5. ČOVEK ŽIVI I ODLUČUJE O BUDUĆNOSTI SVOJE OKOLINE

5.10. Čovek i ugljenik

Da li čovek ima uticaj na kruženje ugljenika?

Uticaj čoveka je veoma značajan i to ,nažalost, u negativnom smislu, povećava koncentraciju ugljen-dioksida u atmosferi.

Drvo u procesu fotosinteze vezuje ugljendioksid i oslobađa kiseonik. Prilikom sagorevanja drvo u atmosferu oslobađa istu količinu ugljen-dioksida koju je apsorbovalo u procesu fotosinteze. 
Fotografisala Danijela Ivosevic Jelusic

Sagorevanjem fosilnih goriva, neobnovljivih izvora energije, u atmosferu se emituju ogromne količine ugljen-dioksida. Fosilna goriva sadrže energiju koja potiče iz drevne fotosinteze nastale sporom transformacijom organskog ugljenika deponovanim u sedimentnim stenama. U principu, ova transformacija traje milionima godina, a većina nafte i gasa koju smo do sada koristili ima starost između 70-100 miliona godina.

Da li prizor posečenih šuma izgledaju lepo?
Matt Palmer/Unsplash (Unsplash licence)

Drugi oblik uticaja čoveka na kruženje ugljenika je uklanjanje kopnenih biljaka, naročito uništavanjem šuma. To znači da se ograničava proces fotosinteze, a samim time se apsorbuje manje ugljen-dioksida i oslobađa se manje kiseonika. Otud i višak ugljen-dioksida u atmosferi, što doprinosi globalnom zagrevanju.

Da li je veća šteta ili korist od posečenih šuma?

Da li želimo da sačuvamo drveće i šume u našoj okolini?
Fotografisao Mladen Franko

Kako to da ne brinemo o ogromnim količinama ugljen-dioksida koje se oslobađaju sa svakim dahom više od sedam milijardi ljudi i nekoliko milijardi životinja koje nastanjuju ovaj svet?

Na prvi pogled izgleda da i disanje doprinosi povećanju CO2 u atmosferi. Međutim, ugljen-dioksid koji izdišemo je deo prirodnog ciklusa kruženja ugljenika. Stoga, ne treba da brinemo oko CO2 nastalog disanjem.

Velika je razlika kad ugljen-dioksid nastaje ljudskim aktivnostima poput izgaranja fosilnih goriva u domaćinstvima i industriji.

Nastali višak ugljen-dioksida u atmosferi ipak treba negde da ode!

Pogledajte kako ljudi utiču na kruženje ugljenika!

Koji prirodni procesi mogu smanjiti količinu ugljen-dioksida nastalog usled aktivnosti ljudi?

Količina ugljen-dioksida nastalog delovanjem ljudi može se delimično regulisati putem fotosinteze i rastvaranjem u okeanima. Međutim, brzina ovih procesa ne može da prati porast koncentracija ugljen-dioksida u atmosferi, što dovodi do bitne posledice:

Nivo ugljen-dioksida nastavlja da raste u atmosferi

Šta je značila industrijska revolucije?

Parna lokomotiva: crte patena iz 1836. godine 
Risk Engineer/Wikimedia Commons (CC BY-SA 4.0)
Parobrod iz perioda oko 18601865. godine
Mathew Brady/Wikimedia Commons (CC0)
Plug na parni pogon oko 1888. godine
Wikimedia Commons (CC0)

Prirodni ekosistemi su nastali spontano, bez uticaja čoveka. A onda se pojavio čovek, a zajedno sa njim i industrijska revolucija.

Industrijska revolucija značila je prelazak na nove proizvodne procese. Ona je započela u Engleskoj u drugoj polovini 18. veka, da bi se kasnije proširila i na druge države Evrope, a zatim i po celom svetu. Bio je to proces u kome su jednostavni ručni alati zamenjivani složenijim mašinama. Najznačajnije tehničko otkriće, parna mašina (Džejms Vat (James Watt) 1776. godine) donosi veliki preokret u industriji, prelazi se sa manufakturnog rada na parne mašine, razvijaju se parne lokomotive, parobrodi, različite poljoprivredne mašine i dr.

