Terraformacja Ziemi, czyli jak wykorzystać technologie kosmiczne, by uratować planetę

Ewelina Zambrzycka: Słyszałeś o Zegarze Zagłady?

Grzegorz Brona: Mającym określać, ile czasu zostało do wojny atomowej, która zmiecie z globu nasz gatunek?

EZ: Tym samym. Jednak w początkach naszego stulecia, kiedy groźba wojny nuklearnej zmalała, zegar zaczął mierzyć coś innego: czas do zagłady ze względu na ogólną działalność człowieka, w tym rozwój zagrażających życiu technologii, nadmierną eksploatację zasobów naturalnych, ocieplenie klimatu.

GB: To ile czasu brakuje nam do godziny Z?

EZ: Dwie minuty. Zegar wskazuje dwie minuty do północy, która oznacza koniec świata człowieka. W roku 1991 było siedemnaście minut do północy, na początku nowego milenium siedem minut, a w ostatniej dekadzie zegar tylko raz przesunięto do tyłu, i to zaledwie o jedną minutę.

GB: Zginiemy?

EZ: Zginiemy i zabierzemy Ziemię ze sobą. Dzień długu ekologicznego, czyli moment, w którym ludzkość wykorzystała możliwe do odnowienia zasoby naszej planety przeznaczone na cały rok, przypada w ostatnich latach już 1 sierpnia, choć jeszcze na początku tego tysiąclecia był to 1 listopada. To tak jakby ludzkość żyła na nieustanny kredyt. Dostajemy pensję w postaci wszystkiego niezbędnego do przetrwania: gleby i jej możliwości produkcyjnych, zasobów leśnych, bogactwa oceanów – i możemy to wykorzystywać, ale jesteśmy tak zachłanni, że wykorzystujemy wszystko niemal natychmiast, a później wyciągamy rękę po kredyt konsumpcyjny. A jak wiemy z filmów Martina Scorsese, ci, którzy nie oddają długów, kończą marnie.

GB: W dodatku rośnie koncentracja gazów cieplarnianych w atmosferze, rośnie temperatura, co doprowadza do topnienia lodowców, do gwałtownych zmian pogody i tworzenia się obszarów suszy. Za kilka lat będzie nas 8 miliardów, a plama plastikowych odpadków dryfująca po Oceanie Spokojnym przekroczyła wielkością powierzchnię Francji. Wiem. Do czego zmierzasz?

EZ: Do tego, że może rozprawiamy o niczym, bo zanim wyruszymy podbijać nowe planety, budować stacje orbitalne i kosmiczne fabryki, umrzemy z przejedzenia i głupoty.

GB: W którymś piśmie naukowym widziałem pewien rysunek: Słońce przygarnia do siebie wszystkie planety i informuje je, by nie bawiły się z Ziemią, bo ta choruje na ludzi. Coś w tym jest. Nasza planeta choruje na ludzi. Ale choroby można zwalczać, a jeszcze lepiej im zapobiegać. Wiesz, jak się robi szczepionki?

EZ: Jasne, bierzesz chorobotwórczy drobnoustrój, osłabiasz go lub zabijasz, wyciągasz z niego antygeny, które po podaniu człowiekowi stymulują układ odpornościowy. Co to ma do rzeczy? Chcesz potraktować ludzi jak drobnoustroje i zrobić z nich szczepionkę na ludzkość?

GB: Prawie. Chcę użyć supermocy pewnych ludzi, by zniwelować skutki wybryków innych ludzi.

EZ: Czyli wysłać Avengersów na odsiecz Ziemi?

GB: A wiesz, że to nie najgorsze porównanie. Przyda się taki superzespół wyjątkowych ludzi, których wiedza i umiejętności sprawią, że to, co jeszcze niedawno wydawało się niemożliwe, stanie się realne. W końcu sto lat temu tylko wizjonerzy marzyli o stacjach kosmicznych, a teraz takie mamy. Niewiele osób sądziło, że możliwy jest przeszczep serca, i chyba nawet Tesla w najbardziej szalonych snach nie przypuszczał, że będziemy nosili w kieszeniach urządzenie, które zaoferuje nam nieustanny dostęp do niemal całej wiedzy tego świata, choć zwykle używamy go do oglądania zdjęć kotów… Nie sądzisz, że skoro nauka zna rozwiązania pozwalające na kolonizację nowych planet, to jest w stanie wymyślić, jak naprawić szkody wyrządzone Ziemi?

