Mis soojendab maakera?
Hannu Tanskanen

Kliima soojeneb, süsihappegaasi hulk atmosfääris suureneb, orkaanide ja muude looduskatastroofide hulk kasvab. Teadlased arutavad pingsalt, millest see tuleb, ning veel pingsamalt, mida teha, et pahanduste põhjusi ära hoida.

Järjest võimsamad orkaanid Ühendriikide rannikul on pannud mõtlema neidki, kes seni taolisi õnnetusi võõraks mureks pidanud.
Tõsi, tuntud kirjanik, antropoloog ja arst Michael Crichton, teinud kolm aastat taustauuringuid, tõestab oma 2004. aastal ilmunud romaanis “State of Fear”, et jutud inimese põhjustatud kliimamuutustest on ökoterroristide hiiglaslik bluff. Crichton on varemgi populaarteaduslike arutluste esitamiseks romaanivormi kasutanud (“Juura ajastu park” jms) ning väidab, et teatud kildkonnad püüavad omakasupüüdlikel eesmärkidel inimestesse hirmu sisendada, samas kui tegelikult puuduvad seni teadmised ja tehnoloogia, mille abil maakeraga toimuvatele protsessidele jälile saada. Justkui Crichtoni väite tõestuseks võib neid, kes süüdistavad kliima soojenemises inimesi, leida päris sageli.
Keda siis uskuda?
Kuigi teaduslikke küsimusi ei saa lahendada hääletamise teel, on ÜRO alluvusse kuuluva valitsustevahelise kliimavaatlustega tegeleva organisatsiooni IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) ettekannetega kliima soojenemisest enamik teadlasi nõus. Oluline tähelepanek on, et 20. sajandi jooksul on maakera keskmine temperatuur tõusnud 0,6 kraadi. See muutus on suurem kui eelmise tuhande aasta jooksul toimunu. Samuti on tööstustootmine suurendanud süsihappegaasi sisaldust atmosfääris – enne oli see 280 ja 2000. aastal 368 miljondikosa.
Süsihappegaasi lisandumine on inimtegevuse tagajärg, selle üle ei vaieldagi. Küsimus on pigem selles, kui olulist rolli see maakera soojenemisel mängib.
Endine Virginia ülikooli professor, aastatel 1964-66 USA ilmastikusatelliitide programmi juhtinud S. Fred Singer peab teooriat süsihappegaasi mõjust naeruväärseks. Tema väitel mõjutab muutusi esmajoones looduslik veeaur; süsihappegaas ja muud inimtegevuse tagajärjed lisavad kasvuhooneefektile omalt poolt vaid tühised 0,28%.
Antarktika jääkihte uurinud Richard B. Alley tõestas 2004. aastal, et ajaloos on maakera keskmise temperatuuri kümnekraadiseid muutusi toimunud ka vähem kui kümne aastaga. Alley on siiski valmis tunnistama, et süsihappegaasi lisandumine võib “päästikuna” käivitada protsesse, mis muudavad atmosfääri ebakindlat tasakaalu.
Süsihappegaas ei teki ainult tööstuslikult. Nottinghami ülikooli professor Jack Rieley on arvamusel, et eelmise sajandi lõpul möllanud suurtel Borneo metsatulekahjudel jt on olnud suur mõju atmosfääri süsihappegaasisisaldusele.
2001. a. sügisel kutsus Valge Maja kokku tippteadlaste ümarlaua, et arutada võimalusi, kuidas vältida kasvuhoonegaaside lisandumist ja atmosfääri soojenemist. Ümarlaua eestvedaja, Lawrence Livermore’i tuumalabori emeriitprofessor Michael MacCracken kuulutas oma avasõnas: “Kui tehnoloogia areng on toonud meid olukorda, kus inimtegevus on muutnud kliimat, siis miks ei võiks me kasutada tehnoloogiat ka selleks, et neid protsesse jälle tasakaalustada.” Ettepanekuid selleks hakkaski kogunema.