Međutim, industrijalizacija istovremeno sa sobom donosi i negativne posledice. Mašine za pogon su koristile vodenu paru. Da bi se dobila para, trebalo je zagrejati vodu, a za to se koristio ugalj. Počeli su da se crpe resursi Zemlje. Oslobađao se ugljen-dioksid u vazduh u mnogo većim količinama nego što je to bilo pre industrijalizacije, te dolazi do zagađenja životne sredine. Pogledajte podatke merenja niže

Kada je započeo porast ugljen-dioksida na Zemlji?

Parna mašina* napravljena 1832. godine pokretala je presa za kovanje novca (1861–1891) Kraljevske španske kovnice novca. Danas je Izložena je u holu ETSIMa u Madridu, Španija
Nicolás Pérez/Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0)

*Pronalazak parne mašine doveo je do velikih promena u proizvodnji dobara.

Od industrijske revolucije naovamo čovek je uveliko povećavao emisiju ugljen-dioksida u atmosferu.

Zanimljivo je da je 1850. godine koncentracija ugljen-dioksida u atmosferi bila 280 ppm, dok je izmerena koncetracija ugljen-dioksida u atmosferi januara 2024. godine iznosila 422,80 ppm (422,80 delova na milion). Ova koncentracija je izmerena na planini Mauna Loa (Hawaii), gde se nalazi opservatorija za posmatranje Zemljine atmosfere.

Naučnici procenjuju da bi atmosferske koncentracije ugljen-dioksida 2100. godine mogle dostići koncentracije između 450600 ppm.

Istraživanja pokazuju da prirodni ekosistemi (more, okeani, tlo) mogu čuvati 20 do 100 puta više ugljen-dioksida od biljaka.

 Industarlizacija, šta ona znači za ekosistem?

Industrializacija oko nas
Chris LeBoutillier/ Unsplash (Unsplash License)

više fabrika

 → više CO2 u atmosferi

 → više i drugih zagađivača:                         NOx, SO2, lebdeće čestice

   → više zagađenja ekosistema

Kako se promene koncentracija ugljen dioksida od 1750. godine do danas mogu grafički prikazati?

Prikaz emisije ugljen-dioksida u milijardama tona od industrijske revolucije do danas
Our world in data (CC BY)

Na gornjem grafiku prikazani su podaci dobijeni iz proučavanja mehurića vazduha zarobljenih u ledu Antarktika pre 1958. godine. Nakon 1958. godine su podaci merenja koncentracija CO2 (Mauna Loa opservatorija

Različita merenja, a jedan grafik? Kako je to moguće?

Urađena su poređenja merenja koncentracije ugljen-dioksida iz ledene kore sa Antartika (Law Dome) sa merenjima prosečnih godišnjih koncentracija u atmosferi na južnom polu. Poređenja su pokazala dobro slaganje. Što je još značajnije pokazano je da ledeno jezgro sadrži verni zapis sastava atmosfere. To nam omogućava da proširimo naša znanja o Zemlji u njenoj dalekoj prošlosti.

*Law Dome je velika ledena kupola koja se uzdiže na 1.395 metara na Antarktiku

Zarobljeni mehurići vazduha u sedimentu ledenog jezgra u ledu Antartika: sediment ledenog jezgra
NASA’s Goddard Space Flight Center/Ludovic Brucker/Wikimedia Commons (Public Domain)
Šta su ledena jezgra?

Ledena jezgra su cilindrični uzorci leda izvučeni iz ledene ploče ili glečera. 

Istraživači buše led specijalnim šupljim bušilicama i tako dobijaju cilindar od jezgra kao uzorak.

Kada padne sneg, u njemu se zadržavaju mehurići ispunjeni vazduhom. U veoma hladnim oblastima poput Antartika sneg se stalno taloži i to traje godinama, vekovima, pa čak i milenijumima. U ledu ostaju zarobljeni mehurići atmosfere. Pored njih su u ledu zarobljene i čestice prašine, pepela, polena, elementi u tragovima. Tako nam svaki sloj leda priča priču kakva je bila zemlja kada je pao određeni sloj snega. Ledena jezgra nam ne govore samo o koncentraciji ugljen-dioksida i drugih gasova u atmosferi na Zemlji, već nam daju i informacije o temperaturi, padavinama, vulkanskim aktivnostima, upoznavanje klime u prošlosti.

