W obecnym dyskursie politycznym paliwa kopalne nazywane są brudną energią, od której trzeba jak najszybciej odejść. Powodów jest kilka: rosnące koszty wydobycia, złoża umiejscowione coraz głębiej i coraz trudniej dostępne. Praca przy ich wydobyciu i obróbce jest trudna i szkodliwa dla zdrowia. Najczęściej jednak paliwa kopalne obwinia się za wzrost CO2 w atmosferze. Dwutlenek węgla jest jednym z gazów cieplarnianych, który odpowiada za globalne ocieplenie. Oczywiście, nie ustaje również przekonywanie, że nic złego się nie dzieje i nadal możemy spokojnie konsumować paliwa kopalne. Czy aby na pewno?
Czym są paliwa kopalne? Większość ludzi odpowie bez kłopotu, że do paliw tych należą gaz ziemny, ropa naftowa oraz węgiel w przeróżnych swych odmianach. Gdyby jednak popatrzeć z nieco szerszej perspektywy, to paliwa kopalne są przetworzoną materią organiczną, której spalanie dostarcza energii, głównie cieplnej. Podobną materią organiczną jest cukier lub tłuszcz, który spalany w ludzkich komórkach niejako zasila nasz organizm w życiową energię. Jeżeli zaś jeszcze bardziej poszerzymy naszą perspektywę, to dojdziemy do wniosku, że materia organiczna jest tym, co tworzyło, tworzy lub będzie tworzyć organizmy żywe.
Cukry są produktem roślinnym wytwarzanym przez rośliny w procesie fotosyntezy. Fotosynteza może zachodzić w sprzyjających warunkach dzięki energii słonecznej. Do czego zmierzam? Mógłbym zaryzykować stwierdzenie, że cukier jest odnawialnym źródłem energii, bo jest zmagazynowaną energią słoneczną uwalnianą w komórce w procesie spalania. Podobnie z paliwami kopalnymi. Rośliny rosną w sprzyjających warunkach, niejako budując się w procesie fotosyntezy dzięki życiodajnej energii słonecznej. Później w wyniku długotrwałych procesów geologicznych lub katastrof naturalnych zostają przysypane warstwami ziemi, a proces beztlenowego rozkładu dopełnia reszty. Tak więc paliwa kopalne składają się głównie z przetworzonej beztlenowo materii roślinnej. Z tego punktu widzenia spalanie paliw kopalnych to uwalnianie zmagazynowanej w nich energii słonecznej – z tym że pomiędzy okresem tworzenia, okresem magazynowania i okresem pozyskiwania energii mijają czasami tysiące lat.
Czy trzeba się więc niepokoić? Moim zdaniem, trzeba bić na alarm.
Załóżmy, że punktem wyjścia dalszych rozważań będzie okres, zanim człowiek nauczył się rozpalać ogień. Można powiedzieć, że ewoluujący człowiek miał wówczas zerowy lub bardzo nikły wpływ na środowisko. Opanowanie sztuki spalania drewna zapoczątkowało proces odzyskiwania słonecznej energii zmagazynowanej w drewnie. Człowiek nieświadomie odwrócił trend. Do tej pory uwalnianie zmagazynowanej energii powodowały przypadkowe pożary (od uderzenia pioruna, wybuchu wulkanu). Niemniej zapanowanie nad ogniem dało człowiekowi źródło energii, na którym mógł budować swoją cywilizację – wydawać by się mogło, że źródło niewyczerpane. Wraz ze wzrostem populacji rosło zapotrzebowanie na energię, coraz więcej drewna, coraz więcej wycinanych drzew. Czy jesteśmy jeszcze w stanie wyobrazić sobie Europę porośniętą puszczą, której ostatnie pozostałości znikają na naszych oczach w Białowieży?
Dopóki człowiek spalał drewno, można by powiedzieć, że korzystał z biomasy, bo spalał to, co się odnawiało, choć w nie takim samym tempie. Kiedy byłem dzieckiem, przy każdym wejściu do lasu znajdowała się tablica z napisem: „Zauważyłeś pożar, alarmuj! Las rośnie długo, a pali się szybko”.
