A geomérnöki megoldások potenciálisan jelentős szerepet játszhatnak a klímaváltozás hatásainak mérséklésében, hiszen különböző technikák révén képesek lehetnek befolyásolni a Föld éghajlati rendszerét. Ezzel együtt azonban fontos, hogy figyelembe vegyük a

Üdvözöljük az "On the Other Hand" rovatban, ahol a Portfolio különféle nézőpontokat és véleményeket oszt meg. A cikkek szerzőinek gondolatai nem mindig tükrözik a Portfolio hivatalos álláspontját. Amennyiben szeretné megosztani saját véleményét a témával kapcsolatban, kérjük, küldje el írását a [email protected] e-mail címre. A megjelent írásokat itt találja.

A modern kor éghajlatváltozásának következményeként a szélsőséges időjárási jelenségek, mint például az intenzív csapadékok, árvizek, hőhullámok és kiterjedt erdőtüzek, egyre inkább a mindennapi életünk részévé válnak. Ezzel párhuzamosan a globális földfelszíni hőmérséklet 2024-re már meghaladta az iparosodás előtti szinthez képest 1,5 Celsius-fokos emelkedést, ami figyelmeztető jel a jövőnkre nézve.

Az emberi tevékenység következtében kialakuló éghajlatváltozás már most is komoly következményekkel jár, és a vele járó költségek figyelemre méltóan magasak. Ráadásul ezek a hatások nem egyenlően oszlanak el a különböző területek között. Azonban van remény: a negatív következmények mérsékelhetők, főként az üvegházhatású gázok (ÜHG) kibocsátásának drasztikus csökkentésével. Figyelembe kell venni, hogy a globális primer energiafogyasztás folyamatosan emelkedik; 2023-ban már meghaladta a 164 ezer terawattórát (TWh), és ennek több mint 80%-a fosszilis energiahordozókból származik (1. ábra). Továbbá, a szén-dioxid, a metán és más üvegházhatású gázok légköri koncentrációja 2024-re rekordszintet ért el.

Nyilvánvaló, hogy az üvegházhatású gázok kibocsátásának csökkentésére irányuló globális törekvések eddig nem hozták meg a kívánt eredményeket. E felismerés nyomán egyre nagyobb az érdeklődés a geomérnöki kísérletek iránt, amelyek célja a veszélyes szintű éghajlatváltozás elkerülése. A geomérnökség, más néven bolygómérnökség, olyan megoldások összessége, amelyek a Föld éghajlati rendszerébe és energiaegyensúlyába történő közvetlen beavatkozást célozzák, hogy ellensúlyozzák az emberi tevékenység következményeit az éghajlatváltozás terén.

A geomérnöki beavatkozások alapvetően két fő kategóriába sorolhatók: az egyik csoport a tervezett és irányított módosításokat foglalja magában, míg a másik a természetes folyamatokhoz való alkalmazkodást és azok hasznosítását célozza meg.

A bolygó energiamérlegének megközelítése szempontjából

A szén-dioxid-eltávolítási módszerek célja, hogy fokozzák a kimenő energia hatékonyságát, míg a napsugárzás manipulálásával a bejövő energia mennyisége csökkenthető.

Fontos hangsúlyozni, hogy bár a geomérnöki beavatkozásokat sokan a klímaváltozás technológiai megoldásának tekintik, a hosszú távú hatásaik az éghajlati rendszerre még mindig nagyfokú bizonytalanságot öveznek. E beavatkozások alkalmazása számos gyakorlati és etikai dilemmát vet fel, ráadásul újabb technológiai függőséget teremthet, és elvonhatja a figyelmet a valódi megoldásról, azaz az üvegházhatású gázok kibocsátásának drámai csökkentéséről. Ezek az aggodalmak vezettek ahhoz, hogy nemzetközi szinten kezdeményezések indultak a napsugárzás-módosítás széles körű alkalmazásának elkerülésére. Most nézzük meg közelebbről, hogy mit is takar a geomérnöki beavatkozások két fő kategóriája!

A szén-dioxid-eltávolítás (CDR), amit gyakran negatív emissziónak is titulálnak, egy különleges eljárás, amelynek célja a légkörből szén-dioxid eltávolítása. Ez a folyamat lehetővé teszi, hogy a szén-dioxid szintje csökkenjen, így hozzájárulva a klímaváltozás mérsékléséhez. Az ilyen típusú technológiák és módszerek különböző formákban megvalósulhatnak, beleértve a természetes és mesterséges megoldásokat is.

A szén-dioxid eltávolítása a légkörből tudatos emberi beavatkozás révén történik, amely során a gázot biztonságosan tárolják geológiai, szárazföldi vagy óceáni tározókban, ezzel segítve a klímaváltozás mérséklését.

Ezek a beavatkozások magukban foglalják a következőket:

Felmerül a kérdés, hogy a jelenlegi módszerek mennyire képesek csökkenteni a szén-dioxid kibocsátást az éves emberi tevékenységekhez viszonyítva. Mennyire hatékonyan segítik elő a szén-dioxid eltávolítását a globális felmelegedés megfékezésében? Az aktuális helyzet tükrében érdemes megvizsgálni, milyen arányú csökkentést tesznek lehetővé ezek a technológiák.

A szén-dioxid eltávolítása szinte kizárólag az újraerdősítési és élőhely-helyreállítási tevékenységek eredményeként valósul meg.

Ez körülbelül 2 gigatonna (milliárd tonna) szén-dioxid eltávolítását jelenti évente.

