W dyskusjach na temat zmian klimatu skupiamy się na dwutlenku węgla (CO2) — najbardziej dominującym gazie cieplarnianym wytwarzanym przez spalanie paliw kopalnych, produkcję przemysłową i zmiany użytkowania gruntów. Jednak CO2 nie jest jedynym gazem cieplarnianym, który napędza globalną zmianę klimatu. Istnieje wiele innych — metan, podtlenek azotu i gazy śladowe, takie jak grupa „gazów F” — które do tej pory przyczyniły się do znacznego ocieplenia.
Całkowita emisja gazów cieplarnianych to suma emisji różnych gazów: dwutlenku węgla, metanu, podtlenku azotu i mniejszych gazów śladowych, takich jak wodorofluorowęglowodory (HFC) i sześciofluorek siarki (SF6).
Aktualne wyniki badań wskazują, że emisja dwutlenku węgla wynosi ok 75%, emisja metanu ok. 20% i emisja podtlenku azotu to ok. 5% całościowej emisji gazów cieplarnianych.
Metan
Rolnictwo, produkcja paliw kopalnych i gospodarka odpadami to główne źródła emisji metanu. Zwierzęta gospodarskie (przeżuwacze – bydło, kozy i owce) wytwarzają metan w procesie zwanym „fermentacją jelitową”. Uprawa ryżu wytwarza metan — podmokłe pola ryżowe stanowią idealne środowisko dla drobnoustrojów do produkcji metanu w procesie zwanym „metanogenezą”. Spalanie biomasy: metan powstaje w wyniku niecałkowitego spalania podczas spalania na dużą skalę lasów, sawanny i odpadów rolniczych. Odpady: rozkład odpadów organicznych na składowiskach wytwarza metan. Produkcja paliw kopalnych: podczas wydobycia ropy i gazu może wydzielać się metan – jest to kategoria często określana jako „emisje ulotne”.
Metan jest znacznie silniejszym gazem cieplarnianym niż CO2 pod względem „potencjału ocieplenia”. W skali 100 lat i bez uwzględnienia sprzężenia zwrotnego klimatu jedna tona metanu spowodowałaby 28 razy większe ocieplenie niż jedna tona CO2. Oznacza to, że pomimo niewielkiej masowej emisji gazów cieplarnianych metan był odpowiedzialny za około jedną czwartą wymuszenia radiacyjnego od 1750 r.
Metan jest bardzo „krótkotrwałym” gazem cieplarnianym. Oznacza to, że zgromadzony w atmosferze jest usuwany stosunkowo szybko – w skali kilkudziesięciu lat, w przeciwieństwie do CO2, który może utrzymywać się w atmosferze przez stulecia, a nawet tysiące lat. Średni „czas życia” metanu w atmosferze wynosi około 12 lat. Oznacza to, że redukcja emisji metanu szybko skutkuje zmniejszeniem jego stężenia w atmosferze. Zmniejszyłoby to jego skutki ocieplające. Zatem rozwiązanie problemu emisji metanu może być skutecznym i szybkim sposobem łagodzenia niektórych skutków zmiany klimatu – w perspektywie dziesięcioleci.
Podtlenek azotu (N2O)
Większość naszych emisji podtlenku azotu pochodzi z rolnictwa: N2O powstaje, gdy stosujemy nawozy azotowe do gleby. Podtlenek azotu jest wytwarzany przez drobnoustroje niemal we wszystkich glebach. Jednak stosowanie nawozów azotowych sprawia, że mikroorganizmy łatwiej przyswajają azot, który może zostać przekształcony w N2O – dzieje się tak, ponieważ nie wszystkie zastosowane składniki odżywcze są pobierane przez rośliny uprawne. Podtlenek azotu powstaje nie tylko w wyniku stosowania syntetycznego nawozu azotowego; te same procesy zachodzą, gdy używamy nawozów organicznych, takich jak obornik zwierzęcy.
Podtlenek azotu jest znacznie silniejszym gazem cieplarnianym niż CO2 pod względem „potencjału ocieplenia”. W skali 100 lat i bez uwzględnienia sprzężenia zwrotnego klimatu jedna tona podtlenku azotu spowodowałaby 265 razy większe ocieplenie niż jedna tona CO2.
