Földtudományi figyelőKérdéses kibocsátás – Mennyire tehetünk a metánról?

A metán egy erőteljes üvegházhatású gáz, amely nagymértékben hozzájárul a globális felmelegedéshez. A légkörbe kibocsátott metán mennyisége az elmúlt három évszázad során drasztikusan emelkedett. Mivel a hőcsapdázó gázok – amilyen a metán is – mind természetes módon, mind az emberi tevékenységből fakadóan is a légkörbe kerülhet, a kutatók számára nem kis fejtörést okoz pontosan meghatározni, honnan is származhat ez a megnövekedett kibocsátás.

A Rochesteri Egyetem kutatói, Vasilii Petrenko, a föld- és környezettudományok professzora, Benjamin Hmiel posztdoktori munkatárs, valamint a laborban velük együtt dolgozó szakemberek ősrégi levegőminták mentánszintjeit mérték meg, és arra a következtetésre jutottak, hogy a kutatók eddig meglehetősen alábecsülték az emberek fosszilis tüzelőanyagok által a légkörbe jutatott metán mennyiségét. A Nature tudományos folyóiratban közzétett tanulmányukban a kutatók arra az évtizedek óta többször is hangoztatott, és egyre inkább megalapozott, eredményekkel alátámasztott kijelentésre utaltak ismét, amely szerint a nem megújuló energiahordozók csökkentése kulcsfontosságú lenne az éghajlatváltozás mérséklésében. „A fosszilis tüzelőanyagok iparát érintő, szigorúbb metánkibocsátási szabályozások bevezetésével a korábban gondoltnál is nagyobb mértékben csökkenthető lenne a jövőbeli globális felmelegedés” – mondta Hmiel.

1. ábra. A fúrásokkal olyan légbuborékokat tartalmazó grönlandi jégrétegekből vesznek mintát, amelyekben kis mennyiségű, ősrégi levegő őrződött meg. A több mint 200 éves mintákban a kutatók megállapították, hogy eddig rendkívüli mértékben túlbecsültük a természetes források által kibocsátott metán mennyiségét, ezzel pedig alábecsültük az ember által – fosszilis tüzelőanyagok kitermelése és felhasználása révén – légkörbe juttatott, erősen üvegházhatású gáz mértékét. (Forrás: Xavier Faïn, University of Grenoble Alpes)

A metán két arca

A metán a szén-dioxid után a második legnagyobb antropogén – emberi tevékenységből származó – közreműködője a globális felmelegedésnek. A szén-dioxiddal, és más hőcsapdázó gázokkal ellentétben azonban rövidéletű, átlagosan „mindössze” kilenc évig tartózkodik a légkörben, míg például a CO2 egy évszázadig is fennmaradhat. Ez teszi a metánt rendkívül jó célponttá a kibocsátási szint rövid időn belül végrehajtható csökkentésére. „Ha most azonnal leállítanánk az összes szén-dioxid kibocsátást, akkor a légkörben lévő magas szintje attól még hosszú ideig fennmaradna. Inkább a metánra kellene fordítani a figyelmünket, mert annak csökkentésével sokkal hamarabb, hatékonyabb változást tudnánk előidézni” – vélekedik Hmiel. A légkörbe kerülő metánt a 14C radioaktív izotóp jelzése alapján két csoportba lehet sorolni. A több millió év során, elzárt szénhidrogén-tározókban felhalmozódó, úgynevezett fosszilis metán már nem tartalmazza az izotópot, mivel az már lebomlott benne. Ellenben a felszínen, illetve a felszín közelében, biológiai folyamatok következtében jelenleg is keletkező metán tartalmaz ilyet.