Süsihappegaas maa sisse
Esimesel hetkel võib see mõte tunduda veidrana, kuid mõnedes poorsetes mineraalides võib süsihappegaasi nii säilitada sadu – kui mitte tuhandeid aastaid.
Kanadas Weyburni linna lähedases naftaleiukohas pumbatakse veeldatud süsihappegaasi pooleteise kilomeetri sügavusele ulatuvate torude kaudu poorsete kivimikihtide vahele. Sel tegevusel on kaks eesmärki – pressida välja nafta ja talletada maa alla iga päev kuni 5000 tonni süsihappegaasi. Aastal 2000 käivitatud projekti raames on niiviisi kõrvale pandud juba üle kuue miljoni tonni süsihappegaasi.
Tegemist on maailma suurima sellealase katsega, teostajaks on Kanada naftafirma EnCana. Algkapital, 13 miljonit dollarit, tuli tosinalt rahastajalt, kelle seas on ka Ühendriikide energiaministeerium.
Massachusettsi tehnoloogiainstituudi uurija Howard Herzogi väitel on sellistes projektides suurimaks kitsaskohaks piisava koguse süsihappegaasi saamine. See võib tunduda veidrana, et süsihappegaasi loetakse peasüüdlaseks kliima soojenemises, kuid selle eraldamine õhust on raske ja kallis ning esialgu puuduvad ka seadused, mis nõuaksid näiteks elektrijaamadelt süsihappegaasi eraldamist muudest heitgaasidest.
Weyburni projekti eesmärgiks on aastaks 2033 kõrvaldada 25 miljonit tonni süsihappegaasi. Sama efekti annaks 6,8 miljoni auto aastaks liiklusest kõrvaldamine. Seda pole just palju, kui arvestada, et tänapäeval valmistatakse aastas umbes kümme miljonit uut autot.
Inimeste majandustegevus lisab atmosfääri umbes 28 gigatonni süsihappegaasi aastas. Uuringud näitavad, et kokkupressitud süsihappegaas, mis käitub pigem paksu vedelikuna kui gaasina, võib sellistes naftast tühjaks pumbatud tühimikes säilida aastatuhandeid – kui mitte igavesti. Võimalik oht on selles, et millalgi võib see hakata sealt siiski näiteks elamute keldritesse imbuma. Süsihappegaas ei ole küll iseenesest mürgine, kuid tõrjub ruumist vargsi välja hingamiskõlbliku õhu.

Filtreerime õhust välja
Columbia ülikooli teadlane Klaus Lackner soovitab süsihappegaasi õhust kõrvaldada hiiglaslike “kärbsepaberitega” – st filtritega, mis seoksid keemiliselt CO2 molekulid. Läbi poorse filtreeriva pinna pumbataks naatrium- või kaltsiumhüdroksiidi, mis seoks süsihappegaasi karbonaatideks. Karbonaate saaks aga seejärel kasutada toorainena.
Lackneri arvutuste kohaselt oleks filterseade, mis suudaks siduda keskmise ameeriklase poolt aastas toodetavad 25 tonni süsihappegaasi, umbes tänapäevase plasmateleviisori suurune. Staadionitorni kõrgune ja maanteelaiune tööstuslik filter seoks aga aastas juba 90 000 tonni süsihappegaasi.
Selle idee kritiseerijad ütlevad, et süsihappegaasi ja uuesti kasutusse lastava hüdroksiidi eraldamine karbonaatidest läheks liiga kalliks ning kulutaks omalt poolt fossiilseid kütuseid. Ka poleks nii väikeste kogustega tegelemine otstarbekas. Kogu maakeral toodetava süsihappegaasi kinni püüdmiseks vajalik filter oleks juba umbes nii suur, kui terve Arizona osariik. Ja mida selle kättesaadud süsihappegaasiga siis peale hakata? Võib-olla Weyburni projekti eeskujul maa alla pumbata.

Väetame ookeane
2002. a jaanuaris lasti uurimislaevalt Revelle antarktilistesse vetesse ligi kaks tonni rauapulbrit – et kontrollida ookeaniuurija John Martini teooriat planktoni “toitmisest”.
Martini väitel piirab planktoni kasvu raua puudumine maailmameres, ookean on “aneemiline”. Juba kümne aasta eest kuulutas Martin: “Andke mulle pool tankeritäit rauda ja ma korraldan teile uue jääaja.” Martini teooria seisneb selles, et kui rauavaesed ookeanipiirkonnad saaksid planktoni kasvuks olulist rauda piisavas koguses, seoks plankton süsihappegaasi nii tõhusalt, et atmosfäär ei hoiaks enam soojust ja maakera jahtuks märgatavalt. Seega, kirutud kasvuhooneefekt on elu eelduseks, ilma selleta langeks maakera keskmine temperatuur alla nulli.
Teised teadlased suhtuvad teooriasse ettevaatlikult ja väidavad, et me teame ookeani ökoloogiast veel liiga vähe. Kui Martinil oleks õigus, siis oleks kahtlemata tegemist kõige odavama meetodiga liigse süsihappegaasi kõrvaldamiseks.
Arvutuste kohaselt kasvab poole kilo raua abil nii palju planktonit, et see seob 40 tonni süsihappegaasi. Tõsi küll, mõned ökoloogid hoiatavad, et oluline muutus maailmamere keemilises koostises võib kaasa tuua ettearvamatuid tagajärgi – kuni elu kadumiseni ookeanidest. Aga rauda saab ju lisada kontrollitult?!