Uzorak jezgra leda koji prikazuje slojeve koji se formiraju svake godine. Letnji slojevi su označeni strelicama, dok tamni slojevi pripadaju zimskom periodu
Wikimedia Commons (Public Domain0)

Kako znamo koliko su stari mehurići iz kojih je određena koncentracija ugljenika?

Svake sezone sneg ima nešto drugačija svojstva u odnosu na prethodnu. Ove godišnje razlike stvaraju različite slojeve u ledu, što nam pomaže da se odredimo starost leda, baš kao prstenovi unutar drveta.

Ugljen-dioksid u ledenom jezgru:

Bušenjem leda su naučnici uspeli da dospu do najstarijih jezgra leda na Antarktiku. Dobili su zapis o Zemlji star 800.000 godina. Pogledajmo kako izgledaju promene koncentracije ugljen-dioksida.

Koncentracija CO2 u atmosferi se hiljadama godina povećavala i smanjivala. Međutim, od početka industrijske ere ona se samo povećava (pogledajte sliku niže).

Kako se menjao nivo ugljenika poslednjih 800.000 godina do danas. Grafik je zasnovan na merenjima uzoraka atmosfere dobijenih iz ledenih jezgara (do 1958.) i podataka dobijenih direktnim merenjima koncentracije CO2 u atmosferi (posle 1958.)
NASA (J.R. Petit et al.; NOAA Mauna Loa CO2 record)/(Public Domain)

Da li postoji neka korelacija između koncentracije ugljen-dioksida u atmosferi i njegove emisije zbog čovekovih delatnosti?

Da, postoji bliska korelacija. Pogledajte grafik. Na njemu se lako uočavaju promene nastale od industrijske revolucije 1750. godine. Povećanje emisija ugljen-dioksida u atmosferi usled delatnosti ljudi dovodi do istovremenog rasta količina ugljen-dioksida u atmosferi.

Da li to utiče na nas?

Svakim udisajem unosimo mnogo više ugljen-dioksida nego što to činili naši preci pre industrijske revolucije, iako su koncentracije CO2 u atmosferi još daleko ispod onik koje bi mogle biti štetne za naše zdravje (cca 1%, odnosno 10.000 ppm).

Ali porast koncentracije CO2 ne utiče samo na to kakav vazduh udišemo, već je i ključni faktor globalnog zagrevanja, koje dovodi do promene klime.

 

Porast koncentracije ugljen-dioksida u atmosferi poslednjih 272 godine (17502022) prikazana je plavom linijom. Siva linija pokazuje emisiju ugljen-dioksida u atmosferu, što je nastalo usled ljudskih aktivnosti.
NOAA Climate. gov
godina godina c/ppm
2023 maj 424.00
2020 maj 417.15
2010 maj 393.24
2000 maj 371.74
1958 maj 317.51
1700 svi meseci 270

Uporedite rezultate merenja koncentracija iz maja 2023, 2020, 2010, 2000 i 1958. godine sa koncentracijom pre industrijske revolucije 1700. godine.

Da li ste primetili samo koliko je povećanje od 1958. godine do 2021. godine?

Povećanje je čak 31%, i to za samo 62 godine!

 1958. godina  CO2  315.34 ppm.

 2023. godina  CO2  416.43 ppm.

Porast CO2 tokom života: (65 godina) 101.09 ppm.

Od 1893. godine do 1958. godine (period 65 godina) povećanje CO2 je bilo samo 20.64 ppm.

Ako posetite ovaj sajt, možete saznati kolika je bila srednja koncentracija koncentracija ugljen-dioksida kada ste bili rođeni, a kolika je danas, kako biste videli koliki je porast. Pogledajte primer za ljude rodjene 1958. godine

Da li su aktivnosti čoveka imale uticaja na atmosferu i pre industrijske revolucije?

Odgovor je pozitivan.

Kako znamo?

Analizirajući uzorke leda sa Antarktičkog ostrva Džejms Ros naučnici su zapazili da je značajno povećanje nivoa crnog ugljenika počelo oko 1300. godine  i da se nastavilo do današnjeg dana. Zapisi u uzorcima leda pokazuju da su požari na Novom Zelandu bili retki pre naseljavanja Maora*, a zatim su bili veoma česti u 13 i 14. veku. Maori su spaljivali biomasu „čisteći zemlju”. Razmere spaljivanja su bile toliko velike da su uticale na atmosferu na većem delu južne hemisfere.