EZ: To spróbujmy. Zacznijmy od globalnego ocieplenia, które – jeśli go nie powstrzymamy w ciągu najbliższych dwunastu lat – doprowadzi do wzrostu średniej temperatury o 1,5°C, co skończy się dla nas katastrofą ekologiczną. Jak odwrócić globalne ocieplenie?

GB: Najlepiej przez ochłodzenie Ziemi. (...) Co sądzisz o pomyśle odsysania gazów cieplarnianych z atmosfery? Pewna kanadyjska firma pracuje nad odsysaniem z atmosfery dwutlenku węgla, a następnie przetwarzaniem go na paliwo, które mogłoby służyć na przykład do zasilania samochodów. Czyli zamiast na paliwach kopalnych jeździlibyśmy na paliwach wytwarzanych z zanieczyszczonego powietrza. Ale na tym nie koniec. Badacze z Kalifornii opracowali metodę, dzięki której można zmieniać gazy cieplarniane w odporny materiał budowlany. Materiał nosi nazwę CO2NCRETE, co jest połączeniem symbolu dwutlenku węgla oraz angielskiego słowa concrete – beton. Prefabrykaty z gazów cieplarnianych drukowane są w drukarkach 3D, co pozwala nadać im dowolny kształt. Może kiedyś będziemy jeździć samochodami na paliwo z dwutlenku węgla po wiaduktach z dwutlenku węgla.

EZ: No to będzie z czego budować i na czym jeździć, bo od początku ery industrialnej ludzkość wyemitowała do atmosfery 2 tysiące gigaton dwutlenku węgla. Jest to waga, którą można porównać do ciężaru kilku Mount Everestów.

GB: Nie tylko jeździć, ale również pływać. Dwutlenek węgla można również pobierać z wody morskiej, po czym zmieniać go w paliwo. Amerykańska armia pracuje nad prototypem łodzi zasilanych tego typu paliwem. Pozwoliłoby to statkom na długie rejsy bez konieczności zatrzymywania się na tankowanie. A gdyby działały samowystarczalne energetycznie statki, to pewnie kiedyś ta technologia zostałaby przetransferowana na statki latające. Taki samolot, zamiast zostawiać po sobie ślad węglowy – a samoloty odpowiedzialne są za 3 procent emisji dwutlenku węgla do atmosfery – mógłby latać na paliwie uzyskiwanym z powietrza. Perpetuum mobile nie istnieje, ale tego typu rozwiązanie byłoby mu bliskie.

EZ: Jest jeszcze inny ciekawy sposób na paliwo lotnicze nowej, ekologicznej generacji. Co sądzisz o pomyśle, by odrzutowce latały na paliwie z biomasy? Chińskim naukowcom udało się opracować ekologiczne i superwydajne paliwo z celulozy, czyli po prostu z odpadów produkcji roślinnej.

GB: I właśnie wyobraziłem sobie gigantyczne sortownie odpadów zielonych na każdym lotnisku. Z drugiej strony jestem przekonany, że nic tak bardzo jak ekonomia nie skłoni ludzi do życia w sposób ekologiczny. Bo jeśli mogę płacić niższe rachunki za prąd tylko dzięki temu, że wymienię żarówki na energooszczędne, to dlaczego tego nie zrobić?

EZ: W wielu państwach już teraz wdrażane są rozwiązania zachęcające do zachowań ekologicznych od strony ekonomicznej. W pekińskim metrze ustawiono automaty, w których można kupić bilet za plastikową butelkę. 

GB: Pozostaje pytanie: co zrobić z zebranym plastikiem? Nie każdy nadaje się do recyklingu, zresztą ten proces ma swoje granice. Masz na to jakiś pomysł?