Kivistame
Arizonas asuv Goldwater Materials Science Laboratory uurib, kuidas saaks kiirendada looduses üsna aeglaselt toimuvat protsessi. Loodulikud mineraalid serpentiin ja oliviin on miljonite aastate jooksul sidunud tohututes kogustes süsihappegaasi, muutes selle magneesiumkarbonaadiks, mida näiteks Suure Kanjoni seintes võib leida paarisaja meetri paksuste kihtidena.
Protsessi saab kiirendada, kui oliviini segada kuuma, surve all oleva süsihappegaasiga. Katalüsaatoriks ehk siis kiirendajaks on selle protsessi juures tavaline söögisooda. Ent ühe tonni süsihappegaasi sel kombel sidumine läheb maksma ümmarguselt viiskümmend eurot ehk ilmselgelt liiga palju, lisaks tähendab gaasi soojendamine ju kütuste põletamist ehk tegemist oleks nõiaringiga.

Lisame pilvi, peegeldame päikesekiiri
Mõned pakutud meetodid ei tegele süsihappegaasi vähendamise, vaid maale jõudva päikesekiirguse vähendamise ja sel teel temperatuuri tasakaalustamisega.
Kolmandik taevast on alati pilvedega kaetud – suurem osa neist pilvedest on küll troopiliste ookeanide kohal. Pilved tekivad sellest, et veeaur kondenseerub millegi sobiva, näiteks tolmukübeme pinnal veepiisaks. Kui pilvedesse külvata sobiva suurusega kübemeid, näiteks peeneks jahvatatud soola või süsihappejääd, tekib juurde valgeid, peegeldavaid pilvi. Seda tehnikat on kasutatud juba ammu: kui vihm ähvardab segada olulisi paraade või spordivõistlusi, külvatakse vihmapilve hõbejodiidi, pilv “küpseb” kiiremini ja sajab enne staadionini jõudmist maha.
Colorado Boulderi atmosfääriuuringute labori töötaja John Latham väidab, et kui mere kohal oleva stratocumuluste (kihtrünkpilvede) albeedo (peegelduvus) kasvaks kolm protsenti, siis sellest piisaks kasvuhooneefekti tekitatud soojenemise tasakaalustamiseks.
Latham ja tema kolleeg Stephen Salter Edinburgi ülikoolist on leidnud, et kõige otstarbekam oleks kasutada mehitamata, paarikümne meetri kõrgusi Flettneri rootorite jõul liikuvaid aluseid, mis “puhuksid” rootori ülemisest otsast õhku soolakübemeid. Salteri arvutuste kohaselt oleks neid “soolalaevu” tarvis 5000–30 000. Neile, kes arvavad, et seda on palju, meenutab Salter, et ainuüksi 1944. aastal valmistati Ühendriikides ligi sada tuhat lennumasinat.
Projekti miinuseks peetakse seda, et peenike soolapuru vaid kogub veeauru, ei tekita aga vihmapiisku. Nii tuleks laevade marsruudid hoolega läbi mõelda, et mitte põuastes piirkondades kuivust veelgi suurendada.

Ehitame suure peegli
Kõige suurejoonelisema ja tehniliselt kõige raskemini teostatavama projekti autoriks on Lawrence Livermore’i tuumalabori töötaja Lowel Wood. Tema ettepanek on ehitada Maa ja Päikese vahele, gravitatsioonilise tasakaalu kaugusele tohutu, kuni 250 000 km2 suurune väga õhukesest alumiiniumtraadist võrkfilter. See peaks kinni ühe protsendi Maale langevast Päikese kiirgusest ja peataks kliima soojenemise aastasadadeks.
Alumiiniumtraadi paksus oleks miljondik sentimeetrit ja traadid asuksid üksteisest tuhandiksentimeetri kaugusel. Võrk isegi ei peegeldaks päikesevalgust, vaid peaks soovitud protsendi võrra kinni infrapuna- ehk soojuskiirgust.
Maalt vaadates paistaks võrk väikese musta täpina Päikese pinnal. Palju selline projekt maksma võiks minna, pole Wood igaks juhuks märkinud, aga võib arvata, et tegemist on astronoomilise summaga.