Rezultati istraživanja publikovani su u časopisu Nature u oktobru 2021. godine, pokazuju da su ljudi i pre industrijske revolucije putem sagorevanja biomase uticali na promenu sastava atmosfere, i to u razmerama većim nego što se to ranije mislilo.

*Maori su polinežanski narod, koji je na Novi Zeland došao između 1250. i 1300. godine. Pre njihovog dolaska je Novi Zeland bio gotovo u celosti pokriven šumama. Šuma nije bilo jedino u visokim planinskim oblastima i oblastima koje su pogođene vulkanskim aktivnostima.

Šta je crni ugljenik?

Termin „crni ugljenik” koristi se za komponentu sitnih čestica (PM ≤ 2.5 µm) koja apsorbuje sunčevu svetlost. Crni ugljenik je značajan zagađivač, koji nastaje pri nepotpunom sagorevanju fosilnih goriva, biogoriva i biomase..

Crni ugljenik značajno utiče na klimatske promene ima od 460 do 1.500 puta snažnije efekte na zagrevanje od ugljen-dioksida. On se u atmosferi zadržava svega nekoliko dana do nekoliko nedelja, za razliku od ugljen-dioksida, koji može ostati u atmosferi i do 1.000 godina.

A šta je budućnost koncentracije ugljen-dioksida u atmosferi?

Sve zavisi od nas i od puta kojim budemo krenuli. Hoćemo li:

  • ostaviti da potrošnja fosilnih goriva raste istim tempom?
  • potrošnju fosilnih goriva manje povećavati?
  • smanjiti potrošnju fosilnih goriva?
  • pronaći druge izvore energije koji ne emituju ugljen-dioksid u atmosferu?

Da li postoji način da saznamo koliki uticaj bi imala povećana ili smanjena emisija ugljen-dioksida na našu klimu i atmosferu?

Postoji, tu su klimatski modeli koji omogućavaju bolje razumevanje kako se klima menjala u prošlosti, kako se menja danas, kao i kakvi će biti budući klimatski trendovi.

Međuvladin panel za klimatske promene (IPCC) razvio je četiri scenarija mogućih emisija gasova staklene bašte, koji su nazvani Reprezentativni put koncentracije (RCP).

Na slici niže prikazani su nivoi gasova staklene bašte za četiri RCP scenarija za 21. vek. Ovi trendovi emisije se dosta razlikuju među sobom. Veći RCP broj označava veću emisiju ugljen-dioksida u atmosferu, dodatno zagrevanje planete i zakiseljavanje okeana.

  • RCP8.5: Predstavlja najveći rast upotrebe fosilna goriva. To dovodi do nastavka porasta koncentracija gasova sa efektom staklene bašte. Ovo je najgori scenario.
  • RCP6: Stabilizacioni scenario („srednja emisija“). Odlikuje se stalnim manjim porastom emisije, koja dostiže maksimum oko 2080. godine, a zatim opada.
  • RCP4.5: Sporo opadanje emisije. Koncentracije ugljen-dioksida su malo iznad koncetracija u RCP6 i emisije dostižu maksimum oko 2040. godine, a zatim opadaju.
  • RCP2.6: Predstavlja najmanju upotrebu fosilnih goriva. To bi bio najbolji slučaj. Prema ovom scenariju globalne emisije ugljen-dioksida dostigle bi maksimum do 2020. godine, a zatim bi polako počele da opadaju.
Koncentracije gasova staklene bašte, izražene kao CO2 ekvivalent*, za RCP scenarije do 2100. godine
Efbrazil/Wikimedia Commons (CC BY-SA 4.0)

*CO2 ekvivalent je jedinstvena mera koja se koristi da bi se emisije svih gasova staklene bašte mogle upoređivati i sabirati.

Šta biste vi odabrali?

Da li biste uskladili vaše ponašanje sa vašim izborom?

Još uvek se dvoumite? Pogledajte zašto je važno smanjiti emisiju ugljenika:

Zašto se opservatorija za praćenje Zemljine atmosfere nalazi na planini Mauna Loa?

