Geoingineria si schimbarile climatice

0
68
Geoingineria si schimbarile climatice

De la umbrelele solare la inmultirea algelor pana la densitati uriase, exista o multime de idei pentru racirea planetei. Dar exista oare si pericole ascunse? Geoingineria – interventia pe scara larga asupra sistemului climatic planetar – poate oferi unele raspunsuri.

OOPS. Noi nu am vrut-o, dar se pare ca am imbolnavit planeta. Ce putem face oare pentru a o insanatosi?

Simtim deja efectele schimbarilor climatice; ne confruntam cu topirea ghetarilor, distrugerea padurilor, iar inundatiile si valurile de caldura sunt mai intense. Intre timp, emisiile globale de dioxid de carbon si alte gaze cu efect de sera continua sa creasca, anuntand parca raul mai mare ce va sa vina. Chiar daca am inceta toate emisiile incepand cu ziua de maine, temperaturile ar continua sa creasca timp de decenii, cu consecinte potential catastrofale, de la foamete la cresterea rapida a nivelului marii.

Asadar, poate ca este timpul sa luam in serios ideile indraznete din domeniul geoingineriei. Speranta este ca, prin joaca deliberata cu imensa masinarie climatica a planetei, vom putea cumva sa fim in masura sa reparam erorile uriase comise deja sau cel putin sa evitam unele dintre consecintele cele mai grave, ori macar sa ne acordam noua insine ceva mai mult timp pentru a reduce emisiile de gaze cu efect de sera.

Au fost imaginate zeci de proiecte de racire a planetei. Am putea lansa o flota foarte numeroasa de nave pentru a albi norii prin pulverizarea unei pulberi fine de sare sau sa imprastiem acid sulfuric in stratosfera pentru a reflecta razele Soarelui. Sa trimitem o multime de oglinzi in spatiu. Sa cream culturi mai pale (in stare sa reflecte un procent mai mare din razele solare – n.tr.). Sa fertilizam oceanele. Sa acoperim deserturile lumii cu mylar (material electroizolant pe baza de poliesteri – n.tr.) stralucitor. Sa imprastiem bacterii generatoare de nori. Sa eliberam un detasament planetar de microbaloane.

Aceste proiecte sunt ingenioase, dar oare chiar ar functiona vreunul? Sau doar ar face lucrurile mai rele si ar grabi catastrofa? Cum inca nu ne putem lansa in cel mai mare joc imaginabil, incercand punerea in practica a uneia dintre solutiile prezentate, cel mai bun lucru pe care il putem face acum este sa incercam sa exploram fiecare idee cu calcule detaliate si modele computerizate. Cum rezultatele unor astfel de studii incep sa apara, incepem sa ne formam o idee despre ceea ce ar putea (ori nu) geoingineria sa fie capabila sa realizeze.

Unele idei pot fi respinse cu relativa usurinta. Acoperirea deserturilor cu plastic reflectorizant, de exemplu, ar putea reflecta un mare procent din lumina Soarelui si ar putea sa raceasca oarecum planeta, dar probabil ca aceasta idee este la fel de nebuneasca pe cat pare. Un asemenea proiect ar devasta ecosistemele, ar modifica tiparele climatice regionale si ar necesita o armata imensa de oameni de serviciu pentru curatenie si a mentinerea in functiune a sistemului.

Altele sunt dincolo de capabilitatile noastre prezente. Pentru a umbri Pamantul cu o multime de umbrele plasate in spatiu ar fi necesare aproximativ 20 de milioane de lansari de rachete. Fara o tehnologie noua, radical diferita, aceasta idee s-ar dovedi una foarte scumpa si peste masura de poluanta. „Este o idee care tine complet din domeniul science-fiction”, spune Tim Lenton de la Universitatea din Exeter, Marea Britanie. „Ar trebui sa nu mai vorbim despre ea.”

