więcej tyle, ile oddają procesy naturalne. Nadwyżkę wprowadza człowiek, a oceany i lasy wchłaniają tylko jej część – reszta kumuluje się w atmosferze. Wzrostu stężenia CO2 wulkany więc nie tłumaczą.

Pomiar emisji CO2 opiera się głównie na obliczeniach, a nie na czujnikach

Emisję CO2 w większości przypadków się oblicza: dane o aktywności mnoży się przez wskaźnik emisji. W energetyce danymi o aktywności jest zużycie paliwa, a wskaźnik mówi, ile CO2 daje jego jednostka. Tę logikę porządkują wytyczne IPCC z 2006 roku. Opierają się na nich krajowe raporty inwentaryzacyjne (NIR) składane do ONZ. Metody Tier 2 i Tier 3, zastępujące wskaźniki domyślne danymi krajowymi lub instalacyjnymi, nazywa się metodami wyższego poziomu i zwykle uznaje za dokładniejsze.

W przemyśle bezpośredni pomiar dotyczy tylko części dużych instalacji. W unijnym systemie handlu uprawnieniami EU ETS prowadzący instalację może stosować metodykę opartą na pomiarach, czyli systemy ciągłych pomiarów emisji (CEMS) zamontowane w kominie. Dominuje jednak obliczanie emisji z bilansu zużytych paliw i surowców.

Emisję podaje się w czterech skalach, które różnią się rodzajem wielkości:

• Pojazd – gramy CO2 na kilometr (g CO2/km), podawane w dokumentach auta na podstawie pomiaru spalin w teście homologacyjnym.
• Energia – gramy na kilowatogodzinę (g CO2/kWh) albo kilogramy na megawatogodzinę.
• Firma – tony CO2 lub CO2e rocznie, liczone zwykle według GHG Protocol.
• Kraj – tysiące lub miliony ton (kt, Mt) w krajowej inwentaryzacji.

Krajowy przykład stanowią wskaźniki emisyjności KOBiZE dla energii elektrycznej. Dla energii wyprodukowanej w instalacjach spalania paliw wynoszą one 733 kg/MWh, a dla odbiorców końcowych 597 kg/MWh. Druga wartość uwzględnia całą energię wyprodukowaną w kraju, w tym z OZE, więc rozkłada emisję także na prąd bezemisyjny.

Różne bazy danych podają dla tego samego kraju różne liczby, bo różnią się zakresem gazów, ujęciem lasów i metodą. Jedne liczą sam CO2, inne wszystkie gazy cieplarniane; jedne wliczają LULUCF, inne nie. Krajowy NIR, zestawienia unijne i globalna baza EDGAR opisują więc tę samą rzeczywistość według odmiennych reguł.

Kto emituje najwięcej CO2 na świecie?

Największym emitentem CO2 są Chiny, przed Stanami Zjednoczonymi i Indiami, a Unia Europejska jako całość plasuje się dalej. Łączna emisja CO2 na świecie wynosi według szacunków z różnych lat 35–37,8 gigaton rocznie i nadal rośnie.

• Emisja roczna – odpowiada na pytanie, kto emituje najwięcej dziś; Chiny wyraźnie przodują, łącząc największy przemysł świata z energetyką opartą na węglu.
• Emisja per capita – przelicza całą emisję kraju, łącznie z przemysłem, na mieszkańca; przeciętny mieszkaniec USA emituje więcej niż mieszkaniec Chin czy UE, a mieszkaniec Indii kilkakrotnie mniej.
• Emisja skumulowana – sumuje emisje od początku industrializacji; w paliwach kopalnych prowadzą USA, a kraje dzisiejszej UE łącznie mogą wyprzedzać Chiny, zależnie od zakresu danych.

Kierunki zmian też się rozchodzą: emisje USA i UE od lat spadają, a w Chinach i Indiach rosły, choć chiński wzrost w ostatnim czasie wyraźnie wyhamował.

Ile gazów cieplarnianych przypada na mieszkańca Polski i skąd rozbieżne porównania z UE i Chinami?

Polska emituje na mieszkańca więcej CO2, niż wynosi średnia UE, choć jej emisje od lat spadają wraz z ograniczaniem energetyki węglowej. Emisja na mieszkańca ma spadać dalej, bo europejskie prawo o klimacie zobowiązuje Unię do osiągnięcia neutralności klimatycznej do 2050 roku.

Emisja gazów cieplarnianych w Polsce wyniosła w 2024 roku ok. 341 Mt ekw. CO2, licząc z emisją pośrednią CO2 i bez LULUCF. W samym sektorze Energia spadek od roku bazowego wyniósł 41,22%. Po podzieleniu całkowitej sumy przez około 37,5 mln mieszkańców wychodzi ok. 9 t ekw. CO2 na osobę, dla wszystkich gazów razem.

Od czego zależy porównanie Polski i Chin? Emisja per capita w Chinach szybko rosła. Dlatego w danych za starsze lata Polska wypadała wyżej niż Chiny. W danych EDGAR i Global Carbon Budget za 2023 rok wypada już niżej. Przed porównaniem dwóch liczb warto więc sprawdzić trzy rzeczy: bazę, rok i to, czy dotyczą samego CO2, czy wszystkich gazów.