Nie tylko gazy cieplarniane. Naukowcy odkryli kolejne tajemnicze zmiany w atmosferze
Najnowsze badania pokazują, że poziom wodoru cząsteczkowego w atmosferze gwałtownie wzrósł w ostatnim stuleciu. Przyczyną jest działalność człowieka. Choć sam wodór jest neutralny dla zdrowia i środowiska, to efekty jego emisji mogą okazać się niebezpieczne.
Próbki lodu pobrane z lodowców stanowią dokładny zapis tego, jak zmienia się skład naszej atmosfery. Badając bąbelki powietrza uwięzione w lodzie, naukowcy mogą odtworzyć, w jaki sposób zmieniały się stężenia składających się na naszą atmosferę gazów.
Wyniki badań takich rdzeni pobranych na Antarktydzie przyniosły zaskakujące wnioski. Poziom wodoru atmosferycznego wzrósł w ciągu XX wieku aż o 70 proc.
Wodór cząsteczkowy trafia do atmosfery na skutek naturalnych procesów, ale jest również produktem ubocznym spalania paliw kopalnych. Szczególnie mocno na jego emisje wpływają silniki spalinowe i spalanie biomasy.
Sam wodór nie jest szkodliwy dla zdrowia. Nie jest też gazem cieplarnianym i bezpośrednio nie wpływa na podnoszenie się globalnych temperatur. Może to jednak robić pośrednio, wpływając na to, ile metanu i ozonu znajduje się w atmosferze. Te dwa gazy są, po dwutlenku węgla, najważniejszymi substancjami przyczyniającymi się do globalnego ocieplenia.
Nie ma jednak dobrych badań mówiących o tym, jak, gdzie i w jakich ilościach wodór jest emitowany do atmosfery, ani gdzie jest pochłaniany. Nie mamy nawet dokładnych szacunków mówiących o tym, jak wiele tego gazu zostało wyemitowanego wskutek działalności człowieka.
Niepokojące dane z bieguna
Najnowsze badanie naukowców z University of California Irvine, opublikowane w magazynie PNAS, jest pierwszym, które stara się oszacować konkretne wartości. Uczeni przeanalizowali skład bąbelków powietrza uwięzionych w antarktycznym lodzie i stanowiących zapis stanu atmosfery w latach 1852 - 2003. Pobrane w pobliżu bieguna południowego próbki sugerują, że stężenie wodoru w atmosferze wzrosło z 333 części na miliard do 550.
"Powietrze uwięzione w pokrywie lodowej daje nam bardzo dokładny opis składu atmosfery w czasie" - wyjaśnia prowadzący badania John Patterson z University of California Irvine. "Nasza paleoatmosferyczna rekonstrukcja poziomów H2 znacznie poszerzyła naszą wiedzę na temat emisji antropogenicznych od początku rewolucji przemysłowej".
Jednym z głównych źródeł emisji, o których wiemy, są samochodowe silniki spalinowe. Upowszechnienie samochodowych katalizatorów powinno było doprowadzić do spowolnienia tempa wzrostu poziomu tego gazu w atmosferze lub więc do spadku jego stężenia. Jednak mimo tego, że od wielu lat na rynku nie ma już w zasadzie pojazdów bez katalizatorów, poziom gazu w atmosferze rośnie nieprzerwanie.
"Prawdopodobnie nie doceniamy niesamochodowych źródeł wodoru" - mówi Patterson.
Wszystko wskazuje na to, że jakieś inne źródło wodoru szybko zwiększa swoje emisje, co równoważy spadki odnotowywane dzięki oczyszczeniu spalin samochodowych. Nie mamy jednak pojęcia, co może być tym źródłem. Wcześniej na rosnące poziomy wodoru w atmosferze wskazywały mniej kompleksowe badania z lat 2000 i 2015.
Jedną z dużych niewiadomych jest to, jak wielka ilość tego gazu trafia do atmosfery na skutek wycieków z procesów przemysłowych. Nikt bezpośrednio tego dotąd nie zmierzył. Autorzy najnowszego badania szacują, że gdyby cały przemysł odnotowywał 10 proc. ubytek wodoru wykorzystywanego podczas różnych procesów, odpowiadałoby to mniej więcej połowie wzrostu z lat 1985 - 2005. Innym potencjalnym źródłem wodoru jest spalanie węgla, ale tu również brak dobrych badań mówiących o skali problemu.
Wodór wciąż bezpieczniejszy niż węgiel
Jeśli faktycznie źródłem są wycieki z procesów przemysłowych, może to oznaczać, że rodząca się dopiero branża produkcji ekologicznego wodoru może mieć od razu problem do rozwiązania.
Procesy, wskutek których powstaje "zielony wodór", wykorzystujące odnawialne źródła energii elektrycznej do rozerwania cząsteczek wody i stworzenia czystego wodoru, mogą być potencjalnie dużym źródłem emisji tego gazu. Największe gospodarki świata, w tym Unia Europejska i Japonia dążą do gwałtownego rozwoju instalacji do produkcji zielonego wodoru, widząc w nim potencjalnie czyste i niedrogie paliwo wolne od ocieplających planetę emisji.
Klimatolodzy obawiają się, że duże wycieki wodoru mogą wpłynąć na szybsze ocieplanie planety, bo zwiększona obecność tego gazu w atmosferze może wydłużyć żywotność znajdujących się w niej cząsteczek metanu. Zazwyczaj ten gaz, składający się z atomów wodoru i węgla, rozpada się w atmosferze po najwyżej 12 latach. Jest jednak 20-krotnie silniejszym gazem cieplarnianym, niż dwutlenek węgla. Wydłużenie jego czasu życia w atmosferze mogłoby drastycznie zwiększyć zagrożenie ociepleniem klimatu.
Eksperci podkreślają jednak, że nawet przy takim zagrożeniu gospodarka oparta na wodorze byłaby o wiele mniej szkodliwa dla klimatu niż dzisiejsza, oparta na paliwach kopalnych.
