Vodik u atmosferi – još jedan problem u borbi protiv klimatskih promjena?

Razine vodika (H2) u atmosferi porasle su za 60 posto u odnosu na predindustrijsko doba, a predviđa se da će i dalje nastaviti rasti uslijed tranzicije na čistu energiju.

To su nalazi analize prvog dugoročnog zapisa razina atmosferskog vodika, sastavljenog korištenjem podataka iz ledenih jezgri izvađenih na Grenlandu protekle godine. Zapis obuhvaća zadnjih 1000 godina te predstavlja veliki iskorak u mjerenju atmosferskog vodika budući da su prethodna mjerenja obuhvaćala zadnjih 100 godina.

Autori predobjavljenog rada, koji je trenutačno u fazi recenzije za objavu u časopisu Nature Portofolio, navode kako nam grenlandske jezgre govore da je razina H2 porasla s oko 280 dijelova na milijardu početkom 19. stoljeća na današnjih oko 530 dijelova na milijardu. Skoro pa se udvostručila.

U čemu je problem s vodikom?

Iako atmosferski H2 nije staklenički plin, on ipak zagrijava Zemlju. To se događa zbog kemijskih reakcija koje izaziva povećana prisutnost vodika u atmosferi. Naime, kad se vodik otpušta u atmosferu, uz njega se vezuju hidroksilni radikali (OH), pri čemu nastaje vodena para, koja jest staklenički plin. Međutim, dodatno zagrijavanje nastankom vodene pare je zanemarivo, budući da se ona u atmosferi zadržava kratko, tek nekoliko dana.

Puno veći problem predstavlja činjenica da, zbog opisane reakcije, povećanje prisustva vodika u atmosferi osnažuje zagrijavajući utjecaj metana, izrazito potentnog stakleničkog plina koji u atmosferi ostaje godinama. Metan, promatrajući prosjek unutar stogodišnjeg razdoblja, u atmosferi zadržava oko 28 puta više topline nego ugljični dioksid (CO2). Hidroksilni radikali igraju važnu ulogu u smanjenju količine metana u atmosferi, razgrađujući ga u složenoj kemijskoj reakciji.

Hidroksilni radikali zbog toga se ponekad nazivaju “deterdžentima atmosfere”; doslovno je čiste od štetnih plinova. Problem je što tu ulogu ne mogu obavljati jednako učinkovito ako je atmosfera prezasićena vodikom; dio hidroksilnih radikala će se umjesto uz metan vezivati uz vodik, produljujući tako vrijeme tijekom kojeg se metan zadržava u atmosferi te potencira učinak staklenika, tj. zagrijava Zemlju.

Poneki su stručnjaci stoga skeptični prema najavama da vodik može biti gorivo budućnosti, tj. da će odigrati značajnu ulogu u zelenoj energetskoj transformaciji. Dodatno oslanjanje na vodik kao gorivo vjerojatno bi samo povećavalo njegovu prisutnost u atmosferi, što potencijalno može izazvati dodatne probleme u borbi protiv klimatskih promjena.

Što nam govore rezultati studije?

Značajan porast razina atmosferskog vodika u odnosu na predindustrijski period, navode autori studije, prati povećanje emisija stakleničkih plinova iz antropogenih izvora. Za Johna Pattersona sa Sveučilišta Kalifornija u Irvineu, jednog od autora rada, to nije iznenađujuće budući da se vodik oslobađa kao nusprodukt prilikom izgaranja fosilnih goriva i biomase.

Za portal New Scientist opisao je kako je sa svojim kolegama kombinirao podatke iz zapisa ledenih jezgri s modeliranjem s ciljem razumijevanja promjena razina vodika u atmosferi tijekom posljednjeg tisućljeća.

“Iznijeli smo instrumente na led i čim smo izbušili uzorke, radili smo na njihovom čišćenju i zatvaranju u naše komore za taljenje kako bismo mogli provesti analizu izravno na ledu”, kaže Patterson.

Zapisi iz ledenih jezgri otkrivaju da su se razine vodika u atmosferi smanjile za 16 posto tijekom tzv. Malog ledenog doba, perioda između 16. i 19. stoljeća. Patterson kaže da se to naglo smanjenje koncentracije vodika ne može u potpunosti objasniti smanjenjem emisija iz šumskih požara u to vrijeme. Navodi kako se prirodna biogeokemija vodika mijenja s klimom na način koji znanstvenici još ne razumiju.

“To bi moglo imati zabrinjavajuće posljedice za budućnost jer sugerira da bi razine vodika u atmosferi mogle biti mnogo osjetljivije na klimatske promjene nego što se ranije mislilo”, upozorava Patterson.

Razlog za uzbunu?

Patterson također podcrtava kako se vodik u atmosferi “natječe” s metanom za reakciju s hidroksilnim radikalima. Što je više vodika u atmosferi, navodi Patterson, to je manje hidroksilnih radikala koji mogu reagirati s metanom, što pak produljuje njegov zagrijavajući učinak.

Studija Pattersona i njegovih kolega stoga još jednom otvara pitanje hoće li hoće li masovno uvođenje vodikovog goriva u budućnosti donijeti neželjene posljedice.

No unatoč otvorenim pitanjima, Patterson naglašava da će učinci povećane upotrebe vodika na zagrijavanje vjerojatno i dalje biti minimalni u usporedbi s posljedicama izgaranja fosilnih goriva koje svijet treba što prije napustiti kako bi se smanjile posljedice klimatske krize.

Zelena energetska tranzicija uvelike je započela, a pogone je i tržišni mehanizmi: električna energija proizvedena iz vjetra i sunčevih zraka postala je osjetno jeftinija od fosilnih alternativa. Međutim, stručnjaci upozoravaju da tempo napretka nije dovoljno brz da omogući ostvarivanje ciljeva zacrtanih Pariškim klimatskim sporazumom: pokušati zaustaviti zagrijavanje atmosfere na +1,5 stupnjeva odnosno dobrano ispod +2 stupnja s obzirom na predindustrijsko razdoblje.