Mennyiben mérsékelhetik a klímaváltozás hatásait a geomérnöki megoldások? Jelentős veszélyeket is mérlegelni kell

Ez itt az on the other hand, a portfolio vélemény rovata.

Ez itt az on the other hand, a portfolio vélemény rovata. A cikkek a szerzők véleményét tükrözik, amelyek nem feltétlenül esnek egybe a Portfolio szerkesztőségének álláspontjával. Ha hozzászólna a témához, küldje el cikkét a velemeny@portfolio.hu címre. A megjelent cikkek itt olvashatók.

A jelenkori éghajlatváltozás hatására bekövetkező extrém csapadékok és árvizek, hőhullámok és kiterjedt erdőtüzek egyre gyakrabban és intenzívebben jelennek meg a mindennapjainkban. Ezzel párhuzamosan a globális földfelszíni hőmérséklet-növekedés 2024-ben meghaladta a 1,5 Celsius fokot az iparosodás előtti szinthez viszonyítva.

Az ember okozta éghajlatváltozás hatásai már most is súlyosak, költségei jelentősek, és sajnos területileg egyenlőtlenül oszlanak el. Ezek a negatív hatások azonban mérsékelhetők, elsősorban az üvegházhatású gázok (ÜHG) kibocsátásának jelentős csökkentésével. Tény azonban, hogy a globális közvetlen primer energiafogyasztás töretlenül nő, 2023-ban meghaladta a 164 ezer terawattórát (TWh), melynek még mindig több mint 80%-a fosszilis forrásból származik (1. ábra). Emellett mind a szén-dioxid, mind pedig a metán és más ÜHG-k légköri koncentrációja rekord magas szinteket ért el 2024-ben.

Jól látható tehát, hogy az ÜHG-kibocsátás csökkentésére irányuló globális erőfeszítések eddig sikertelenek voltak. Ezt realizálva, a veszélyes mértékű éghajlatváltozás elkerülése érdekében növekvő érdeklődés mutatkozik a geomérnöki kísérletek iránt. A geomérnökség (vagy bolygómérnökség), a bolygó éghajlati rendszerébe és energiaegyenlegébe való direkt beavatkozásra irányuló megoldások összefoglaló neve, az ember okozta éghajlatváltozás ellensúlyozására.

A geomérnöki beavatkozások két nagy csoportja a

• 1) szén-dioxid eltávolítása/kivonása a légkörből (angolul: Carbon Dioxide Removal, CDR), valamint
• 2) a napsugárzás módosítása (angolul: Solar Radiation Modification, SRM), más néven napsugárzás-menedzsment vagy szoláris geomérnökség.

A bolygó energiamérlegének szempontjából nézve

a szén-dioxid-eltávolítási technikák a kimenő energia növelésére, a napsugárzás módosítása a bejövő energia csökkentésére irányulnak.

Fontos megjegyezni, hogy bár a geomérnöki beavatkozásokra sokan a klímaprobléma technológiai megoldásaként tekintenek, azok éghajlati rendszerre gyakorolt hosszútávú hatásai alig ismertek. Alkalmazásuk számtalan gyakorlati és morális kérdést vet fel, újabb technológiai függőséget okoz, és eltereli a figyelmet a tényleges megoldásról (azaz az ÜHG-kibocsátások jelentős csökkentéséről). Éppen ezek az aggodalmak azok, amelyek a napsugárzás-módosítás széleskörű alkalmazásának mellőzésére vonatkozó nemzetközi kezdeményezéshez is vezettek. De nézzük meg közelebbről mit is foglal magában a geomérnöki beavatkozások fent említett két nagy csoportja.

Szén-dioxid-eltávolítás (CDR)

A szén-dioxid-eltávolítás (CDR), amelyet néha negatív emissziónak is neveznek, olyan folyamat, amely során

a szén-dioxidot szándékos emberi beavatkozással távolítják el a légkörből, majd azt tartósan tárolják geológiai, szárazföldi vagy óceáni tározókban.

Ezen beavatkozások közé tartoznak az

• újraerdősítés,
• a talajban lévő szén-dioxid megkötése a szántóföldeken és a gyepterületeken,
• a tőzeglápok és part menti vizes élőhelyek helyreállítása,
• jobb erdőgazdálkodás,
• bioszén révén történő széneltávolítás,
• közvetlen szén-dioxid-leválasztás és -tárolás (DACCS),
• szénmegkötéssel és -tárolással járó bioenergia (BECCS),
• kémiai mállás fokozása (óceánok lúgosságának növelése),
• kék szén-dioxid-gazdálkodás a part menti vizes élőhelyeken és
• az óceánok „trágyázása”, amely felerősíti az óceáni szénciklust (2. ábra).