Kioto leping või uus tehnika?
Põhimõtteliselt kõlab see ju loogiliselt, et kui tehnika areng on tekitanud probleeme, siis tuleb need tehnika abiga ka lahendada. Väävli ja lämmastiku sisaldus soojuselektrijaamade heitgaasides on ju saadud mõistlikule tasemele ja autode heitgaasid on ka iga aastaga puhtamad.
Tööstus ei tekita ainult soojust lisavaid kasvuhoonegaase, vaid ka atmosfääri läbipaistvust vähendavat tolmu ja aerosoole, mis omalt poolt tõkestavad Päikese kiirgust ja jahutavad meid.
On väidetud, et tolm kompenseerib kolmandiku süsihappegaasi põhjustatud temperatuuritõusust. See seletaks ka, miks IPCC-raporti kohaselt aastatel 1940–1970 temperatuuri tõus aeglustus – sest siis kasvas paksu tossu ajav tööstus eriti kiiresti. Ja kui 1970. aastatel hakati arenenud tööstusriikides vabrikukorstnate suitsust väävlit välja filtreerima, muutus atmosfäär läbipaistvamaks ning päikesekiirgus pääses jälle paremini läbi.

Kasvuhooneefekt – pahanduste põhjus?
Kasvuhooneefektiks nimetatavat nähtust kirjeldas esimesena prantsuse füüsik ja matemaatik Joseph Fourier aastal 1824. Et selles on oma osa ka süsihappegaasil, oletas rootsi keemik Svante Arrhenius aastal 1896.
Maakera saab Päikeselt kogu aeg energiat, atmosfääri välispinnal keskmiselt 1367 vatti ruutmeetri kohta. Maakera tervikuna saab 1,28 x 1014 vatti ehk kaugelt rohkem kui inimeste kasutatav energiakogus. Kui kogu see energia peegelduks või kiirgaks tagasi kosmosse, oleks maakera keskmine temperatuur –18 ºC ja mingit elu siin ei oleks. Teisest küljest, kui kõik see energia jääks pidama, oleks keskmine temperatuur 72 ºC, mis sobiks elutegevuseks vaid mõnele bakterile.
Atmosfäär ja eriti veeaur peavad osa kiirgusest kinni, pilved peegeldavad tagasi umbes viiendiku päikese kiirgusest.
Suurema osa Päikeselt tuleva elektromagnetkiirguse lainepikkus on 500 nanomeetri ümber ja see läbib atmosfääri raskusteta. Maalt tagasipeegelduv soojuskiirgus on aga peamiselt infrapuna-alas lainepikkusega 10 mikroni ümber, mis jääb veeauru ja süsihappegaasi tõttu põhiosas atmosfääri kinni.
Erinevate ennustuste kohaselt võib süsihappegaasi osakaal atmosfääris 2100. aastaks moodustada 540–970 miljondikku osa, mis on praegusega võrreldes 2-3kordne. See omakorda tähendaks IPCCi väitel keskmise temperatuuri kasvu 1,4–5,8 kraadi võrra.
Kasvuhoonegaaside hulka loetakse ka metaan, lämmastikdioksiid ja osoon ning sünteetiliselt valmistatud freoonid, mis koos kloori, floori ja väävelheksafloriidiga takistavad soojuskiirguse tagasipeegeldumist lainepikkusel 8–15 mikronit – enne tööstuste tekkimist oli see ala nagu avatud aken atmosfääris. Vastupidiselt veeaurule ja süsihappegaasile pole neil ka looduslikku ringlust, nii et need gaasid võivad atmosfääris säilida kuni 50 000 aastat.
Kasvuhooneefekti äärmuslikuks näiteks on naaberplaneet Veenus, kus atmosfääris ei ole veeauru tasakaalustamas suurt kogust süsihappegaasi, Päikese läheduse ja selle eripära tõttu on planeedi temperatuur ligi 500 kraadi. Marsi atmosfäär on hõre ja ilma veeauruta, seetõttu tõuseb seal temperatuur vaid ekvaatoril veidi üle nulli.

Kioto leping
1997. a detsembris otsustasid Jaapani kunagises pealinnas Kiotos toimunud nõupidamisel paljude riikide esindajad vähendada süsihappegaasi ja teiste kasvuhoonegaaside pääsu atmosfääri. Leping jõustus 16. veebruaril 2005, kui selle olid ratifitseerinud 157 riiki. Lepinguga ei ole ühinenud Ühendriigid ja Austraalia. Riikidele on jäetud võimalus, et kui nad võetud kohustustega toime ei tule, võivad nad osta lisalimiiti riikidelt, mis tekitavad kasvuhoonegaase lubatust vähem. Summad on ette nähtud hüvituseks “puhta” energia kasutuselevõtu eest ja süsihappegaasi neelavate metsamassiivide kaitseks.
On ennustatud, et Kioto lepingu rütmis püsimisega vähendatakse keskmise temperatuuri tõusu aastaks 2050 umbes 0,02–0,28 kraadi võrra. Ühendriikide vastuargumendiks leppega liitumisele ongi, et seda on liiga vähe. Ilma lepingutagi vähendasid Ühendriigid mullu heitgaaside teket 0,8%, mis on tõhusam Kioto lepingust kinni pidava Euroopa panusest.

Sarnased artiklid