EZ: Nawet nie ja, tylko sama natura. Słyszałeś może o Ideonella sakaiensis? (...) To bakteria żywiąca się politereftalanem etylenu, z którego produkowane są butelki PET. W trakcie normalnych procesów biologicznych tego typu opakowania rozkładają się przez sto, a nawet tysiąc lat. Ale nasza mała bakteria jest w stanie rozłożyć butelkę na czynniki pierwsze już w ciągu kilku dni. Co więcej, ten mikroorganizm jest wynikiem przyspieszonej ewolucji. Ideonella nie została wyhodowana w laboratorium, lecz odnaleziono ją na wysypisku w japońskim mieście Sakai. Produkuje ona tak zwaną PET-azę, czyli enzym pozwalający przyspieszyć rozkład plastiku. Naukowcy opracowują właśnie piece, które mają jeszcze przyspieszyć cały proces. Testy wykazały, że wystarczy podgrzać plastik do temperatury 70°C, dodać nieco wody i wspomniany enzym, by rozłożyć PET na proste składniki chemiczne w zaledwie kilka godzin.

GB: Używanie bakterii do rozłożenia toksyn na bardziej przyjazne nam związki chemiczne, ochłodzenie Ziemi i korzystanie przy tym z zastanych materiałów, by uczynić planetę przyjazną ludziom… Z czym ci się to kojarzy?

EZ: Z terraformacją. Taką, jaką wizjonerzy chcą przeprowadzić na Marsie.

GB: Właśnie. Czyli nadarza nam się znakomita okazja, by już na Ziemi przetestować pomysły, które być może kiedyś wykorzystamy przy zasiedlaniu Układu Słonecznego. Nauka, która się tym zajmuje, nosi nazwę inżynierii planetarnej lub geoinżynierii. (...) Przypominasz sobie może termin Ziemia Śnieżka z historii ewolucji naszej planety?

EZ: Naturalnie. Pod koniec prekambru, czyli jakieś 750 milionów lat temu, doszło do globalnego zlodowacenia, zamarzły nawet oceany. Trwało to jakieś 180 milionów lat. Jedna z hipotez Ziemi Śnieżki mówi, że do tych wydarzeń doszło w wyniku gwałtownych erupcji wulkanicznych, które doprowadziły do nagromadzenia cząstek zawieszonych w atmosferze. Tego typu zawiesina bardzo skutecznie odbija promienie słoneczne.

GB: A skoro o tym wiemy, możemy wykorzystać tę wiedzę do własnych celów.

EZ: Nie chcesz mi chyba powiedzieć, że zamierzasz wywołać erupcje wulkaniczne na całej planecie, by ją nieco ochłodzić?

GB: Naukowcy bywają szaleni, ale zwykle nie do tego stopnia. Można zasymulować wynik erupcji wulkanicznych i wprowadzić do atmosfery aerozole siarczanów, które będą odbijały promieniowanie słoneczne. Można też tworzyć własne chmury. Technikę tę nazywa się poetycko: zasiewanie chmur. Chmura to skupisko wielu unoszących się w atmosferze kropelek wody albo kryształków lodu. Aby powstała, nie wystarczy wyłącznie para wodna o odpowiedniej temperaturze i ciśnieniu. Potrzebne są jeszcze tak zwane jądra kondensacji, wokół których kropelki mogłyby się formować. Najłatwiej je wprowadzić poprzez rozpylenie mikroskopijnych aerozoli w atmosferze. Na cząstkach tych aerozoli powstają kropelki i po chwili mamy uformowaną chmurę.

EZ: Kolejnym problemem są tony plastiku zaśmiecające nasze oceany. Ponoć zalega w nich już 150 milionów ton plastikowych odpadów, a każdego roku ludzkość dokłada do tego kolejne 8 milionów. Przez plastikowe odpadki umierają morskie stworzenia. Masz pomysł, jak temu zaradzić?

GB: Oczywiście! Od 2018 roku ESA prowadzi studia na temat wykrywania za pomocą satelitów plastiku unoszącego się na powierzchni oceanów. Okazuje się, że plastik odbija światło nieco inaczej niż woda i zobrazowania satelitarne wykonywane w różnych długościach fal pozwalają na podjęcie próby oszacowania jego ilości i położenia. Następnie możemy zastosować symulacje prądów morskich, by przewidzieć, w którym miejscu plastikowe wyspy znajdą się za wiele tygodni. I tam na nie zapolować.