Kérdés, hogy vajon milyen mennyiségű szén-dioxid eltávolítását teszik lehetővé manapság ezek a módszerek az éves antropogén kibocsátásokhoz képest? Jelen állapot szerint

a szén-dioxid-kivonás gyakorlatilag teljes mértékben az újraerdősítésekből és élőhely-helyreállításból származik,

ami nagyjából 2 Gt (gigatonna=milliárd tonna) szén-dioxid kivonását jelenti évente.

Emellett az egyéb, újszerű CDR-technikák szerepe szinte elenyésző, összesen mintegy 0,0013 Gt szén-dioxid/év mértékű kivonást eredményez. Összehasonlításként, az éves teljes emberi eredetű, fosszilis kibocsátás meghaladja a 40 Gt szén-dioxid értéket és a párizsi megállapodásban rögzített klímacélok eléréséhez 2050-től minden évben körülbelül 7-9 Gt szén-dioxidot kellene kivonni a légkörből.

Az új technológiák kapcsán érdemes említést tenni a közvetlen szén-dioxid-leválasztásról és -tárolásról (DACCS) is. Az eddigi legnagyobb ilyen jellegű kezdeményezés az Izlandon létesült Mammoth, ami egy geotermikus energiával működő szén-dioxid-leválasztó üzem, évi 36 ezer tonna névleges kapacitással. Ez egyelőre elenyésző mennyiségnek számít az éves kibocsátásokhoz képest (0,000088%), de a tervek szerint a Texas államban 2025-től működő STRATOS üzem évi 500 ezer tonna szén-dioxid kivonására lesz képes.

A CDR-technikák között érdekességként megemlíthető az először az 1990-es években tesztelt óceáni vastrágyázás, amely nem más, mint vastartalmú vegyületek (például vas-szulfát) szándékos bejuttatása az óceán felszínének vasban szegény zónáiba a fitoplankton-virágzás elősegítése érdekében. Ez a folyamat az óceáni biológiai pumpa révén felgyorsítja a szén-dioxid légkörből való megkötését. Bár az éghajlatváltozás mérséklésének egyik eszközeként ez a technika nagy potenciállal bír, továbbra is rendkívül vitatott a tengeri ökoszisztémákra gyakorolt lehetséges negatív hatásai miatt. Az ökológiai aggályok mellett a vastrágyázás révén történő szénmegkötés hatékonyságával és hosszú távú stabilitásával kapcsolatos kihívások is felmerülnek, ugyanis, bár a fitoplankton képes megkötni a szén-dioxidot és az óceánok fenekére süllyedve azt évszázadokra kivonni a szénkörforgásból, a szén jelentős része különböző óceáni folyamatok következtében végül visszajuthat a légkörbe, ami csökkenti a technika hosszú távú hatékonyságát.

Napsugárzás-módosítás (SRM)

A geomérnöki megoldások egy másik csoportja a napsugárzás-módosítás vagy -menedzsment (angolul: Solar Radiation Modification, SRM).

Az SRM-technikák (3. ábra) célja a Földről a világűrbe visszaverődő napsugárzás mennyiségének növelése és ezzel a bolygó lehűtése.

A módszerek közé tartozik

• a nagy mennyiségű apró, fényvisszaverő részecskék (pl. szulfát aeroszolok) kibocsátása a sztratoszférába (sztratoszférikus aeroszol-befecskendezés, Stratospheric Aerosol Injection, SAI),
• tükrök elhelyezése az űrben,
• vagy a tengerek feletti felhők „kifényesítése”,
• illetve a földfelszín bizonyos területeinek módosítása, hogy azok fényvisszaverőbbé váljanak.

Ezen módszerek közül a leginkább vizsgált a SAI-technika, amely a természetesen előforduló, nagyobb méretű vulkánkitörések révén a sztratoszférába kerülő, majd ott szulfát aeroszolokká alakuló kén-dioxid korábban megfigyelt globális hűtő hatását utánozza. Jó példa erre a Pinatubo vulkán 1991-es kitörése, ami mintegy 20 millió tonna kén-dioxidot juttatott a sztratoszférába, és amelynek hatására a globális átlagos hőmérséklet kb. 0,5 °C-kal csökkent a kitörést követő évben.

Mihail Budyko szovjet klimatológust tartják az elsőnek, aki még 1977-ben vetette fel, hogy e vulkáni jelenség utánzásával ellensúlyozhatjuk az éghajlatváltozást, de ez a koncepció – bár időnként felbukkant – nem kapott nagy figyelmet egészen 2006-ig, amikor Paul Crutzen, Nobel-díjas légkörkémikus azt ismét elő nem vette.

Itt érdemes megjegyezni, hogy az emberi tevékenység révén 2022-ben mintegy 69 millió tonna kén-dioxid jutott a légkörbe, ami a hetvenes évek végi csúcskibocsátásnak mintegy a fele (4. ábra). Paradox módon a felmelegedés egy része éppen a – redukált kéntartalmú üzemanyagok tengerhajózásban történő használata miatt is – csökkenő kén-dioxid-kibocsátásnak és ezzel párhuzamosan a szulfát aeroszolok mennyiségi csökkenésének eredményeként következett be.