Średni „czas życia” podtlenku azotu w atmosferze wynosi około 121 lat. Jest to zazwyczaj krótsze niż CO2 (który może utrzymywać się przez stulecia, a nawet tysiące lat), ale dłuższe niż metan (którego średni czas życia wynosi 12 lat).
Emisje dwutlenku węgla, głównie ze spalania paliw kopalnych, wzrosły dramatycznie od początku rewolucji przemysłowej. Większość emisji gazów cieplarnianych na świecie pochodzi ze stosunkowo niewielkiej liczby krajów. Chiny, Stany Zjednoczone i państwa tworzące Unię Europejską to trzej najwięksi emitenci w ujęciu bezwzględnym. Emisje gazów cieplarnianych w przeliczeniu na mieszkańca są najwyższe w Stanach Zjednoczonych i Rosji.
Emisje dwutlenku węgla gwałtownie wzrosły w ciągu ostatnich 70 lat. Jednak przewiduje się, że pozostaną stabilne, choć na bardzo wysokim poziomie, w nadchodzących dekadach. Oczekuje się, że redukcje emisji w gospodarkach rozwiniętych zrównoważą wzrost emisji dwutlenku węgla w krajach rozwijających się.
Oczekuje się, że inne gazy cieplarniane (tj. metan, podtlenek azotu i gazy fluorowane) wzrosną o 30 procent w ciągu najbliższych trzech dekad.
Źródła gazów cieplarnianych:
A. Energia (elektryczność, ciepło i transport): 73,2% w tym min.:
- Zużycie energii w przemyśle: 24,2%
- Transport: 16,2%
- Lotnictwo (1,9%)
- Transport morski (1,7%)
- Kolej (0,4%)
- Rurociągi (0,3%)
- Zużycie energii w budynkach: 17,5%
- Budynki mieszkalne (10,9%)
- Budynki komercyjne (6,6%)
B. Bezpośrednie procesy przemysłowe: 5,2%
- Cement (3%)
- Chemikalia i petrochemia (2,2%)
C. Odpady: 3,2%
D. Rolnictwo, leśnictwo i użytkowanie gruntów: 18,4%
- Trawy (0,1%): gdy trawy ulegają degradacji, gleby te mogą tracić węgiel, przekształcając się w tym procesie w dwutlenek węgla.
- Uprawy (1,4%).
- Wylesianie (2,2%).
- Spalanie upraw (3,5%): spalanie pozostałości rolniczych — pozostałości roślinności z upraw takich jak ryż, pszenica, trzcina cukrowa i inne uprawy — uwalnia dwutlenek węgla, tlenek azotu i metan. Rolnicy często spalają resztki po zbiorach, aby przygotować ziemię pod ponowne zasianie upraw.
- Uprawa ryżu (1,3%): zalane pola ryżowe wytwarzają metan w procesie zwanym „fermentacją beztlenową”. Materia organiczna w glebie jest przekształcana w metan ze względu na środowisko o niskiej zawartości tlenu na podmokłych polach ryżowych. 1,3% wydaje się dużo, ale ważne jest, aby umieścić to w kontekście: ryż odpowiada za około jedną piątą światowych dostaw kalorii i jest podstawową uprawą dla miliardów ludzi na całym świecie.
- Gleby rolnicze (4,1%): podtlenek azotu — silny gaz cieplarniany — powstaje, gdy do gleby stosuje się syntetyczne nawozy azotowe.
- Inwentarz żywy i obornik (5,8%): zwierzęta (głównie przeżuwacze, takie jak bydło i owce) wytwarzają gazy cieplarniane w procesie zwanym „fermentacją jelitową”. Kiedy mikroby w ich układach trawiennych rozkładają żywność, wytwarzają metan jako produkt uboczny. Oznacza to, że wołowina i jagnięcina mają tendencję do dużego śladu węglowego, a jedzenie mniejszej ilości jest skutecznym sposobem na zmniejszenie emisji w diecie.
Podtlenek azotu i metan mogą powstawać w wyniku rozkładu obornika zwierzęcego w warunkach niskiego stężenia tlenu. Często zdarza się to, gdy duża liczba zwierząt jest zarządzana na ograniczonym obszarze (takim jak gospodarstwa mleczarskie, fermy bydła mięsnego oraz fermy trzody chlewnej i drobiu), gdzie obornik jest zazwyczaj składowany w dużych stosach lub usuwany w lagunach i innych typach systemów zarządzania obornikiem.
dr Michał Lewandowski