3.1.2018 Yle

Ihminen on aina haaveillut pystyvänsä hallitsemaan taivaan voimia ja merien mahtia. Voi olla, että kohta sen on onnistuttava.

Keinotekoisia pilviä

Ensi vuonna Tucsonin autiomaasta Arizonasta lähtee yläilmakehään valtava ilmapallo, jonka on määrä ruiskuttaa lääkettä kuumeilevaan potilaaseen.

Lääkkeeksi on määrätty vettä, jauhettua kalkkia ja rikkidioksidia. Näistä syntyvän untuvapilven toivotaan suojaavan maata auringon säteiltä. Ajatuksena on matkia tulivuorenpurkauksessa syntyvää pilveä, joka levittää paitsi rikkiä myös suojaa maapallon päälle. Esimerkiksi Filippiineillä sijaitsevan Pinatubon purkaus vuonna 1991 alensi maailman lämpötilaa puolitoista astetta kahdeksi vuodeksi.

Koetta vetää Scopex-niminen(siirryt toiseen palveluun) yritys, jonka taustalta löytyy muun muassa Harvardin yliopisto ja Bill Gates.

Scopexin hanke kuuluu kiistanalaiseen teknologiaan, josta käytetään nimeä geoengineering eli ilmastonmuokkaus. Kansainväliset sopimukset kieltävät laajamittaisen ilmastonmuokkauksen, ainakin sotilastarkoituksiin, mutta ei paikallisia kokeita.

Lämpöä heijastavan pilviverhon tekemistä on pohdittu muuallakin. Edinburgin yliopiston emeritusprofessori Stephen Salter on hahmotellut katamaraania muistuttavan laitteen, jonka torvista nousisi korkeuksiin sumua, joka valkaisisi alailmakehän pilviä.

Hiilestä lannoitetta

Hiiltä sitoutuu erityisesti puihin. Euroopan, Venäjän ja Pohjois-Amerikan metsät sitovat (siirryt toiseen palveluun)vuosittain lähes 700 miljoonaa tonnia hiiltä ilmakehästä, joka vastaa 12 prosenttia koko maapallon teollisuuden hiilidioksidipäästöistä. Tämän vuoksi metsien uudistamista pidetään ensiarvoisen tärkeänä.

Hiilidioksidin keräämiseksi ilmasta on kehitetty myös erilaisia teknisiä ratkaisuja.

Kesällä Sveitsin Zürichissä Climeworks-niminen yhtiö avasi maailman ensimmäisen kaupallisen laitoksen(siirryt toiseen palveluun), joka ottaa hiilidioksidia suoraan ilmasta. Kaasu johdetaan läheisille kasvihuoneille kasvien ravinnoksi. Vuosittain hiilidioksidia saadaan talteen 900 tonnia eli saman verran kun pari sataa autoa tuottaa.

Hiilestä polttoainetta

Hiilidioksidista voidaan tehdä uusia polttoaineita. Kanadalainen Carbon Engineering -yritys kertoo verkkosivuillaan(siirryt toiseen palveluun), että sen laitoksella pystytään erottamaan ilmasta miljoona tonnia hiilidioksidia, jota käytetään uuden polttoaineen valmistukseen. Se vastaisi 250 000 auton vuosipäästöjä.

Suomessa Teknologian tutkimuskeskus VTT on pitkällä vastaavanlaisen prosessin kehittäjänä. Käytännössä prosessi toimii niin, että hiilidioksidi eristetään joko suoraan tuotantolaitoksen päästöistä tai ilmasta. Uusiutuvalla energialla puolestaan tuotetaan vetyä, minkä jälkeen hiilidioksidista ja vedystä voidaan valmistaa uuttaa polttoainetta vaikkapa lentokoneille. Tavoitteena on korvata tuotteet, joita valmistetaan fossiilisilla polttoaineilla.

– Tämä on tavallaan epäsuoraa sähköistämistä. Sitä tarvitaan, koska lentokoneet ja laivat käytännössä tarvitsevat jatkossakin nestemäisiä tai kaasumaisia polttoaineita, muu liikenne voidaan pitkälti sähköistää, sanoo VTT:n tutkimusprofessori Juha Lehtonen.

VTT on kehittänyt prosessia varten synteesitestilaitteen liikuteltavaan konttiin. Seuraavaksi kontti viedään koekäyttöön Keski-Suomeen ja ensi vuonna Saksaan Frankfurtiin.

– Frankfurtissa on laaja kemianteollisuuden alue, josta saamme koekäyttöä varten sekä hiilidioksidia että vetyä, Lehtonen kertoo.

Lehtonen pitää hiilidioksidin varastoinnin lisäksi hyötykäyttöä yhtenä merkittävänä tapana vähentää kasvihuonekaasuja Pariisin sopimuksen edellyttämälle tasolle. Muutamassa vuosikymmenessä energiateollisuuden päästöjen pitäisi loppua lähes kokonaan.

- Voidaan ajatella, että nykyisistä päästöistä kymmenen prosenttia voidaan kattaa hyötykäytöllä.

Polttoaineiden lisäksi hiilidioksidia voidaan käyttää muun muassa kemianteollisuuden raaka-aineiden valmistamiseen. VTT:llä tutkitaan myös voitaisiinko laitteen tuottamalla hiilidioksidilla kiihdyttää levien kasvua. Leviä puolestaan voitaisiin käyttää polttoaineena energiantuotannossa.

Kasvihuonekaasut merileviin

Järkevintä ilmastonmuutoksen ehkäisyä olisi vähentää hiilidioksidipäästöjä. Harva kuitenkaan uskoo, että seuraavien parin vuosikymmenen aikana päästöt vähenevät merkittävästi. Sitä paitsi hiili pysyy ilmakehässä useita satoja vuosia.

