Metan kromě lidské činnosti produkuje i příroda. Může pomoci zmírnit změny klimatu?

I proto omezení jeho emisí přináší rychlé snížení růstu teploty. Asi 40 procent emisí vytváří sama příroda. A právě takový metan zkoumají vědci z Czechglobe.

Většina z nás si metan spojuje s lidskou činností: se zemědělskou produkcí, s kravami, pěstováním rýže, výrobou fosilních paliv nebo skládkami. Jaký podíl na jeho vzniku ale mají přírodní zdroje jako třeba vodní toky nebo rašeliniště?

Metan vzniká činností mikroorganismů při rozkladu organické hmoty v prostředí bez přítomnosti kyslíku. To je společné pro drtivou většinu jak antropogenních, tak přírodních zdrojů tohoto plynu. Podle současných dat emise metanu ze zdrojů spojených s lidskou činností převažují a tvoří zhruba 60 procent. Zbylých 40 procent vytváří příroda, zejména mokřady a vnitrozemské vody jako jezera, vodní nádrže a řeky.

Znalost poměru „přírodního“ metanu a metanu z lidské činnosti, včetně faktorů prostředí, které tyto emise ovlivňují, dává vědcům možnost odhadnout, jaký bude další vývoj emisí metanu v souvislosti se změnou klimatu a účinnost případných mitigačních opatření. Proto se vědci z Ústavu výzkumu globální změny Akademie věd České republiky (Czechglobe) dali do měření koncentrací metanu v českých vodách.

S rostoucí teplotou více bublin metanu

V rámci výzkumu se vědci zaměřují především na měření emisí metanu z přírodních ekosystémů, zejména vodních toků, které jsou obecně považovány za na kyslík bohaté prostředí a z pohledu produkce metanu zdánlivě nezajímavé. Přibývající studie však dokazují, že řeky patří mezi významné zdroje tohoto plynu, který zde vzniká v hlubších vrstvách sedimentu, kde dochází k vyčerpání kyslíku a nastartování produkce metanu. Podle současných odhadů tak vodní toky tvoří sedm procent veškerých přírodních emisí metanu.

Povrchové vody jsou metanem většinou silně přesyceny, proto se z nich metan uvolňuje difuzí do ovzduší. Metan se však z vodního prostředí může uvolňovat také ve formě bublin (takzvanou ebulicí). Bubliny vznikají v místech intenzivní produkce metanu kvůli jeho relativně nízké rozpustnosti ve vodě. Na význam ebulice v současnosti cílí právě výzkum Czechglobe. Dat o podílu ebulice na celkových emisích metanu z vodních toků je dosud totiž tak málo, že ani není zahrnuta v aktuálních odhadech globálních emisí metanu.

Důvodem je mimo jiné vysoká časová a prostorová náhodnost uvolňování bublin, což komplikuje měření. Studium významu ebulice společně s faktory, které ji ovlivňují (například složení sedimentu, hloubka vody a rychlost jejího proudění) přitom zpřesňuje současné odhady přírodních emisí metanu a jejich vývoj v budoucnosti. Ukazuje se totiž, že s rostoucí teplotou se nejen zvyšují emise metanu z vod, ale roste také podíl ebulice na jeho celkových emisích.

A zvýšená ebulice není z hlediska množství emisí výhodná: metan v bublinách totiž není v místě vzniku dostupný bakteriím, které jej jinak mohou přirozeně odbourávat. Tudíž se do atmosféry z vodních toků může dostávat s rostoucí teplotou a ebulicí čím dál víc metanu.

Více živin a vyšší teploty = více metanu

Kromě dobře zdokumentovaného vlivu rostoucích teplot se na zvyšování emisí metanu z přírodního prostředí podílí také obohacování vod živinami, zejména dusíkem a fosforem, které se do vody dostávají důsledkem hospodaření v krajině či nedostatečného čištění odpadních vod. Proto vodní ekosystémy v urbánní a zemědělské krajině vykazují zpravidla největší koncentrace i emise metanu.



Živiny navíc umocňují růst řas a vodních rostlin, v důsledku čehož je v daném prostředí k dispozici více organické hmoty k rozkladu, při němž je využíván kyslík. Po jeho vyčerpání může přijít na řadu zase metanogeneze. Vliv teploty a živin na produkci a následné emise metanu se tudíž vzájemně posilují. S dalším oteplováním tak lze očekávat vyšší emise metanu zesilující skleníkový efekt (pozitivní zpětná vazba).

