Klima: Geoinženýring? Nereálné, drahé nebo nebezpečné nápady

Geoinženýring je definován jako „technické zásahy do klimatického systému za účelem modifikace klimatu“. Je to ale dobrý nápad?

Dnešní představy o geoinženýringu mají řadu podob a postupů. Od odstraňování CO₂ z atmosféry, přes odstraňování CO₂ z oceánu, Solar Radiation Management (snížení příkonu slunečního záření zvýšením albeda) až po odraz části dopadajícího slunečního záření zrcadly na oběžné dráze. Při podrobnějším zamyšlení ale dojdeme k závěru, že většina z těch postupů je docela riskantních, protože nevíme, jaké všechny dopady na klimatický systém to může mít, nehledě na to, že jsou extrémně drahé a v dnešní době často i technicky nerealizovatelné.

Ale vezmeme to postupně:

1. Odstraňování CO₂ z atmosféry

Přímá cesta. Co přebývá, odstranit. Lze ale spočítat, že kdybychom chtěli „přefiltrovat“ celou atmosféru 1x za 10 let a ze vzduchu odstraňovat CO₂, museli bychom takto globálně zpracovat cca 13 km³ vzduchu za sekundu. Další problém je způsob, jak odstraňovat CO₂ ze vzduchu. Jako energeticky a technicky nejjednodušší se zdá separace podle teploty kondenzace. CO₂ se při atmosférickém tlaku mění na „suchý led“ při teplotě cca -79°C. Bylo by tedy nutné ochladit vzduch na teplotu pod -79°C, aby CO₂ zkondenzoval (v tomto případě spíše desublimoval) na suchý led, ten pak odstranit a zbytek vypustit zpět do atmosféry. Je jasné, že čím chladnější bude nasávaný vzduch, tím méně energie bude třeba na jeho další ochlazení pod teplotu desublimace CO₂, takže energeticky nejvýhodnější by bylo dělat to v Antarktidě. Kde na to ale vzít energii? Ze spalování fosilních paliv to nemá vůbec žádný smysl, solární energie je tam málo. A co by na to řekli ochránci přírody? CO₂ je ale také možné zkapalnit, dokonce i při vyšších teplotách, ale to zase vyžaduje jeho stlačení až na několik desítek atmosfér.

Každopádně tady ale zůstává problém, co s takto zachyceným CO₂? Někam uložit? Vždyť půjde o miliardy tun ročně. Kam a jak uložit, aby nedocházelo k únikům? Na to odpověď zřejmě neexistuje. Nějak přepracovat na uhlík nebo jiné jeho sloučeniny? To by určitě bylo energeticky velice náročné. Takže tato metoda asi moc reálná není. Odhaduje se, že odstranění 1 tuny CO₂ z atmosféry tímto způsobem by stálo cca 300-1000 USD, takže odstranění ročních emisí CO₂ by přišlo na nějakých 12-40 bilionů USD ročně.

2. Odstraňování CO₂ z oceánu

Jak už jsem uvedl zde, oceán absorbuje velké množství CO₂ z atmosféry a z oceánu ho odstraňují organismy, které si z rozpuštěného CO₂ vytvářejí schránky z uhličitanu vápenatého, které po odumření těch organismů sedimentují na dně oceánu. Výhodou odstraňování CO₂ z oceánu by mohlo být to, že v 1 tuně vody je obsaženo více CO₂, než v 1 tuně vzduchu, CO₂ je zde tedy „koncentrovanější“.

Odborníci z MIT publikovali v roce 2023 studii „Asymmetric chloride-mediated electrochemical process for CO2 removal from oceanwater“, která naznačuje jednu zajímavou možnost. Nejsem chemik, abych tady mohl vysvětlit princip, to nechám povolanějším, ale ta technologie by měla snižovat obsah CO₂ (a tedy i jeho parciální tlak) v mořské vodě, čímž by se zvýšil tok CO₂ z atmosféry do oceánu a to by mělo vést k poklesu parciálního tlaku a koncentrací CO₂ i v atmosféře. Prostě bychom neodstraňovali CO₂ přímo z atmosféry, ale nechali ho absorbovat oceánem a odstranili až z mořské vody. Otázkou ale opět zůstává uložení nebo přepracování takto zachyceného CO₂. Finanční odhady se zde pohybují kolem 50-100 USD na odstranění 1 tuny CO₂ z mořské vody, což by při produkci CO₂ kolem 40 miliard tun vyžadovalo minimálně 2-4 biliony USD ročně. Je také otázka, jakou kapacitu by musela mít tato zařízení, aby to bylo efektivní. I tady ale zůstává problém co se zachyceným CO₂.

Další možnost představuje tzv. fertilizace oceánu. Princip je jednoduchý. Přidávat do vody v oceánu látky, které podpoří organismy, spotřebovávající CO₂ z mořské vody a jejichž zbytky a mrtvá těla se ukládají na dně oceánu, mimo uhlíkový cyklus. Snížení parciálního tlaku CO₂ v oceánu by pak vedlo k větším tokům CO₂ z atmosféry do oceánu a tím je snížení koncentrace CO₂ v atmosféře. Jako jedna z možných látek se uvádí např. síran železnatý. Výhodou je, že tu není problém s uložením zachyceného CO₂, ukládal by se ve formě převážně uhličitanu vápenatého na dně oceánu. Obavy jsou ovšem z toho, že by tím došlo k zásahu, který by preferoval některé mořské druhy na úkor jiných a způsobil by i transport živin i do oblastí, kde organismy nejsou schopny je využít. To by mohlo výrazně ovlivnit život v oceánu a mohlo by to vést k vytvoření druhové nerovnováhy.