Ezen kívül az alternatív, innovatív CDR-technikák hatása szinte elhanyagolható, csupán körülbelül 0,0013 Gt szén-dioxidot vonnak ki évente. Összehasonlításképpen, az emberi tevékenységek révén keletkező fosszilis szén-dioxid kibocsátás évente meghaladja a 40 Gt-ot. A Párizsi Megállapodásban kitűzött klímacélok eléréséhez 2050-től évi 7-9 Gt szén-dioxid eltávolítása lenne szükséges 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 különös figyelmet érdemel az óceáni vastrágyázás, amelyet először az 1990-es években teszteltek. Ez a módszer azt jelenti, hogy vastartalmú vegyületeket, mint például vas-szulfátot, szándékosan juttatnak az óceánok olyan területeire, ahol a vas hiányzik, ezzel serkentve a fitoplankton növekedését. Az óceáni biológiai pumpa mechanizmusán keresztül ez a folyamat hozzájárul a légkörből származó szén-dioxid megkötésének felgyorsításához. Bár e technika ígéretes lehetőségeket kínál az éghajlatváltozás mérséklésére, nem mentes a vitáktól, különösen a tengeri ökoszisztémákra gyakorolt esetleges káros hatásai miatt. Az ökológiai aggályokon túl felmerülnek a vastrágyázás által elérhető szénmegkötés hatékonyságával és tartósságával kapcsolatos kérdések is. A fitoplankton valóban képes a szén-dioxid megkötésére, és az óceánok fenekére süllyedve hosszú időre kivonhatja azt a szénkörforgásból. Ugyanakkor különböző óceáni folyamatok következtében a megkötött szén egy jelentős része visszajuthat a légkörbe, ami csökkenti a módszer hosszú távú hatékonyságát.

A geomérnöki megoldások között kiemelkedő szerepet játszik a napsugárzás-módosítás vagy -menedzsment, angolul Solar Radiation Modification (SRM). Ez a megközelítés új lehetőségeket kínál a klímaváltozás hatásainak mérséklésére, és izgalmas alternatívát jelent a globális felmelegedés elleni küzdelemben.

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

A megközelítések közé sorolható

A vizsgálatok során a SAI-technika emelkedik ki a legjobban tanulmányozott módszerek közül. Ez a megközelítés a természetben előforduló, jelentős vulkánkitörések által kibocsátott kén-dioxidot célozza meg, amely a sztratoszférába jutva szulfát aeroszolokká alakul. Ez a folyamat a korábban megfigyelt globális hűtő hatásokat igyekszik reprodukálni. Kiemelkedő példa erre a Pinatubo vulkán 1991-es kitörése, amely körülbelül 20 millió tonna kén-dioxidot juttatott a sztratoszférába. E kitörés következtében a globális átlaghőmérséklet körülbelül 0,5 °C-kal csökkent az azt követő évben.

Mihail Budyko, a szovjet klimatológus, volt az első, aki már 1977-ben felvetette, hogy a vulkáni jelenségek utánzásával csökkenthetjük az éghajlatváltozás hatásait. Ez az innovatív ötlet azonban, bár időnként felmerült, nem nyert jelentős figyelmet egészen 2006-ig. Ekkor Paul Crutzen, a Nobel-díjas légkörkémikus, újra napirendre tűzte ezt a koncepciót, felkeltve ezzel a tudományos közösség érdeklődését.

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 (Stratospheric Aerosol Injection) technológia éghajlati hatásainak mértéke szorosan összefügg azzal, hogy az aeroszolokat vagy azok gáz-előanyagaikat milyen módon, hol és mennyi ideig juttatják a légkörbe. Míg a vulkánkitörések rövid, impulzusszerű kibocsátásokat eredményeznek, addig az ideális SAI-szcenáriók általában folyamatos vagy időszakos aeroszol-befecskendezést igényelnek. Felmerül a kérdés: milyen mennyiségű anyagra és milyen költségekre lenne szükség ehhez? Crutzen 2006-os kutatásában arról számolt be, hogy körülbelül 5,3 millió tonna kén (ami 10,6 millió tonna kén-dioxidnak felel meg) folyamatos sztratoszférába juttatása esetén elérhető lenne a légköri szén-dioxid szintjének megduplázódásából eredő körülbelül 4 W/m²-es extra sugárzási kényszer kompenzálása, ezzel mérsékelve a felmelegedést is.

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

A környezeti problémák, mint például az ózonréteg csökkenése, elleni küzdelem érdekében különböző fényvisszaverő aeroszol alternatívákat, például titán-dioxidot és kalcitot (CaCO3) is vizsgálni kezdtek. Két legutóbb megjelent kutatás a kalcit aeroszolok potenciális alkalmazását tanulmányozta, és hangsúlyozta, hogy a Szoláris Aeroszol Intervenció (SAI) kockázatainak és hatékonyságának pontos meghatározásához a korábbi modellezések mellett további laboratóriumi kísérletek elvégzése szükséges. Emellett a szoláris geomérnökség területén továbbra is jelentős bizonytalanságok maradnak, ami fokozza a kutatások iránti igényt.

Összegzésként megállapítható, hogy bár egyes geomérnöki technikák a jövőben potenciálisan hozzájárulhatnak az éghajlatváltozás hatásainak enyhítéséhez, ezek nem helyettesíthetik a szén-dioxid-kibocsátás radikális csökkentését. Az ÜHG-kibocsátások mérséklése továbbra is a kárenyhítési erőfeszítések középpontjában kell, hogy álljon.

Lényeges hangsúlyozni, hogy a geomérnöki megoldások nem oldják meg az éghajlati problémák gyökerét. Hatásuk jelenleg még nem teljesen kiszámítható, sőt egyes régiókban akár még fokozhatják is a klímaváltozás kedvezőtlen következményeit.

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.