Multe alte proiecte, cum ar fi vopsirea acoperisurilor in alb, sunt cu siguranta fezabile, dar oare pot ele sa insanatoseasca clima terestra? Problema fundamentala, desigur, este ca cresterea nivelului de gaze cu efect de sera in atmosfera actioneaza ca o patura in jurul Pamantului, capturand caldura. La un anumit moment in acest secol vom fi dublat concentratia de dioxid de carbon din atmosfera, reducand pierderile de caldura cu aproximativ 3,7 wati pe metru patrat, in medie pe intreaga planeta. Pentru a opri incalzirea Pamantului, orice sistem de geoinginerie fie trebuie sa blocheze cat mai multa caldura care vine de la Soare, fie trebuie sa creasca pierderea de caldura din partea superioara a atmosferei la fel de mult.

Avem, de asemenea, si alte conditii prealabile care trebuiesc indeplinite pentru frigiderul nostru global. Este nevoie sa lucreze fara a modifica drastic climatele regionale, in timp ce, de asemenea, trebuie sa previna cresterea nivelului marii. In mod ideal, ne dorim si sa oprim oceanele din a deveni atat de acide incat recifele de corali sa dispara.

Dar primul test este cel de capacitate. In 2008, Lenton si Nem Vaughan de la Universitatea East Anglia din Norwich, Marea Britanie, au combinat rezultatele diferitelor modele cu calculele proprii pentru a evalua potentialul de racire a doua serii de propuneri. „Ideea noastra s-a nascut din frustrare”, spune Lenton. „Am fost la prea multe workshopuri la care oamenii pledau in favoarea tehnologiilor proprii si aratau ca „acesta era mai eficient decat acela”.
Ei au descoperit ca multe dintre idei ar produce o diferenta prea mica. Sa luam de exemplu ideea de a face acoperisurile si drumurile mai albe, pentru a reflecta mai multa lumina solara. Chiar si avand in vedere ipotezele optimiste, acest model ar putea reflecta doar aproximativ 0,15 wati pe metru patrat – ceea ce in cel mai bun caz ar reprezenta doar o contributie minora la restabilirea echilibrului balantei energetic a Pamantului.

Un plan aparent mai promitator este de a fertiliza marile. Planctonul consuma dioxid de carbon pe masura ce creste si, uneori, planctonul mort se scufunda pe fundul marii si ramane ingropat, blocand astfel cantitatea de carbon digerata. Adaugarea de elemente nutritive, care sunt in deficit, cum ar fi fierul, ar putea stimula cresterea planctonului. Pana la sfarsitul secolului, acest lucru ar putea imbunatati balanta radiativa cu un coeficient de 0.2 wati pe metru patrat, conform calculelor lui Lenton si Vaughan. Acest plan ne este la indemana, dar nu ar avea un impact major si, din nou, cifra de mai sus reprezinta estimarea de varf, o cifra care ar putea scadea in mod considerabil pe masura ce aflam mai multe despre acest proces.

Multe dintre celelalte propuneri, cum ar fi incurajarea crearii unui curent de adancime in regiunile polare pentru a accelera transportul de carbon in adancurile oceanului, ar avea efecte chiar mai neinsemnate. Dar doua dintre proiecte sunt vazute ca fiind atat extrem de puternice, cat si relativ fezabile. Ambele implica o anumita forma de parasol (umbrela impotriva razelor solare).

O idee este de a albi norii de deasupra marilor, in special stratul de la joasa inaltime si plat care acopera o mare suprafata de cer. Nave imprastiate pe oceanele lumii ar putea trimite curenti de pulbere de sare fina catre sus, in atmosfera. Actionand ca puncte de nucleatie, particulele de sare ar putea sa „incurajeze” picaturile de apa sa se adune si sa formeze nori. Cu mai multe picaturi pe metru cub, acesti nori ar fi mai albi decat in mod normal si astfel ar reflecta mai mult lumina Soarelui. E posibil ca acest lucru sa poata compensa intreaga incalzire datorata unei dublari a emisiilor de dioxid de carbon.

Albirea norilor are beneficiile sale, cum ar fi faptul ca nu implica folosirea de substante chimice periculoase. Dar procesul de nucleatie al norilor nu este bine inteles, asa ca ar putea sa nu functioneze la fel de bine pe cat sugereaza sustinatorii sai si, pe de alta parte, racirea numai a oceanelor ar putea perturba climatul local. Un studiu publicat anul acesta a constatat ca plantarea de nori deasupra Pacificului ar putea modifica regimul precipitatilor intr-o maniera similara cu fenomenul meteo extrem de perturbator La Niña, de exemplu.