2. ábra. A légkörbe kibocsátott metán 14-es tömegszámú szénizotóp-jelzése alapján két kategóriába – fosszilis, vagy biológiai eredetű – sorolható. A biológiai metán vagy természetes (láp) vagy antropogén (hulladéklerakó) forrásokból szabadulhat fel. A fosszilis metán geológiai úton történő szivárgás, vagy a nem megújuló energiahordozók mesterséges kinyerése és felhasználása révén jut a légkörbe. (Forrás: Michael Osadciw, University of Rochester)

A biológiai eredetű metán akár egy lápból, de akár hulladéklerakókból, rizsföldekről, és állatállományokból is felszabadulhat. A fosszilis változat, amely jelen kutatás középpontjában is áll, természetes geológiai eredetű szivárgások, vagy a nem megújuló energiahordozók (kőolaj, földgáz, kőszén) kitermelése és felhasználása révén is a légkörbe kerülhet. A kutatók már képesek pontosan számszerűvé tenni az évente a légkörbe bocsátott metánmennyiséget, ám ezt az összeget nem tudják különálló elemeire bontani, vagyis megállapítani, hogy melyik része származik fosszilis, és mely része biológiai forrásokból, illetve, hogy mekkora mennyiségű metánt szabadít fel a természet, és mennyit az emberi tevékenység. „Mint a tudományos közösség tagjai, annak pontos megértésére törekszünk, hogy emberként mennyi metánt juttatunk a légkörbe” – mondta Petrenko, a tanulmány társszerzője. „Tudjuk, hogy a fosszilis tüzelőanyagok alkotóelemei fedezik legnagyobb mértékben szennyezőanyag-kibocsátásunkat, ám ennek meghatározása kihívás számunkra, mivel jelenlegi atmoszféránkban a természetes és antropogén kibocsátás izotóp- szempontból azonos.”

3. ábra. A minták kiemelésre, összegyűjtésre, majd elszállításra kerülnek (Forrás: University of Rochester)

A múlt felé fordulva

A természetes és antropogén összetevők pontosabb elválasztása érdekében Hmiel és kollégái Grönlandról begyűjtött jégfurat-mintákat vizsgáltak. A jégmagok egyfajta időkapszulaként viselkednek: olyan légbuborékokat tartalmaznak, amelyekben kis mennyiségű ősi levegő csapdázódott. A kutatók olvasztókamrát használtak a levegő buborékokból történő kivonására, hogy megvizsgálhassák annak kémiai összetételét. Hmiel kutatása a XVIII. század elejétől – az ipari forradalom előtti időszaktól – napjainkig terjedően vizsgálta a levegő összetételét a mintákban. Az eredmények szerint az emberek csak a XIX. század közepétől kezdték el jelentős mennyiségben a fosszilis tüzelőanyagok használatát. A kibocsátási szintek eme időszak előtti mérése lehetővé teszi a kutatók számára, hogy meghatározzák a természetes kibocsátást a jelenlegi légkört jellemző, fosszilis tüzelőanyagokból származó erős természetű lehetett.

4. ábra. Jégmag előkészítése további, például kémiai vizsgálatok céljára (Forrás: University of Rochester)

Ekkortól vehető észre a fosszilis összetevő arányának gyors növekedése, amely egybeesik a nem megújuló energiahordozók felhasználásának hirtelen növekedésével. A természetes módon felszabaduló fosszilis metán szintje körülbelül tízszer alacsonyabb, mint az a korábbi kutatási eredményekből következne. Tekintettel a légkörben mért teljes fosszilis kibocsátásra, Hmiel és munkatársai arra a következtetésre jutottak, hogy az ember által levegőbe bocsátott fosszilis összetevő aránya magasabb annál, mint amit eddig feltételeztek, mintegy 25-40 százalékkal. A most keletkező adatok, és a belőlük kiolvasható következtetések fontos hatással bírhatnak majd az éghajlati kutatásokra. Amennyiben ugyanis az antropogén metánkibocsátás a teljes mennyiség nagyobb részét teszi ki, akkor az emberi tevékenységből származó kibocsátás – mint például a fosszilis energiahordozók kitermelése és felhasználása – csökkentése nagyobb hatást gyakorolhat a jövőbeli globális felmelegedés fékezésére, mint azt a kutatók korábban gondolták.

SZOUCSEK ÁDÁM

A cikk a Természet Világa 2020. márciusi számában (151. évf. 3. sz.) jelent meg.

Természet Világa

Kapcsolódó cikkek