EZ: A ja myślałam, że powiesz mi, jak oczyścić oceany, a nie jak wykryć śmieci.

GB: Naturalnie, że ci powiem. W 2013 roku pewien holenderski osiemnastolatek założył start-up, którego celem jest oczyszczenie oceanów z pływającego po nich plastiku. The Ocean Cleanup, bo tak nazywa się ta firma, uzyskał duże międzynarodowe wsparcie i testuje właśnie system, który pozwala usuwać plastik z powierzchni oceanów. System ten składa się z bardzo długiej boi, kształtem przypominającej węża, pod którą doczepiona jest kilkumetrowa kurtyna. Wąż przemieszcza się po powierzchni wody ciągnięty przez statki albo pchany przez wiatr. Kurtyna w tym czasie zbiera wszelkie plastikowe odpadki, które następnie mogą zostać poddane recyklingowi albo zostać rozłożone na proste związki chemiczne przez bakterie, o których wspominałaś.

Przechwytywanie plastiku w morzu w ramach działalności The Ocean Cleanup.

EZ: Można też wykorzystać je do wykonania modnych gadżetów. Adidas we współpracy z organizacją Parley for the Oceans stworzył buty wykonane z plastiku wyłowionego z oceanów. Jedną parę butów o nazwie Ultra Boost wykonuje się z 11 butelek PET. Buty okazały się hitem sprzedażowym, na rynek trafiło już ponad milion egzemplarzy.

GB: No dobrze, buty z butelek PET wyciągniętych z oceanu są ekstrahipsterskie, ale obawiam się, że wciąż nie dotknęliśmy najważniejszego problemu: liczba ludności naszej planety nieustannie rośnie, a co za tym idzie – rosną potrzeby związane z produkcją energii. W ludzkiej naturze leży dążenie do wzrostu, chcemy mieć większe domy, coraz szybsze samochody, supernowoczesne gadżety i szafy pełne ubrań. Średni poziom życia na naszej planecie szybko wzrasta, to zaś generuje jeszcze większe zapotrzebowanie na energię elektryczną. Jakoś przecież trzeba wytworzyć te wszystkie produkty. A produkcja energii elektrycznej wiąże się z olbrzymią i wzrastającą presją na środowisko. Będziemy spalać jeszcze więcej paliw kopalnych i generować kolejne tony dwutlenku węgla. W to, że ludzkość raptem się opamięta i zacznie oszczędzać, dziwnie wątpię. Masz pomysł, jak to rozwiązać?

EZ: Jak powiedział porucznik Stamets ze Star Trek Discovery: „W XXI wieku obłożyliśmy panelami fotowoltaicznymi wszystkie urządzenia, nawet tostery działały na energię słoneczną”. I to jest opcja, na którą stawiam.

GB: Trudno się z tobą nie zgodzić. Przynajmniej na pierwszy rzut oka. Okazuje się, że w ciągu ostatnich dziesięciu lat cena wytworzenia jednej megawatogodziny za pomocą ogniw słonecznych spadła siedmiokrotnie i już od 2013 roku jest niższa niż cena energii pochodzącej z węgla. Stało się tak w znacznej mierze dzięki obniżeniu kosztów procesów technologicznych służących do budowy paneli słonecznych. (...) Ale efektywne gromadzenie energii elektrycznej wciąż jest jednym z największych nierozwiązanych problemów technicznych. Dlatego obstawiam, że w tych przypadkach znacznie lepiej sprawdzą się innego typu elektrownie. Prawdziwe słońca na Ziemi.

EZ: Chcesz wytworzyć na Ziemi energię w taki sposób, w jaki wytwarzana jest przez gwiazdy? Zbudować wielkie piece termonuklearne?

GB: I właśnie wyszedłem jednak na szalonego naukowca… Ale uwierz mi, elektrownie termonuklearne to wprost niewyczerpane, tanie, czyste i bezpieczne źródło energii.

EZ: Czym się różnią od elektrowni nuklearnych?