A SAI-ra visszatérve, annak éghajlati hatásai nagymértékben függnek attól, hogy az aeroszolokat vagy gáz-előanyagaikat hogyan, hová és mennyi ideig juttatják a légkörbe. Míg a vulkánkitörések egyszeri, impulzusszerű befecskendezéseket jelentenek, az ideális SAI-forgatókönyvek általában folyamatos vagy időszakos befecskendezéssel járnak. Felmerül a kérdés, hogy vajon milyen anyagmennyiséget és költséget jelent ez? Crutzen 2006-os tanulmányában 5,3 millió tonna kén (ez 10,6 millió tonna kén-dioxidnak felel meg) folyamatos sztratoszférába juttatásával számol, amellyel „kiváltható” volna a légköri szén-dioxid-szint megduplázódásából származó, kb. 4 W/m2-es többlet sugárzási kényszer és ezzel együtt járó felmelegedés.

Egy jóval későbbi, 2018-as tanulmány szerint az összes fejlesztési és üzemeltetési költséget is figyelembe véve évente körülbelül 2,25 milliárd dollárra volna szükség ahhoz, hogy 2033-tól kezdődően 15 éven keresztül évente mintegy 0,2 millió tonna kén-dioxidot fecskendezzünk hozzávetőleg 20 km magasságban a sztratoszférába, hogy az antropogén üvegházhatású gázok kibocsátása által okozott globális felmelegedést a felére csökkentsük.

Nyilvánvaló azonban, hogy a napsugárzás-módosítás bármely módozata valósul is meg, annak becslések szerint minimum 100 évig kellene zajlania, és a kivezetése sem lenne egyszerű feladat. Bár a szulfát aeroszol-beinjektálás módszere hatékonynak és vonzónak tűnhet, annak sajnos számtalan nem kívánt mellékhatása volna, így például

• jelentős térbeli változások a csapadékeloszlásban (bizonyos helyeken csapadékmennyiség-csökkenés),
• savas esők kialakulása,
• a sztratoszféra felmelegedése
• vagy éppen a sztratoszferikus ózon mennyiségi csökkenése.

Ezen negatív hatások némelyikének (pl. ózonvesztés) csökkentésére egyéb, fényvisszaverő aeroszol alternatívákat (pl. titán-dioxid, kalcit stb.) is vizsgáltak. Két nemrégiben megjelent tanulmány éppen a kalcit (CaCO3) aeroszolok alkalmazását elemezte, és rámutatott arra, hogy a SAI kockázatainak és hatékonyságának megalapozott becsléséhez a korábbi modellezéseken felül további laborkísérletekre lesz szükség, valamint, hogy a szoláris geomérnökség még mindig jelentős bizonytalanságokkal terhelt.

Egyelőre nem jelentenek megoldást

Összefoglalva tehát, bár egyes geomérnöki módszerek esetlegesen szerepet kaphatnak a jövőben az éghajlatváltozás hatásainak mérséklésében, ezek nem jelentik az ÜHG-kibocsátások drasztikus csökkentésének alternatíváját, melynek továbbra is elsődleges szerepet kell kapnia a kárenyhítési törekvésekben.

Fontos kiemelni, hogy a geomérnöki beavatkozások nem szüntetik meg az éghajlati probléma okát, hatásuk egyelőre bizonytalan és regionálisan még fokozhatják is a klímaváltozás negatív hatásait.

Az az illúzió, hogy a geomérnökség segíthet „megoldani” az éghajlatváltozást, veszélyesen elvonja a figyelmet a válság valódi megoldásairól és a fosszilis tüzelőanyagoktól való függőség időbeni kitolódásának kockázatával jár. Az is világos, hogy a geomérnöki beavatkozásoknak időben és térben soha nem látott méreteket kellene öltenie ahhoz, hogy érdemi hatást gyakoroljanak az éghajlatra, és az alkalmazásuk következtében megjelenő káros és potenciálisan visszafordíthatatlan hatások hosszabb távon is velünk maradnának.

A geomérnökség tervezett nagyságrendje és időtartama, valamint a benne rejlő kockázatok miatt, illetve az emberi történelmi tapasztalatok alapján kétséges, hogy a beavatkozásokat valaha is tisztességesen vagy biztonságosan lehetne szabályozni. A sztratoszférikus aeroszol-befecskendezés például kénvegyületek több generáción, ha nem évszázadokon keresztüli folyamatos beinjektálását igényelné a sztratoszférába, amelyet csak nagyobb államok lennének képesek kivitelezni. Ráadásul a lehűlés egyenlőtlen hatása „nyertes” és „vesztes” régiókat eredményezne, ami nyilvánvalóan súlyosbítaná a jelenleg amúgy is éles geopolitikai feszültségeket.

A címlapkép illusztráció. Címlapkép forrása: Portfolio