Bilans był zawsze na minus. Dopowiedzieć należy, że drewna używano nie tylko jako źródła energii, ale też jako elementu konstrukcyjnego. Tak jest zresztą do dziś. Zapotrzebowanie na drewno rosło znacząco.
Drewno było też głównym źródłem pozyskiwania energii dla maszyn w osiemnastowiecznej rewolucji przemysłowej. Prawdziwe przyśpieszenie nastąpiło wraz z odkryciem czarnego złota, czyli węgla, dalej ropy naftowej i gazu ziemnego. Należy dodać, że odkrycia te wiązały się z malejącymi zasobami drewna, które trzeba było sprowadzać z coraz dalszych zakątków Europy.
I tak wkroczyliśmy w lata szalonego postępu cywilizacyjnego. Odzyskiwanie energii słonecznej zmagazynowanej w paliwach kopalnych dawało same korzyści, a przynajmniej takie odnoszono wrażenie. Początkowo paliwa kopalne były na wyciągnięcie ręki i praktycznie nie należały do nikogo. Udoskonalano wciąż proces ich spalania, poprawiając efektywność, a postęp technologiczny doprowadził do wciśnięcia procesu spalania do wielu urządzeń (np. kosiarki spalinowej czy piły motorowej), środków lokomocji (np. pociągu, statku, samolotu, samochodu, motocykla, motoroweru, quada) i gospodarstw domowych (np. pieca, kuchenki gazowej, centralnego ogrzewania, podgrzewacza wody).
Spalanie uwalnia energię cieplną, a człowiek nauczył się ją zamieniać na inne formy energii – energię kinetyczną czy energię elektryczną.
Skoro spalanie nie jest niczym innym jak odzyskiwaniem zmagazynowanej energii słonecznej, to niby czemu jest to szkodliwe?
Słońce w każdej chwili oświetla połowę naszej planety, dostarczając energii. Od momentu, gdy nauczyliśmy się spalać drewno, a zwłaszcza spalać paliwa kopalne, dostarczamy ponownie do obiegu tę część energii słonecznej, która już kiedyś oświetlała i ogrzewała naszą planetę, a która została zmagazynowana dzięki fotosyntezie. Ilość energii w systemie rośnie. Przekłada się to bezpośrednio na wzrost dynamiki mas powietrza. W lutym mieliśmy falę siarczystych mrozów, po której nastąpił niemal natychmiastowy powiew lata. Prognozy pokazują, że pod koniec marca możemy doświadczyć kolejnej takiej anomalii. Coraz bardziej gwałtowne burze, coraz potężniejsze huragany. Opady coraz obfitsze, susze coraz bardziej dotkliwe.
Jednorazowa reakcja fotosyntezy z glukozą wiąże sześć cząsteczek dwutlenku węgla i sześć cząsteczek wody w jedną cząsteczkę glukozy, uwalniając przy tym sześć cząsteczek tlenu, zgodnie z zapisem sumarycznym:
6H2O + 6CO2 + hν (energia świetlna) → C6H12O6 + 6O2↑
Proces ten wymaga dostarczenia energii. Spalanie metanu, etanu, propanu i butanu (gazów ziemnych) przebiega według wzorów:
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
Jedna cząsteczka metanu łączy się z dwiema cząsteczkami tlenu, dając cząsteczkę dwutlenku węgla i dwie cząsteczki wody.
2C2H6 + 7O2 → 4CO2 + 6H2O
Dwie cząsteczki etanu łączą się z siedmioma cząsteczkami tlenu, dając cztery cząsteczki dwutlenku węgla i sześć cząsteczek wody.
C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O
Cząsteczka propanu łączy się z pięcioma cząsteczkami tlenu, dając trzy cząsteczki dwutlenku węgla i cztery cząsteczki wody.
2C4H10 + 13O2 → 8CO2+ 10H2O
Dwie cząsteczki butanu łączą się z trzynastoma cząsteczkami tlenu, dając osiem cząsteczek dwutlenku węgla i dziesięć cząsteczek wody.
Benzyny i oleje to węglowodory o łańcuchach do szesnastu atomów węgla. Im dłuższy łańcuch węglowodorowy, tym więcej potrzebuje tlenu, aby móc w efektywny sposób odzyskać zmagazynowaną energię słoneczną.