 

Atmosferska opservatorija Mauna Loa (Havaji) 
University Corporation for Atmospheric Research/Wikipedia (CC0)

Mauna Loa, atmosferska opservatorija, nalazi se na nadmorskoj visini od 3400 m na istoimenoj planini na Velikom ostrvu na Havajima (SAD). Tamo je smeštena zbog toga što je daleko od kontinenata, te su uticaji vegetacije i čovekove aktivnost na atmosferski sastav minimalne.

Kontinuirano sakupljanje podataka planini Mauna Loa počinje od 1958. godine. To je najstarija svetska stanica koja u kontinuitetu prati količinu CO2 u atmosferi.

Kada bi se ova merenja ugljen-dioksida radila u gradovima, rezultati bi bili nerealni pošto bi u njima bili i trenutni doprinosi industrije, saobraćaja i dugih ljudskih aktivnosti poput paljenja korova, itd. Rezultati bi tokom dana, kad je intenzitet cestovnog prometa velik, bili veći nego noću, kad je intenzitet saobraćaja puno manji.

Za dobre rezultate promena CO2 u atmosferi treba nam stabilan atmosferski sloj i gotovo izolovane merne stanice s najmanjim mogućim dnevnim uticajem čoveka kako bismo iz rezultata sagledali globalni uticaj savremenog načina života na klimu.

Merenja ugljen-dioksida od 1957. godine iz atmosferske opservatorije Mauna Loa pretvorena u zvuk:

Gde se mogu naći podaci za koncentraciju CO2 za neki period?

Usrednjene vrednosti merenja koncentracije CO2.
https://www.co2.earth/daily-co2

Ništa lakše! Treba da odete na sajt:

 https://www.co2.earth/

Tamo ćete naći mnogo različitih podataka. Pogledajte!

Koji su to procesi zbog kojih se koncentracija ugljen-dioksida smanjuje?

Procesi smanjivanja ugljen-dioksida uključuju:

  • rastvaranje ugljen-dioksida u okeanima,
  • korišćenje ugljen-dioksida za fotosintezu od strane biljaka,
  • formiranje fosilnih goriva nakon uginuća biljaka (tada njihov ugljenik ostaje zarobljen ispod tla),
  • formiranje sedimentnih stena.

Zašto upotreba biomase ne doprinosi povećanju koncentracije CO2?

Sagorevanjem biomase se ne unose novi molekuli ugljen-dioksida u atmosferu. To su molekuli CO2 koje je biljka sačuvala u procesu fotosinteze!

Spaljivanjem biomase formira se zatvoren ciklus jer biljke ponovo apsorbuju oslobođeni CO2.

Zašto spaljivanje fosilnih goriva povećava koncentraciju CO2?

Tu je priča potpuno drugačija. Sagorevanjem fosilnih goriva oslobađa se CO2 koji je vekovima bio zarobljen u tlu. Na ovaj način dodajemo nove količine CO2 u atmosferu!

Gde je nestao sav taj “dodatni” ugljen-dioksid?

Smatra se da je polovina dodatnog CO2 (oko 55%) nastala od industrijske revolucije naovamo, rastvorena u okeanima ili su ga iskoristile biljke na kopnu za fotosintezu.

A šta je s drugom polovinom?

Druga polovina je ostala u atmosferi.

Da li ovi procesi mogu eliminisati sav „dodatni“ ugljen-dioksid?

Nažalost, ne mogu, otud i njegov porast u atmosferi.

Zbog čega postoje sezonske promene koncentracije CO2 u atmosferi?

Promene koncentracije CO2 u toku jedne godine (januar 2023. do ofebruara 2023. godine)
NOAA

Šta zapažate?

Povećanje i smanjenje CO2, slično je talasu. Sigurno zapažate da je koncentracija CO2 najveća u maju (proleće), a najniža u oktobru (jesen).

Ove periodične oscilacije predstavljaju sezonske promene. I takve, veće ili manje periodičke promene, karakteristične su za svaku godinu merenja unazad.

Deo kruženja ugljenika između atmosfere bisfere: disanje, fotosinteza i transfer u tlo nakon uginuća vegetacije
Prilagođena fotografija. Fotografisala Tatjana Ivošević

Zašto?