Celalalt proiect pretendent la fotoliul de lider este unul vechi: umplerea atmosferei cu o ceata de particule fine. De fapt, facem asta deja. Poluarea cu dioxid de sulf da nastere unor picaturi fine de acid sulfuric, care reflecta deja un procent estimat de 0.4 wati pe metru patrat. Dar dioxidul de sulf produs de incendii si fabrici nu ramane in atmosfera pentru mult timp, astfel ca efectele sale sunt limitate. Totusi, daca sulfatul ajunge in stratosfera, el poate persista ani de zile, astfel incat efectul de racire este mult mai mare. Dovada vine de la eruptiile vulcanice suficient de puternice pentru a injecta dioxid de sulf la nivelul stratosferei. Eruptia din 1991 a Muntelui Pinatubo din Filipine a racit planeta cu pana la 0,5° C in anii care au urmat.

Pentru a echilibra efectul incalzirii produs de o dublare a emisiilor de dioxid de carbon, ar trebui sa pompam pana la 5 milioane de tone de dioxid de sulf pe an in stratosfera. Care ar fi costurile si riscurile asociate unei asemenea intreprinderi?

Pretul operatiunilor

Potrivit lui Justin McClellan de la centrul Aurora pentru Stiintele Zborului din Cambridge, Massachusetts, a carui echipa a evaluat mai multe modalitati de a elibera sulfatii in atmosfera, aceasta ar costa aproximativ 10 miliarde dolari pe an. Comparativ cu costurile uimitoare si consecintele incalzirii globale, aceasta este o investitie extrem de profitabila. Doar cresterea nivelului marii poate inghiti orase si terenuri agricole in valoare de mai multe trilioane de dolari.

Din pacate, sprayurile noastre pe baza de sulf de-abia pot incetini inaintarea apei marilor. Picaturile de sulf nu persista in regiunile polare atat de mult timp ca la tropice, facandu-le mai putin eficiente pentru racirea in zonele polare. Deci, chiar daca injectarea de aerosoli ar duce temperatura medie globala inapoi la nivelul din 1800, polii nu ar fi la fel de reci pe cat erau, iar calotele glaciare ar continua sa se topeasca. Acest lucru ar putea sa nu fie suficient pentru a evita catastrofe cum ar fi prabusirea calotei polare a Antarcticii de Vest, fenomen care ar ridica nivelul marii cu mai mult de 3 metri.

Nu este clar daca un alt tip de reflector, cum ar fi particulele metalice solide sau baloanele mici, stralucitoare, ar fi mai bun. Pomparea unui gaz este cu mult mai simpla si mai ieftina, deci cele mai multe studii s-au concentrat pe sulfati.

In timp ce campiile si orasele de coasta se ineaca, restul planetei s-ar putea usca. Cu orice tip de parasolar, mai putina lumina solara va ajunge la suprafata marii, reducand evaporarea. Pana in prezent, efectul poluarii cu sulf a fost compensat de incalzire, care creste evaporarea. Dar daca am reduce temperatura in acest fel pana la nivelul preindustrial, ar exista un declin dramatic in precipitatii. Acest fenomen ar putea fi evitat printr-o reducere mai scazuta a temperaturii, doar ca banchizele de gheata s-ar topi mai repede.

Umbrelele de soare ar putea avea, de asemenea, efecte dezastruoase regionale, dupa cum prezinta modelele climatice. In cazul in care acestea ar genera perturbarea musonilor, ar putea conduce in consecinta la foametea permanenta a miliarde de oameni. „Sau sa presupunem ca ai schimbat tiparele de circulatie care alimenteaza cu umiditate jungla amazoniana,” spune Tim Palmer de la Universitatea din Oxford. „Ai putea transforma Amazonul in desert.”
In 2010, Myles Allen, de la Universitatea din Oxford si colegii sai examinau efectul unei cantitati variabile de protectie solara in stratosfera, cu ajutorul unui model climatic detaliat. Ei au descoperit ca nu exista nicio solutie care functioneaza pentru toata lumea. O cantitate de aerosoli, care ar duce China aproape de temperatura si precipitatiile confortabile din perioada preindustriala, ar putea raci India mult prea mult.