3. Solar Radiation Management (SRM)

Další navrhované metody jsou založeny na principu snížení příkonu sluneční energie k Zemi. Některé z nich pracují se zvýšením albeda (odrazivosti) povrchu. Bílé střechy, bílé silnice – když si uvědomíte, jakou plochu tyhle povrchy zabírají ve srovnání s poli, lesy, oceánem, šlo by maximálně o lokální vliv. Objevil se ale i nápad nasypat do oceánu spousty plovoucích bílých plastových kuliček a snížit tím plošně albedo oceánu. No nevím, jestli sypání dalších plastů do oceánu je dobrý nápad. Navíc by to snížilo teplotu vody do hloubky mnoha metrů, nehledě na omezení fotosyntézy v oceánu.

Objevil se ale i nápad na zvýšení množství oblačnosti nad oceánem. Speciální lodě by rozprašovaly do vzduchu mořskou vodu ve formě malých kapiček, což by mělo zvýšit vlhkost vzduchu a přispět k tvorbě oblačnosti. Problém je v tom, že pokud bude vlhkost vzduchu nízká, kapičky se rychle vypaří. Pokud bude relativní vlhkost 100%, oblačnost vznikne i bez těchto opatření. Efekt by byl každopádně malý a lokální. Stejně jako podobný efekt chladicích věží elektráren.

Velmi problematický je i návrh na rozptylování aerosolů ve stratosféře, a to z několika důvodů. Tyto aerosoly by měly zvýšit absorpci a rozptyl hlavně viditelného slunečního záření, procházejícího atmosférou. Jenže my máme problém spíše v infračervené oblasti spektra. Řešit problém v IR části spektra zásahem do viditelné části je trochu jako vyhánění čerta ďáblem. Navíc problém v IR části spektra se projevuje stále, 24 hodin denně, zatímco ve viditelné v průměru jen 12 hodin denně. Takže ve dne by to omezení mělo být výraznější. Odhadem by bylo nutné snížit příkon viditelného záření o 2-3 %. A nikdo neví, co by to udělalo se srážkami, výparem, fotosyntézou,…

Další problém je, kam ty aerosoly rozptylovat. Do troposféry (spodních cca 10 km) je to nesmysl, odtud se vymyjí srážkami během dní. Nejvhodnější a nejstabilnější by byla střední stratosféra, do výšek kolem 20 km. Tam by mohla být životnost aerosolů v měsících až letech. Ale jak je tam dopravit? Letadly to do takových výšek nepůjde, jediná možnost jsou balony, a to hodně velké. Těch aerosolů by bylo třeba odhadem 5-10 milionů tun za rok. Tedy 15-30 tisíc tun denně. Kdyby měl balon nosnost 10 tun, bylo by třeba 1500 až 3000 startů takových balonů denně…

A aby toho nebylo dost, ve výškách kolem 20 km máme ozonosféru. Přidat tam aerosoly by znamenalo podstatně urychlit procesy destrukce ozonu a měli bychom zaděláno na problém podstatně větší, než byla destrukce ozonu freony v 90. letech 20. století. A je jasně doloženo, že aerosoly, emitované do stratosféry při velkých sopečných erupcích, dokázaly snížit množství ozonu i o několik procent.

Takže tohle taky asi nebude moc dobrý nápad.

4. Stínění v kosmu

Princip je jasný. Zrcadla nebo plachty na oběžné dráze kolem Země. Pokud bychom chtěli eliminovat současnou energetickou nerovnováhu, která je v IR oblasti kolem 3 W/m², museli bychom nad osvětlenou polokoulí snížit průměrný příkon slunečního záření o cca 6 W/m², tedy asi o 0,4% (stejně jako u SRM se tady opatření projeví jen ve dne, průměrně 12 hodin denně, ale problém v IR oblasti se projevuje 24 hodin denně). Sluneční záření, vstupující do atmosféry, dopadá do kruhu o poloměru Země, který má plochu cca 128 milionů km², takže zastínit bychom museli nad osvětlenou polokoulí plochu cca 0,5 milionů km². Tedy asi šestinásobek rozlohy ČR. Ale to jsou zrcadla a plachty jen nad osvětlenou polokoulí, druhá polovina by byla v té době na oběžných drahách nad neosvětlenou polokoulí. Celkem by to tedy znamenalo vypustit plachty nebo zrcadla o celkové ploše kolem 1 milionu km². Možná sci-fi, ale rozhodně ne něco, co by bylo realizovatelné v blízké budoucnosti

Shrnutí: Nápady jsou to sice na první pohled zajímavé, ale v potřebném rozsahu naštěstí nerealizovatelné. Buď nemáme potřebné technologie, nebo by to vyžadovalo naprosto extrémní náklady. V řadě případů by to sice asi opravdu vedlo k určitému snížení teploty, ale zároveň by to mělo velké a dosud zcela nejasné dopady na jiné parametry klimatického systému (srážky, monzuny, ozon, fotosyntéza) nebo oceánu (fotosyntéza, kyselost vody, potravní řetězce) a na celý ekosystém. Všechno jsou to navíc úvahy o řešení důsledků, ale nikoli příčin.