Koncentracija ugljen-dioksida u atmosferi raste i pada tokom svake godine. Veći deo ovih promena se dešava zbog uloge biljaka u kruženju ugljenika. One koriste CO2 iz atmosfere u procesu fotosinteze. Biljke takođe dišu, a tada otpuštaju CO2. Ovo disanje se odvija i danju i noću, dok se proces fotosinteze odvija samo danju, kada ima sunčeve svetlosti, što smanjuje udeo ugljenika u atmosferi.

Vegetacija se svakog proleća budi, biljke počinju da rastu, potrebno im je više CO2. Procesima fotosinteze preuzima se deo CO2 iz atmosfere. To čini da se njegove koncentracije u atmosferi smanjuju. Tokom vegetacije biljke iz atmosfere putem fotosinteze uzimaju više ugljen-dioksida nego što ga ispuštaju procesom disanja.

U jesen nestaje zelenilo i prestaje proces fotosinteze. U hladnijim danima dominira proces disanja, kojim koncentracija CO2 ponovno raste i raste sve do narednog proleća i nove pojave vegetacije.

Ciklus promena koncentracije CO2 naročito je uočljiv na severnoj hemisferi.

Ako biljke odstranjuju CO2, zbog čega se njegova koncentracija u atmosferi povećava?

Ove sezonske promene su rezultat godišnjih ciklusa fotosinteze i disanja. Ovaj ciklus se često naziva i prirodno kruženje ugljenika. Na ovo prirodno kruženje CO2 utiče čovek, time što u atmosferu dodaje nove količine CO2 sagorevanjem fosilnih goriva, korišćenjem motornih vozila ili proizvodnjom materijalnih dobara. Ovaj doprinos CO2 atmosferi je brži nego što to biljke prirodnim procesom mogu da ga odstrane.

Zašto su promene u koncentracijama CO2 veće na severnoj, nego na južnoj hemisferi?

Na severnoj hemisferi postoji mnogo više tla nego na južnoj, gde dominiraju okeani. Samim tim je na severnoj hemisferi mnogo više biljaka, poput ogromnog šumskog prostranstva u Sibiru.

Fotosinteza se javlja i u okeanima, iako odatle veoma malo CO2 prelazi u atmosferu. Zbog toga za sezonske cikluse značaj ima fotosinteza biljaka na tlu.

Severna i južna hemisfera imaju različita godišnja doba. Pogledajte prikaz promena koncentracija na severnoj i južnoj hemisferi kad je na severnoj hemisferi proleće. Na severnoj hemisferi koncentracija CO2 je dostigla vrhunac, dok je na južnoj u isto vreme jesen, što znači da je koncentracija puno niža.

Kada koncentracija CO2 u atmosferi na severnoj hemisferi raste, ona na južnoj hemisferi opada.

Kada bi severna i južna hemisfera imale istu količinu biljaka, tada bi se moglo očekivati da se efekti sezonskih ciklusa na globalnom nivou poništavaju.

Prikaz promena koncentracije ugljen-dioksida od 2005. do 2014. godine. Plava boja označava koncentracije CO2 koje su manje od prosečne, dok žuta i crvena boja označavaju koncentracije CO2 veće od prosečnih vrednosti.
Prilagođeno od Ed Dlugokencky, Pieter Tans/Wikimedia Commons (CC0)
Šta možemo uočiti na grafiku?

Na grafiku možemo uočiti:

  • trend porasta koncentracije CO2 u atmosferi,
  • razliku koncentracije CO2 između severne i južne hemisfere

Pogledajte kratki film o sezonskim promenama ugljen-dioksida:

Da li okeani apsorbuju antropogeni ugljenik?

Okeani mogu apsorbovati velike količine ugljen-dioksida, čime se smanjuje zagrevanje Zemlje, što je korisno za klimatski sistem Zemlje. Sa druge strane, time se menja hemijski sastav okeana i okeani postaju kiseliji. To je loše jer utiče na morske ekosisteme.

Veliki koralni greben u Australiji
NASA, by MISR)/Wikimedia Commons (Public Domain)

Ovde ćemo navesti samo jedan primer, uticaj na koralne grebene.

Povećanjem kiselosti okeana povećava se i njegova temperatura. Viša temperatura dovodi do izbeljivanja i nestajanja koralnih grebena. A nestajanjem koralnih grebena, koji su staništa brojnih životinjskih vrsta, ugrožava se opstanak tih vrsta.