Sau ar putea fi invers. Modelele climatice sunt in acord in mod destul de clar cu privire la efectele globale ale sistemelor de tip umbrela de soare (parasolar), dar produc modele diferite ale schimbarilor climatice regionale.

Acest lucru s-ar putea intampla din cauza ipotezelor si valorilor diferite folosite in diferite studii. Sau poate fi datorat limitarilor modelelor climatice existente. Cu cat acestea se imbunatatesc, proiectiile lor regionale ar putea incepe sa fie in acord una cu cealalta, ceea ce ne-ar oferi un anumit grad de incredere in ele.

Unii dintre factorii care afecteaza climatele regionale sunt totusi in mod inerent imprevizibile. Cat de mult din padurile tropicale vor fi inca in picioare in urmatorii 100 de ani? Cat de mult vor scadea emisiile, in cazul in care acest lucru chiar se va intampla? Cum vor raspunde ecosistemele? Ca urmare, nu putem fi 100 la suta siguri ca orice proiect va avea rezultatul dorit.

Acest lucru face ca orice sistem de racire tip umbrela sa fie extrem de riscant. In cazul in care s-ar dovedi a avea unele consecinte teribile si am opri brusc imprastierea de sulfati sau albirea norilor, planeta s-ar incalzi foarte rapid in urmatorii cativa ani. O astfel de tranzitie brusca ar fi chiar mai daunatoare decat o incalzire treptata la acelasi nivel, oferind un timp foarte scurt oamenilor si animalelor salbatice pentru a se adapta. „Astfel ar creste riscurile”, spune Lenton. Iar daca vom alege sulfatii, am putea avea nevoie de un alt tip de geoinginerie, cum ar fi insamantarea norilor Cirrus pentru racirea polilor (vezi partea a treia a seriei), astfel prescriind nu doar unul, ci doua medicamente periculoase pentru planeta.

Deci, in loc de a incerca sa blocam lumina solara, poate ca ar trebui sa ajungem la cauza reala a problemei si sa eliminam in mod activ dioxidul de carbon din aer. Acest gaz concentrat ar putea fi apoi pompat in rezervoare subterane, cum ar fi depozite goale de gaz si petrol. Dar nimeni nu a inventat o metoda eficienta de a face acest lucru. „Problema este ca noi incercam sa captam un gaz foarte diluat, metoda care este inerent costisitoare in comparatie cu captarea de la o sursa concentrata care functioneaza ca o statie de energie”, spune Lenton.

Cu tehnologia existenta, nu exista nicio perspectiva realista de colectare a tuturor emisiilor de dioxid de carbon suplimentare pe care le adaugam in atmosfera, intr-un timp suficient de scurt pentru a preveni viitoare schimbari climatice. Chiar si un efort industrial pe o scara larga ar putea dura secole, iar cu cat emisiile de dioxid de carbon vor continua sa creasca, cu atat mai mare va fi provocarea.

In loc de a acoperi planeta cu masini devoratoare de dioxid de carbon, ce ziceti de accelerarea reactiei dioxidului de carbon cu rocile care contin silicati? De-a lungul a milioane de ani, acest proces, numit dezagregare fizica, absoarbe cantitati mari de dioxid de carbon, care este in cele din urma restituit atmosferei de catre vulcani. Dar, pentru a face fata unui singur an de emisii, am avea nevoie sa pisam cel putin 7 kilometri cubi de roca si sa-l raspandim intr-un strat atat de subtire ca ar acoperi mai multe procente din suprafata de uscat a Pamantului. Deci nici acest proces nu ne poate salva.

Ce putem spune despre modificarea utilizarii terenurilor si a agriculturii pentru a capta mai mult carbon? Plantarea padurilor ramane un lucru bun, desi geografia limiteaza potentialul sau la aproximativ 0,5 wati si tot acest carbon ar putea ajunge inapoi in atmosfera in cazul in care padurile mor sau ard din cauza incalzirii planetare.

