E moj Le Chatelier

Sekvestracija, odnosno uklanjanje, ugljika iz atmosfere je skraćenica koja se odnosi na „skladištenje“ ugljikovog dioksida u obliku organske tvari u tlu i u biljkama. Mehanizam preko kojeg biljke uklanjaju ugljikov dioksid iz zraka je  fotosinteza, pri čemu ga biljke koriste za proizvodnju šećera (glukoze i škroba) koji se pohranjuju u biljci i služe za rast biljke i njenih plodova. Pri fotosintezi nastaje kisik koji se emitira u atmosferu. Sve dok god je biljka živa, ugljikov dioksid se uklanja iz atmosfere i obratno, mrtva biljka razgradnjom vraća plin natrag u atmosferu. Značajnu ulogu ima i rast lišća u proljeće i njegovo opadanje u jesen. Koliko je značajan taj proces najbolje se vidi iz grafikona kretanja koncentracije CO₂ u atmosferi na postaji Mauna Loa na Havajima koja ima najdulji neprekinuti niz mjerenja.

Najveći dio kopna, te stoga i najviše vegetacije, planeta nalazi se na sjevernoj polutci. Svake godine u proljeće dolazi do pada vrijednosti CO₂ koji traje do jeseni, kad počinje porast. Pad vrijednosti povezan je s rastom lišća, odnosno periodom pojačane fotosinteze, a rast vrijednosti se događa pri smanjenom intenzitetu fotosinteze, otpadanju i truljenju lišća i pobiranju uroda.

Poticanje vezivanja ugljikovog dioksida iz atmosfere u organsku tvar biljaka namjerava se provesti na dva načina. Jedan je sadnja trajnih nasada, a drugi je vezan uz način obrade tla.

Pri sadnji novih trajnih nasada proces pohrane ugljika se odvija održavanjem nasada, odnosno rastom biljaka i njihovih plodova. Prema istraživanju znanstvenika s Cornell sveučillišta jedan hektar voćnjaka jabuka godišnje ukloni oko 30 tona ugljikovog dioksida iz atmosfere (rastom voćaka i proizvodnjom jabuka) i pritom ispusti oko 15 tona kisika u zrak. Prosječna odrasla šuma godišnje na jednom hektaru potroši i do 40 tona CO₂. U potonjem slučaju će se najvjerojatnije za CO₂ dionice, kojima se može trgovati, računati samo nove, a ne i obnovljene, površine u odnosu na referentnu 1990. godinu.

Situacija s jednogodišnjim biljkama nije tako jednoznačna. Namjera je povećati količinu organske tvari u tlu, a samim time i ugljika. Načela predviđenog povećanog uklanjanja CO₂ iz zraka su, u osnovi, vrlo slična principima ekološke proizvodnje. Organska tvar u tlu može se povećati upotrebom organskog gnojiva, izostankom obrade, smanjenjem upotrebe mineralnih gnojiva, postrnom sadnjom mahunarki, korištenjem pokrovnih nasada i rotacijom usjeva. Kako bi se moglo izmjeriti koliko je dobitak organske tvari u tlu prvo treba analizirati tlo i ustanoviti postojeće stanje. Ova inicijativa događa se u vrijeme plana EU „od polja do stola“ kojim je predviđena obaveza da jedna četvrtina obrađenih površina do 2030. godine bude ekološki obrađena. Direktive su usmjerene na povećanje bioraznolikosti i regenerativnu poljoprivrednu praksu koja bi trebala povećati količine organske tvari u tlu. Zanimljivo je da su obje vezane uz organsku tvar u tlu, a ne uzimaju u obzir cjelokupni ciklus. Ekološka proizvodnja, kad se uzmu u obzir sve mjere koje se koriste, ima i do 40% manje prinose. To istovremeno znači da je u biljkama „zarobljeno“ značajno manje ugljikovog dioksida. Regenerativnom poljoprivredom namjerava se povećati postojanje mikroorganizama i faune u tlu jer se tako povećava zdravlje tla. Istovremeno, njihova veća prisutnost znači i bržu razgradnju, odnosno brže vraćanje ugljikovog dioksida natrag u zrak. Osim problema sa smanjenim prinosima, odsustvo primjene kemijskih zaštitnih sredstava vodi povećanom truljenju proizvoda, zbog bolesti i pri skladištenju, i tako se s jedne strane povećava emisija CO₂, a s druge proizvedena dobra ne služe kao hrana za ljude. Svako truljenje, kao uostalom i proizvodnja komposta, je proces pri kojem virusi, bakterije, gljivice i vodene plijesni razgrađuju organsku biljnu tvar pri čemu se oslobađa CO₂.