Spalanie paliw organicznych jest procesem odwrotnym do fotosyntezy. Uzyskujemy zmagazynowaną energię, ale też uwalniamy dwutlenek węgla i wodę. O ile wszyscy skupiają się na ilościach emitowanego CO2, o tyle powstającą w procesie spalania wodę zupełnie się pomija, uważa się ją za nieszkodliwą. Zamieniamy życiodajny tlen atmosferyczny na dwutlenek węgla oraz wodę. Nie tylko dostarczamy dodatkową energię cieplną, ale też zmieniamy proporcje tlenu i dwutlenku węgla oraz podnosimy poziom wody. Spalanie paliw kopalnych po części odpowiada za wzrost poziomu mórz i oceanów. Paliwa kopalne zawierają też wiele innych związków chemicznych, dlatego ich spalanie powoduje powstawanie innych trujących tlenków i pyłów zawieszonych (Pm1, Pm2.5, Pm10)
W całym 2020 roku zużycie ropy i paliw płynnych na świecie powinno wynieść średnio 92,5 miliona baryłek dziennie (szacunki z lipca 2020). Jedna baryłka ropy naftowej dziennie to około 50 ton ropy rocznie, czyli w tylko jednym 2020 roku zostało zużyte – w większości spalone – około 4,625 biliona ton paliw kopalnych. Ile potrzeba do tego tlenu? Ile zostaje wyemitowane dwutlenku węgla, ile dodatkowej wody wpompowane w otoczenie, by w większości spłynąć do oceanów? Ile uwalnia się szkodliwych gazów i pyłów, które opadną z deszczem na ziemię, w tym na pola uprawne?
Te niekorzystne trendy wzmacniane są przez ciągłe zmniejszanie się obszarów zielonych, wycinkę lasów, betonowanie, asfaltowanie i zabudowywanie coraz rozleglejszych terenów. Ograniczamy fotosyntezę i wzmacniamy spalanie. Spalamy coraz więcej i coraz szybciej. Spalamy nie tylko drewno i paliwa kopalne, ale też odpady (i to często pod gołym niebem), nadwyżkę wyprodukowanych ubrań oraz wyschniętą zimą trawę, zgrabione jesienią liście, słomę pozostającą po produkcji rolniczej, nie pozwalając, aby rozkładająca się materia organiczna użyźniała glebę. Posuwamy się też do palenia zwierząt, wśród których rozprzestrzenia się wirus, a i ludzkie zwłoki są palone, pozostawiając garstkę bezużytecznego popiołu.
Żyjemy w cywilizacji spalania, podgrzewając naszą planetę i zmieniając stopniowo skład atmosfery. Tlen to tylko 20% atmosfery, a zawdzięczamy go roślinom i fotosyntezie. Tymczasem królestwo roślin ma się coraz gorzej – zarówno na lądzie, jak i w wodzie.
Paliwa kopalne są odnawialną formą energii, ale taką, która odnawia się bardzo długo i tylko w sprzyjających warunkach. Ile musi upłynąć czasu, by roślinność na powrót związała uwolniony dwutlenek węgla i wodę? Od czasu rewolucji przemysłowej w sposób istotny wpływamy na naszą planetę. Wytrącamy ją ze stanu względnej równowagi, uruchamiając globalne procesy, nad którymi nie będziemy w stanie zapanować nawet przy galopującym postępie technologicznym. Czasami zastanawiam się, czy podążamy w kierunku gorącej Wenus czy zimnego Marsa. Obie planety powinny być dla nas przestrogą. Obie jałowe, bo ich atmosfery składają się prawie wyłącznie z dwutlenku węgla.
Jest jednak nadzieja, a jest nią ludzka zmyślność, inteligencja, kreatywność i innowacyjność. Jeżeli z takim zapałem i determinacją niszczymy ziemską różnorodność, możemy z równą determinacją budować cywilizację opartą na innym niż spalanie procesie pozyskiwania energii. Dziś jesteśmy świadomi, dziś mamy wybór, dziś mamy jeszcze środki i możliwości…
Felieton jest wyrazem opinii autora. Nie prezentuje stanowiska ZR Małopolskie KOD.