O modalitate de a depozita carbonul stocat de catre plante este de a-l transforma in carbune – carbune-bio – si de a-l ingropa. O alta este de a arde culturile in centrale electrice echipate cu tehnologia de captare a carbonului. Detalii, in continuare.

Stocarea carbonului

Aceste idei au nevoie de teren, astfel incat acestea vor concura cu productia de alimente. In acest an, Lenton a calculat ca beneficiul total ar putea fi de aproximativ 0,3 wati pana in anul 2050, dar numai in cazul in care vom creste eficienta agriculturii si vom consuma mai putina carne generatoare de metan si devoratoare de terenuri. In prezent, consumul de carne este in crestere, in timp ce productia vegetala este deja lovita de fenomene meteo extreme si de penuria de apa, astfel incat acest scenariu pare unul optimist, cu exceptia situatiei in care vor intra in ecuatie descoperiri spectaculoase, cum ar fi alterarea genetica a plantelor pentru a le permite sa capteze mai mult din energia solara.

In alta ordine de idei, modelele de captura a carbonului pot cel mult incetini ritmul incalzirii in timpul secolului urmator. In cazul in care acestea sunt puse in aplicare ca alternative la reducerea emisiilor, de exemplu pentru a castiga credite de carbon, care pot fi vandute celor care doresc sa emita dioxid de carbon, nu se va reusi nici macar acest lucru.

Ele vor fi, la fel, de nici un folos, daca ne apropiem de un punct critic, cum ar fi moartea pe scara larga a padurilor, eliberarea masiva de metan din dezghetarea permafrostului sau colapsul calotei polare a Antarcticii de Vest. Deci, poate ca ar trebui sa pastram ca rezerva modelele puternice, dar riscante, cum ar fi spray-uri de sulf, pentru cele mai cumplite circumstante? Poate. Dar Lenton, care ne-a ajutat la definirea notiunii de puncte critice intr-un document din 2008, este sceptic. „Oamenii spun ca acesta este motivul pentru care trebuie sa pastram un as in maneca, si anume metoda bazata pe reflectia solara, dar nu s-a dovedit ca am putea beneficia de avertizare timpurie in cazul unui punct critic, ca am putea lansa un asemenea sistem in timp util in caz de nevoie sau ca aceste solutii nu ar da nastere altor puncte critice”, spune el.

Daca vom astepta pana in ultimul moment, atunci s-ar putea sa fie prea tarziu pentru a evita haosul climatic. „Nu trebuie sa ne gandim la asta ca la un buton magic pe care avem posibilitatea sa-l apasam in cazul in care lucrurile scapa de sub control – o asemenea abordare s-ar putea dovedi un mic cosmar”, spune Palmer. Si chiar daca am merge pe optiunea unui sistem tip umbrela, aproape toti oamenii de stiinta in domeniul climatic sunt de acord ca ar trebui, in plus, sa realizam si reduceri agresive ale emisiilor de gaze cu efect de sera.

Exista si cativa dizidenti. Peter Cox de la Universitatea Exeter pune in evidenta ideea conform careia concentratiile mai mari de dioxid de carbon stimuleaza cresterea unor tipuri de plante si reduce pierderile de apa, avand in vedere faptul ca plantele nu trebuie sa-si pastreze porii deschisi prea mult timp. Deci, daca ai putea avea cantitati mai mari de dioxid de carbon fara seceta, inundatii, furtuni si calduri care incetinesc cresterea aduse de incalzirea globala, atunci productia de alimente ar putea creste. Poate am putea realiza asta cu sistemul de tip umbrela. „In ceea ce priveste lucrurile care ne preocupa cel mai mult, aceasta ar putea fi o optiune mai buna decat modelul conventional”, spune Cox. Un astfel de viitor rece-dar-carbogazos prezinta totusi riscuri infricosatoare, iar Cox sugereaza doar simpla analiza a variantei.