Koralni grebeni imaju velik značaj i za čoveka. Oni štite obale od erozije i poplava.

Veliki koralni greben u Australiji vidljiv je i iz Svemira. Nalazi se na UNESCO-vom popisu svetske baštine.

Da li se ugljenik može uskladištiti pod zemljom?

Odgovor je jednostavan: moguće je upumpati i uskladištiti ugljenik (CO2) pod zemljom. O tome nam govori sama priroda koja je „uskladištila“ CO2 u ležištima, koja postoje milionima godina. Širom sveta su otkrivena prirodna skladišta ugljenika pod zemljom.

Šematski prikaz upumpavanja CO2 pod zemlju
PNNL/Flickr (CC BY-NC-SA 2.0 DEED)

Jednom ubačen ugljen-dioksid u podzemno skladište mogao bi se tamo zadržati hiljadama godina. Ali za ovo je potrebno da postoje pogodne geološke formacije, kao i načini da se ugljen-dioksid prikuplja iz atmosfere.

Ovo je jedno od rešenja kojim se može smanjiti uticaj čoveka na klimu, ali to je, nažalost, još uvek izuzetno skup postupak.

Prvi projekat skladištenja ugljen-dioksida započet je 1996. godine u Severnom moru. Više od milion tona ugljen-dioksida godišnje se upumpa u vodu na dubinu oko 1000 m. U Nemačkoj postoji projekt pod nazivom „CO2 Sink“. Ugalj se spaljuje u elektrani, a oslobođen ugljen-dioksid se hladi i komprimuje u tečnost, koja se potom ubacuje u šupljine u zemljištu.

Da li postoji industrijsko postrojenje koje bi uklonilo višak ugljen-dioksida?

Osim mera za smanjenje emisije ugljen-dioksida neophodni su i postupci kako bi se već emitovana količina CO2 uklonila iz atmosfere. Širom sveta se rade istraživanja za nalaženje tehnologije koja bi bila u stanju da ukloni višak ugljen-dioksida iz atmosfere. Neka tehnološka rešenja već postoje. Nažalost, sadašnja industrijska postrojenja imaju suviše visoke cene tehnoloških rešenja (upotreba je suviše skupa).

Tehnologija za izdvajanje i skladištenje ugljenika (CCS Carbon Capture and Storage) može da uhvati do 90% ugljen-dioksida nastalog korišćenjem fosilnih goriva u industriji i proizvodnji električne energije. CCS tehnologija sprečava ugljen-dioksid da dospe u atmosferu. CCS tehnologija se zasniva na: hvatanju ugljen-dioksida, njegovom transportu i bezbednom skladištenju pod zemljom.

Mesta pod zemljom gde se skladišti ugljen-dioksid moraju zadovoljiti odgovarajuće kriterijume, poput odsustva pijaće vode u skladištu, moraju imati odgovarajući kapacitet i dr. Najpovoljnije opcije za skladištenje su mesta sa kojih su iscrpljeni gas i nafta.

CSS tehnologija:

Da li se ispituju i druge metode za sakupljanje ugljen-dioksida?

Svakako da postoji još niz metoda na kojima se radi u cilju rešavanja ovog „gorući“ problem.

Biljke koriste sunčevu energiju i vodu da konvertuju ugljen-dioksid iz atmosfere u hranu. Slično tome, naučnici razvijaju tehnologiju koja bi koristila obnovljive izvore energije (vetar, energija Sunca) da konvertuju ugljen-dioksid iz industrijskih postrojenja u proizvode na bazi ugljenika (plastika, gorivo). Tako su naučnici u Evropi uspeli da sintetišu prvo gorivo koristeći vodu, ugljen-dioksid i sunčevu svetlost.

Prvo komercijalno postrojenje na svetu za direktno hvatanje CO2 iz atmosfere, Hinvilu, Švajcarska.
Prilagođeno od Christoph Beuttler, Louise Charles and Jan Wurzbacher (CC BY 4.0)

Danas postoje postrojenja za uklanjanje ugljen-dioksida iz atmosfere. Najveće postrojenje na svetu za apsorpciju ugljen-dioksida iz vazduha, Orka, nalazi se na Islandu i počelo je sa radom krajem  2021. godine. Ovo postrojenje koristi tehnologiju direktnog vatanja vazduha, DAC (Direct Air Capture). Orka ima kapacitet da godišnje usisa količinu ugljen-dioksida koju emituju oko 790 automobila (4 000 t). Količina je usisanog ugljen-dioksida nije velika kada se uporedi sa godišnjom emisijom koja je veća od 30 Gt.