Na Slici 2. je prikazano kruženje ugljika u prirodi. Prikaz je vrlo pojednostavljen, te je potrebno objasniti nekoliko međudjelovanja koja nisu vidljiva i neke brojčane vrijednosti kako bi se spoznao njihov značaj. Vulkanske erupcije uz CO₂ emitiraju i velike količine pepela i sumpornih spojeva, pa je tako u slučaju velikih stratosferskih vulkana neto efekt hlađenje atmosfere, kao što je bio slučaj s filipinskim vulkanom Mt. Pinatubo 1991. godine.

U usporedbi s prirodnim procesima upotreba fosilnih goriva čini samo 5% ukupne količine CO₂ u atmosferi. Oceani prekrivaju više od dvije trećine Zemljine površine, pri čemu njihov površinski sloj „upija“ to više CO₂ što je hladniji i obrnuto. U slučaju hlađenja oceani bi iz atmosfere mogli „oteti“ začajne količine CO₂, ali bi to istovremeno povećalo količinu fitoplanktona. Većina prikazanih su procesi na maloj vremenskoj skali, osim formiranja fosilnih goriva za koje su potrebni milijuni godina. Pri prikazanim kružnim procesima ključne činjenice uvijek ostaju jednake. Što više ima CO₂ u zraku, to ga biljke više upotrebaljavaju za svoj rast, a kad više nisu žive razgradnjom pomoću mikroorganizama i faune u tlu ga vraćaju natrag u atmosferu. Iako ne u potpunosti, ovdje se može primijeniti Le Chatelierov princip ravnoteže: Kad je neki sustav u ravnoteži, promjena koncentracije (ili nekog drugog parametra) uzrokuje (1) da sustav uspostavlja novu ravnotežu pri čemu (2) sustav nastoji umanjiti efekte promjene. Najjednostavniji primjer iz prirode je, npr. pojava većeg broja nekih kukaca koja rezultira većom pojavom bića koja se njima hrane i tako uzbrdo po hranidbenom lancu, sve do nove ravnoteže.    

Poticaji za ekološku poljoprivredu i sekvestraciju ugljika odvlače pažnju s osnovne svrhe poljoprivrede, a to je proizvodnja hrane. Ne bi bilo dobro da proizvodnja hrane postane samo nusprodukt bavljenja poljoprivredom, ako naglasak bude na proizvodnji biogoriva, smanjenju emisija CO₂ i ekološkoj poljoprivredi. Naime, ako poticaji za druge svrhe postanu dovoljno izdašni, poljoprivrednici ne bi imali motiv da, prije svega, proizvode hranu za tržište. Takva orijentacija bi, uz postojeće cijene energenata, dovela do nezamislivo skupe hrane i još većeg uvoza, samo je pitanje odakle i pošto?

Kad bi Europska unija u cijelosti prešla na ekološku i ugljično neutralnu poljoprivrednu proizvodnju i potpuno zanemarujući kruženje ugljika u prirodi, količina CO₂ u atmosferi bi se smanjila za 0.00001%, drugim riječima za jednu molekulu CO₂ na deset milijuna molekula zraka. Zanemarujući da se radi o simboličnom doprinosu smanjenja CO₂ u zraku i uzimajući u obzir cjelokupni proces kruženja ugljika u prirodi, u osnovi se radi samo o kratkoj odgodi emisija na planetarnoj skali. Pitanje je da li cjelokupna transformacija poljoprivrede, u klimatskom kontekstu, vrijedi truda kad uočimo kako to priroda uspješno sama rješava na velikoj skali.

Ovo je skraćena verzija teksta koji treba biti objavljen u Gospodarskom listu kao što se vidi iz neuobičajeno pristojnog stila pisanja. Nisam provjeravao, ali moguće je da sam već objavio neke od ovih slika i činjenica, pa onima koji dugo pamte isprika.

U najkraćem, zakopavanjem organskih ostataka u zemlju i smanjenjem broja preživača ne može se postići ama baš ništa, a o tome da CO₂ nije regulator klime  da i ne govorimo. Jedino se može postići da i poljoprivrednici lakše prihvate filozofiju “većeg dobra” jer bi trebali imati novčane koristi, a za sebe će naći dovoljno hrane. Samo, to moraju biti novi farmeri koji znaju kako ispuniti silne formulare i imaju dovoljno novca za različita “certificiranja”, znači samo veliki igrači.