In cele din urma, cel mai mare obstacol in calea oricarei forme drastice de geoinginerie s-ar putea dovedi a fi politica. „Nu poti avea programe concurente de geoinginerie, trebuie sa existe doar unul”, spune Allen. „Asadar, un organism supranational ar trebui sa decida asupra vremii.”
Realizarea unui acord poate fi aproape imposibil, deoarece tari diferite vor avea prioritati diferite. Unele dintre acestea sunt cele mai amenintate de cresterea nivelului marii, altele de caldura sau de precipitatiile in continua schimbare. Iar daca Protocolul de la Kyoto poate functiona ca un ghid, in cazul in care se ajunge in cele din urma la un acord acesta ar putea fi foarte departe de ceea ce este cu adevarat nevoie.

Cu toate acestea, acordul international va fi necesar doar pentru sistemele de tip umbrela de nivel mare, cu pericolele lor globale inerente. Nu exista nimic care sa opreasca persoanele, institutiile sau tarile din a porni un proiect individual legat de carbunele bio sau un alt sistem de captare si stocare a carbonului. Aceasta poate parea banal, comparativ cu oglinzile stralucitoare din spatiu, dar pentru moment probabil ca cele mai sigure instrumente de inginerie planetara, se regasesc jos, la nivelul fermei.

Tu nu poti fi cirrus

Norii cirrus subtiri de mare inaltime care impodobesc uneori un cer albastru de vara pot parea cu mica probabilitate un dusman, dar David Mitchell face planuri pentru a-i ataca. Distrugerea norilor cirrus ar putea nu doar reduce temperatura globala, dar, de asemenea, ar ajuta la salvarea calotelor glaciare si la controlul extremelor meteorologice.

Norii au efecte complexe asupra bugetului energetic al Pamantului, reflectand o parte a luminii solare si blocand o mare cantitate de radiatie infrarosie. Norii de mica altitudine cum ar fi, de exemplu, cei din straturile marine radiaza, de asemenea, o mare cantitate de caldura dinspre suprafata lor superioara inspre spatiu, astfel incat, per ansamblu, acestia racesc planeta. Norii inghetati de tip cirrus radiaza mult mai putina caldura, astfel incat efectul lor net este de incalzire.

In 2009, Mitchell – aflat la Institutul de Cercetare al Desertului din Reno, Nevada – a sugerat ca am putea folosi aeronavele pentru a raspandi bismut triiodaic, un compus non-toxic care ar trebui sa permita formarea unor cristale relativ mari de gheata. Acestea ar cadea din cer mai repede decat gheata naturala din norii cirrus, astfel incat norii se vor dispersa.

Incercarile preliminare de a modela procesul, pe care Mitchell le-a prezentat la o reuniune in luna iulie, au indicat faptul ca acest proces ar putea raci planeta cu aproximativ 2 wati pe metru patrat – suficient pentru a preveni jumatate din incalzirea produsa de o dublare a emisiilor de dioxid de carbon.

Chiar mai mult, metoda ar trebui sa functioneze cel mai bine acolo unde este cea mai mare nevoie de ea, la latitudini mari. Concentrarea eforturilor noastre in aceasta zona ar putea proteja banchizele de gheata instabile. Aceasta ar ajuta, de asemenea, la a restabili diferenta de temperatura dintre tropic si pol. Aceasta diferenta a fost erodata de incalzirea rapida din zona arctica, care este considerata a fi unul dintre motivele pentru care vedem atat de multe fenomene meteorologice extreme.

Modelarea este intr-un stadiu foarte timpuriu, ne avertizeaza Mitchell. „O mare parte din cercetare trebuie sa fie centrata pe reprezentarea norilor cirrus in cadrul modelelor climatice globale – si nu doar pentru geoinginerie.” El ar dori sa supervizeze un experiment de „insamantare” a norilor intr-o arie restransa, pentru a vedea ce se intampla cu adevarat.

In plus, dispersarea norilor cirrus aduce cu sine multe dintre riscurile prezente in modelele de tip umbrela de soare: aceasta poate avea si efecte dezastruoase regionale, iar oprirea sa brusca ar putea fi periculoasa.

 

Textul de mai sus reprezinta traducerea articolului Can geoengineering avert climate chaos?, publicat de New Scientist. Scientia.ro este singura entitate responsabila pentru eventuale erori de traducere, Reed Business Information Ltd si New Scientist neasumandu-si nicio responsabilitate in aceasta privinta.

LĂSAȚI UN MESAJ

Please enter your comment!
Please enter your name here