Kada se filter napuni ugljen-dioksidom, sakupljač se zatvara. Da bi se oslobodio CO2 iz filtera, povećava se temperatura. Oslobođeni CO2 se može sakupiti i meša se sa vodom. Potom se taloži duboko u zemlju, gde se polako pretvara u stenu.

Za rad sistema za sakupljanje CO2 potrebna je energija koja se dobija iz geotermalne elektrane (obnovljiv izvor). Mana ovog sistema je visoka cena tehnologije koja se koristi.

Ilustracija procesa sakupjanja ugljen-dioksida direktno iz atmosfere:

Saznajte više o prvoj fabrici za direktno hvatanje i skladištenje ugljenik: Orka, Island.

Da li istraživanja o smanjenju emisije ugljen-dioksida mogu pomoći u rešavnju problema?

Svakako da mogu pomoći da se problem viška ugljen-dioksida reši. Pored neprekidnih napora za smanjenje emisije i pronalaženja načina za njegovo uklanjanje iz atmosfere, naučnici pokušavaju da nađu način da ga iskoriste. Primer za to mogu poslužiti rezultati istraživanja u laboratoriji o pretvaranju ugljen-dioksida u gorivo za mlaznjake. Ovi rezultati su objavljeni u decembru 2020. godine u časopisu Nature communication. Umesto da se troši nafta, gorivo bi se proizvodilo od povećane emisije ugljen-dioksida u vazduhu, te bi emisija pri letu aviona postala „ekološki-neutralna“.

A stvarni svet?

Prema ideji naučnika ugljen-dioksid bi se sakupljao direktno iz fabričkih dimnjaka ili iz vazduha i pretvarao u tečno gorivo. Da bi se to i ostvarilo, potrebno je uraditi mnoštvo dodatnih istraživanja. Posebno zbog toga što još veuk nije potpuno rešen problem hvatanja ugljen-dioksida.

U neprekidnom kretanju ugljenika između atmosfere, zemljišta i okeana uključen je niz različitih procesa poput fotosinteze, disanja, rastvaranja CO2 u vodi. Neke od ovih procesa mogu „videti“ sateliti.

Svaki dan izdišemo ugljen-dioksid. Šta to znači za povećanje njegove koncentracije u atmosferi?

Svaki dan dišemo i pri tome izdahnemo oko 500 l ugljen-dioksida. Pa to i nije tako mnogo. Kada se uzme u obzir da na svetu ima preko 7 milijardi ljudi, ta količina izdahnutog ugljen-dioksida i nije baš tako zanemarljiva. Prema nekim procenama ona iznosi oko 8% od ugljen-dioksida koji godišnje proizvedemo spaljivanjem fosilnih goriva.

Ilustracija koja pokazuje zašto disanje ljudi i  životinja ne doprinosi povećanju ugljen-dioksida u atmosferi.

Da li to znači da disanjem povećavamo koncentraciju ugljen-dioksida u atmosferi?

Na prvi pogled izgleda da dajemo doprinos povećanju količine ugljen-dioksida u atmosferi. Međutim, ugljen-dioksid koji izdišemo deo je prirodnog kruženja ugljenika, te kao takav ne doprinosi njegovom dodatnom povećanju  u atmosferi.

Ugljen-dioksid i naše disanje:

Volimo vožnju kolima, ali koje je najbolje gorivo za naš automobil?

Šta bi nam donelo rešenje problema hvatanja i skladištenja ugljen-dioksida?

Hvatanje i skladištenje ugljen-dioksida, kao i njegova prerada u gorivo ili u neki drugi koristan proizvod, omogućilo bi korišćenje energije fosilnih goriva bez dodavanja ugljen-dioksida u atmosferu.

Da li je to rešenje?

Mislimo li pri tome i o ograničenim resursima Zemlje?

 

License

Icon for the Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License

UPOZNAJMO SVET I NAČINIMO GA BOLJIM ZA ŽIVOT Copyright © 2024 by University of Nova Gorica Press is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License, except where otherwise noted.

Share This Book