Omezení metanu spojeného s těžbou, dobytkem nebo rýžovišti

Přes nemalý podíl přírodních ekosystémů na celkových emisích metanu je mnohem zásadnější snižovat jeho emise ze zdrojů spojených s lidskou činností. To ilustruje například americká studie, která ukazuje že likvidace emisí z jedné větší skládky odpadu by měla větší efekt než téměř neproveditelná eliminace veškerých emisí metanu z vodních toků na území zhruba o velikosti Libereckého kraje. Co má však smysl upravit je zmíněné snížení zanášení vodního prostředí hnojivy a živinami. Takové opatření může mít trojí benefit: zlepšení kvality vody, zlepšení podmínek pro vodní organismy i snížení emisí metanu.

Obecně jsou však často zmiňovaná opatření ke snížení emisí tohoto plynu spojena s jeho hlavními antropogenními zdroji, jako je chov dobytka, těžba a zpracování fosilních paliv a skládkování. V těchto oblastech je možné s vynaložením menších nákladů docílit efektivního snížení emisí metanu v krátkém časovém horizontu. Třeba zachycení a využití metanu spojeného s těžbou uhlí by mohlo snížit emise metanu z tohoto sektoru o více než polovinu.

Totéž platí o těžbě a transportu ropy a zemního plynu - zde by mohlo být snížení emisí dosaženo detekcí a následným zachycením unikajícího metanu. To vše by bylo možné za současného dosažení zisku, protože tržní cena zachyceného metanu by převyšovala náklady na provedená opatření.

Potenciál ke snížení emisí metanu až o desítky procent v rámci odvětví existuje také v oblasti pěstování rýže a chovu dobytka. V případě rýže pomůže občasné vysoušení stále zaplavených rýžových polí nebo vrácení rýžové slámy zpět na pole v období mimo zaplavení. V případě dobytka jde o kombinaci změny složení potravy, potravních aditiv k potlačení produkce metanu a šlechtění.

Lidské (antropogenní) zdroje emisí metanu jsou sice různorodé, ale kombinací již dobře známých a proveditelných opatření napříč sektory lze dosáhnout jejich snížení o desítky procent a zpomalit tak oteplování planety. U metanu, který vzniká v přírodě něčeho takového docílíme jen těžko.

Co jste možná nevěděli o metanu (CH4)

• Růst teplot znamená více metanu, více metanu zase vyšší teplotu. Metan je navíc mnohem účinnější v absorpci tepleného záření než oxid uhličitý (otepluje planetu intenzivněji)
• CO2 může historicky asi za polovinu oteplení, které nastalo od průmyslové revoluce a bude taky hlavním důvodem budoucího oteplení. Metan je zodpovědný jen asi za čtvrtinu dosavadního oteplení, zbytek pak mají na svědomí N2O a další plyny
• Metan přispívá kvůli svým vlastnostem k rychlému oteplování. Zase však relativně rychle z atmosféry mizí. Až 90 procent je odbouráno chemickými reakcemi v atmosféře, reaguje zejména s hydroxylovými radikály
• Zatímco asi pětina CO2, co vypustíme dnes, v atmosféře zůstane i za 10 000 let (emise CO2 jsou kumulativní) koncentrace metanu reflektují aktuální emise metanu, rozloží se zhruba za deset let
• Pokud tedy metan přestaneme vypouštět, dojde skutečně brzy i k poklesu oteplování. U CO2 však jen zpomalujeme růst: i když zastavíme jeho produkci, předchozí emise jsou v atmosféře po staletí a dál ji oteplují)
• Pokud se blížíme k některému z takzvaných bodů obratu (tzv. tipping points), má smysl se zaměřit na metan, pokud hovoříme o stavu v roce 2050 a dalších scénářích, hraje CO2 samozřejmě hlavní roli, omezovat se musí obojí
• Nemá barvu ani zápach, to, co „smrdí“ bývá sirovodík (vyskytuje se také při hnilobných procesech)
• Významným zdrojem tohoto skleníkového plynu jsou fosilní zdroje, skládky, zemědělství (chov dobytka, rýžoviště)
• Hlavními emitenty metanu jsou USA, Čína Indie, Rusko a Brazílie

Text: Adam Bednařík, Ústav výzkumu globální změny AV ČR (Czechglobe)

Foto: Unsplash