Yksi vaihtoehto poistaa hiilidioksidia on kiihdyttää luonnon kiertokulkua.

Joidenkin tutkijoiden mielestä merien levät sopisivat tähän tehtävään. Kasviplanktonin osuus yhteyttävästä biomassasta on vain prosentin luokkaa mutta silti ne sitovat puolet merien hiilestä. Leviin sitoutunut hiilidioksidi painuu meren pohjaan levien kuollessa.

Levät tarvitsevat kuitenkin rautaa, jota ei ole kaikkialla riittävästi. Viisi vuotta sitten amerikkalainen liikemies Russ George järjesti omin päin kokeen Kanadan rannikolla. Kokeessa veteen kaadettiin 120 tonnia rautaa, minkä seurauksena levien kasvu alueella kymmenkertaistui. Tosin koetta arvosteltiin jyrkästi, koska sen kaikista ympäristövaikutuksista ei ole varmuutta.

Espanjalainen Vigon kalastuskaupunki on myös kertonut hyödyntävänsä leviä kasvihuonekaasujensa hillitsemisessä kolmanneksella. Kaupunki on saanut kiitosta EU:n Our Ocean(siirryt toiseen palveluun) –hankkeessa.

Lämpö heijastetaan takaisin

Maan heijastuvuutta voidaan lisätä monin tavoin. Näistä osa on jo käytössä lämpimissä maissa, kuten talojen maalaaminen valkoiseksi. Esimerkiksi Santorinin kylä Kreikassa on tunnettu valkoisista taloistaan.

Kanadalaisen Concordian yliopiston professori Hashem Akbari on laskenut(siirryt toiseen palveluun), että rakentamalla talot ja jalkakäytävät lämpöä heijastaviksi voitaisiin korvata jopa yli sadan miljardin hiilidioksitonnin aiheuttama lämpeneminen - teoriassa. Hyöty tulee siitä, että heijastuksen lisäksi kuumina aikoina tarvitaan vähemmän energiaa talojen viilennykseen.

Toinen ajatus on lähettää avaruuteen peilimäisiä kilpiä heijastamaan auringon säteilyä poispäin maasta.

Pariisin sopimuksen onnistuminen tärkeää

Ilmatieteen laitoksen tutkimusprofessori Hannele Korhonen arvioi, että suhtautuminen ilmastonmuokkaukseen riippuu pitkälti siitä, kuinka hyvin Pariisin sopimuksen tavoitteisiin päästään.

– Jos tavoitteet saavutetaan, ei ole oikeastaan mitään syytä lähteä ilmastonmuokkaukseen, Korhonen sanoo.

Korhonen kuitenkin arvioi, että Pariisin ilmastosopimuksen jälkeen on alettu yhä enemmän tutkia, kuinka hiiltä voidaan sitoa pois ilmakehästä. Esimerkkejä keinoista ovat metsittäminen ja maan muokkaus, niin että maa sitoisi enemmän hiiltä. Korhosen mukaan nämä ovat kuitenkin hitaita keinoja, ja varsinkaan maanmuokkauksen toimivuudesta ei ole kovin paljon tutkimustietoa. Lisäksi ne voivat myös vaikuttaa ruuan tuotantoon.

– Kun puhutaan ekosysteemin tavoista sitoa hiiltä, silloin tulee se ongelma, että maa-alaa tarvitaan myös ruuan tuotantoon. Sitten pitäisi keksiä muita tapoja tuottaa ruokaa.

Korhonen muistuttaa, että ilmakehä on monimutkainen kokonaisuus ja erilaisten menetelmien seuraukset voivat olla arvaamattomia. Esimerkiksi meriveden nostattaminen alailmakehään voi olla tehokasta, koska suolaisesta vedestä tulee hyvin pilvipisaroitten tiivistymisytimiä. Toistaiseksi ei kuitenkaan tunneta riittävän hyvin, millainen pienhiukkasten ja pilvien vuorovaikutus on. Sitä tosin tutkitaan parhaillaan.

– Suomessa on paljon sen alan tutkimusta, Korhonen muistuttaa.

Valkaistut pilvet kuten myös pienhiukkasverhon tuottaminen stratorfääriin voivat myös vaikuttaa sateisiin, mikä puolestaan vaikuttaisi ruuan tuotantoon.

– Erityisesti stratorfääriin viedyt hiukkaset voivat vaikuttaa sateisuuteen esimerkiksi tropiikissa, missä ruuan tuotanto on muutenkin haasteellista.

Kun Arizonasta ensi vuonna lähtee ilmapallo kahdenkymmennen kilometrin korkeuteen, ilmastonmuokkaus ottaa yhden uuden askeleen. Kyseessä on ensimmäinen varsinaisesti keski-ilmakehässä tehtävä koe.

– Puhutaan tosin hyvin pienistä määristä eli noin kilogrammasta suihkutettavaa ainetta. Sillä tutkitaan lähinnä sitä, kuinka hiukkaset kasvavat ja vaikuttavat toisiinsa, Korhonen sanoo.

Ilmastonmuokkaukseen ja keinotekoiseen hiilidioksidin poistamiseen ilmasta on suhtauduttua epäillen, erityisesti siksi, että se vie huomiota kaikkein olennaisimmalta eli päästöjen vähentämiseltä.

Yhdysvalloissa National Academies of Sciences, Engineering and Medicine julkaisi pari vuotta sitten raportin(siirryt toiseen palveluun), jonka mukaan ilmastonmuokkaus tai hiilidioksidin poistaminen ilmasta ei korvaa päästöjen vähentämistä. Myös Euroopassa on tehty samanlaisia arvioita(siirryt toiseen palveluun).

Lähteinä on käytetty osin julkaisuja Quo ja Science.