GB: Podstawą działania. W elektrowniach nuklearnych następuje proces rozszczepiania jąder atomowych, czyli cięższe pierwiastki zamieniane są na lżejsze. Wytwarzana jest przy tym energia cieplna, zamieniana następnie na energię elektryczną. Niestety proces ten powoduje wytworzenie wielu groźnych promieniotwórczych substancji, których przedostanie się do środowiska może spowodować nie lada kłopoty. Tak jak to było w Czarnobylu czy kilka lat temu w Fukushimie. Elektrownie termojądrowe działają na odwrotnej zasadzie. Łączą najlżejsze pierwiastki występujące w przyrodzie w nieco cięższe. Na przykład wodór w hel. W procesie tym wytwarzana jest energia, a jednocześnie nie powstają prawie żadne niebezpieczne substancje. A te, które zostaną jednak wytworzone, dość szybko się rozpadają i nie stanowią zagrożenia.

EZ: Skoro są całkowicie bezpieczne, to dlaczego z nich nie korzystamy?

GB: Technologia jest właśnie opracowywana i można śmiało powiedzieć, że to jeden z największych projektów współczesnej nauki. Międzynarodowy Eksperymentalny Reaktor Termonuklearny lub inaczej ITER jest budowany niedaleko Marsylii we Francji. Obok Międzynarodowej Stacji Kosmicznej to najbardziej kosztowny projekt naukowy na świecie. W komorze spalania, w której jądra wodoru będą łączone w jądra helu, do pierwszego zapłonu dojdzie około 2025 roku. (...) Jeśli to się powiedzie, około 2050 roku powstaną pierwsze reaktory termojądrowe wytwarzające prąd elektryczny. Czyste, bezpieczne i niewyczerpane źródło energii dla następnych pokoleń Ziemian. Gwiazda na Ziemi, bo gwiazdy wytwarzają energię właśnie w procesie reakcji termojądrowej. W dodatku ta przeprowadzana w ITER przez człowieka będzie zachodziła znacznie szybciej!

EZ: Technologie kosmiczne ocalą Ziemię?

GB: Jako fanka science fiction powinnaś wiedzieć, że z kosmosu może przyjść nie tylko zagłada, ale również ratunek.

 

„Człowiek – istota kosmiczna” (Społeczny Instytut Wydawniczy „Znak”) to książka opowiadająca o podboju kosmosu. Przybliża losy pierwszych wizjonerów, którzy mając do dyspozycji tylko kartkę i ołówek, stworzyli teoretyczne podwaliny lotów kosmicznych. Relacjonuje stan współczesnych badań Układu Słonecznego i pomysły kolonizacji kolejnych planet, a także uświadamia, że ludzkość stanie się cywilizacją intergalaktyczną.  Autorami książki są Grzegorz Brona i Ewelina Zambrzycka. Grzegorz Brona jest  drem hab. nauk fizycznych, byłym prezesem Polskiej Agencji Kosmicznej i współzałożycielem największej polskiej firmy z branży kosmicznej Creotech. Ewelina Zambrzycka jest dziennikarką i redaktorką zajmującą się tematyką popularnonaukową, związaną z magazynami reporterskimi portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Oboje są wielkimi fanami popkultury i science fiction, przekonanymi, że fikcja napędza naukę, a nauka rozwija fikcję.                                                        

 

Artykuł jest skróconym przedrukiem rozdziału 15. książki Eweliny Zambrzyckiej i Grzegorza Brony pt. „Człowiek – istota kosmiczna”.

---

Grzegorz Brona

dr hab. nauk fizycznych, biznesmen, były szef Polskiej Agencji Kosmicznej. Pracował w Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych (CERN). Współzałożyciel spółki Creotech Instruments, miłośnik science fiction. Buduje satelity, wie wszystko o kosmosie, chciałby podróżować w czasie i poznawać ludzi, którzy zmienili świat.

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

dziennikarka i redaktorka, pasjonatka tematyki popularnonaukowej. Związana m.in. z „Życiem Warszawy” oraz magazynami Gazety.pl i Wirtualnej Polski. Lubi zadawać pytania o tajemnice wszechświata i marzy o miejscu w Akademii Gwiezdnej Floty.