V boji s globálním oteplováním by mohly pomoci moderní technologie

Každá technologická inovace, jež přispěje k tomu, že se udrží do konce století globální oteplení pod dvěma stupni Celsia, je důležitá. Vědci proto vytvářejí bakterie měnící oxid uhličitý na organické molekuly.

Bakterie (ilustrační foto) | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy Bakterie (ilustrační foto) | foto: Shutterstock
Bakterie (ilustrační foto)

Mezinárodní tým pod vedením Rona Mila z Weizmannova ústavu v izraelském Rechovotu obrátil běžným střevním bakteriím Escherichia coli metabolismus naruby. Místo aby mikrobi hltali cukry a vyplivávali oxid uhličitý, dělají to v důsledku zásahu do genů jinak – neblaze proslulý skleníkový plyn oxid uhličitý polykají a přetvářejí ho na organické molekuly. Milo doufá, že tyto bakterie už brzy zapřáhne do výroby biopaliv.

Kromě rostlin umějí v přírodě přetvářet oxid uhličitý na bílkoviny, tuky, cukry a další životně důležité látky ještě vodní mikrobi cyanobakterie. U těch však vědci narážejí na vážné obtíže při úpravě dědičné informace. Cyanobakterie se tak proměně ve výkonné továrny na organické látky zatvrzele vzpírají. Bakterie Escherichia coli je k zásahům do dědičné informace podstatně přístupnější, ale ani její přerod na živou továrnu zpracovávající oxid uhličitý na organické sloučeniny nebyl jednoduchý. Ronu Milovi a jeho spolupracovníkům trvalo deset let, než uspěli.

Stále nedochůdčata

Jak vědci popsali v časopise Cell, vybavili bakterii rostlinnými geny pro syntézu organických sloučenin z oxidu uhličitého. Mikrob ale odmítal podvržené geny používat. Výzkumníci proto vsadili na Darwinovy zákony přírodního výběru. Geneticky upraveným bakteriím zredukovali přísun cukrů a nabídli jim nadbytek oxidu uhličitého. Věděli, že s každou generací dochází v dědičné informaci bakterií k náhodným změnám. Doufali, že se DNA změní tak, aby bakterie začaly používat rostlinné geny ke zpracovávání oxidu uhličitého na organické molekuly.

Nové bakterie jsou stále nedochůdčata. Zatímco běžná bakterie Escherichia coli se rozdělí na dva nové mikroby každých 20 minut, bakterie žijící z oxidu uhličitého to zvládne jen jednou za 18 hodin. A potřebuje vydatnou porci skleníkového plynu. Zdárně roste jen v atmosféře s deseti procenty oxidu uhličitého. Vzduch zemské atmosféry obsahující 0,041 procenta oxidu uhličitého je pro ni příliš „řídkým“ zdrojem živin.

Trvalo asi 200 dní, než se v kultuře objevily první bakterie schopné plně nahradit potravu z cukrů oxidem uhličitým. A až po další stovce dnů rostly lépe než mikrobi žijící jen z hubeného přísunu cukrů. Nové bakterie jsou stále nedochůdčata. Zatímco běžná bakterie Escherichia coli se rozdělí na dva nové mikroby každých 20 minut, bakterie žijící z oxidu uhličitého to zvládne jen jednou za 18 hodin. A potřebuje vydatnou porci skleníkového plynu. Zdárně roste jen v atmosféře s deseti procenty oxidu uhličitého.

Vzduch zemské atmosféry obsahující 0,041 procenta oxidu uhličitého je pro ni příliš „řídkým“ zdrojem živin. Vědci proto usilovně pracují na zefektivnění práce bakterií. Tým vědců z Yaleovy univerzity přistoupil k proměně oxidu uhličitého na využitelné organické molekuly z jiné strany. Obešli se bez živých organismů. Jak popsali v časopise Nature, vyvinuli katalyzátor usnadňující chemické reakce měnící oxid uhličitý na metanol. Výsledný produkt této reakce může být použit jako biopalivo.

To je velký pokrok oproti dřívějším syntézám končícím vznikem molekul, které se k přímému praktickému využití nehodí. Také výsledky tohoto experimentu vítají vědci jako blýskání na lepší časy ve vývoji technologií pro likvidaci oxidu uhličitého hromadícího se lidským přičiněním v zemské atmosféře. Ale i tady jsou v závěrech opatrní. Například Kim Daasbjerg z univerzity v dánském Aarhusu v komentáři pro vědecký týdeník Nature upozorňuje, že převedení reakce z laboratoře do provozních podmínek nebude jednoduché. Vědci se však shodují, že svět podobné technologie naléhavě potřebuje.

Zdvojnásobení nebo ztrojnásobení úsilí

O oxidu uhličitém, jeho podílu na globálním oteplování a změnách klimatu se poslední dobou hodně hovoří. Jak ale ukazuje zpráva Pravda o závazcích ke klimatu sepsaná nedávno týmem pod vedením britského klimatologa Roberta Watsona, většina zemí zůstává jen u prázdných slov. Na konferenci OSN o změně klimatu v roce 2015 v Paříži se 184 zemí zavázalo k výraznému omezení produkce oxidu uhličitého s cílem nedopustit do konce století vzestup globálních teplot o více než dva stupně Celsia. Dosažení této dvoustupňové mety nebude jisté, ani když všichni své pařížské závazky splní.

Pro splnění závazků z Paříže musí většina zemí zdvojnásobit nebo ztrojnásobit své dosavadní úsilí. K slíbené redukci emisí oxidu uhličitého máme potřebné technologie i znalosti. Postrádáme však ochotu přijmout dostatečně účinná opatření a regulace.

Inventura Watsonova týmu odhaluje, že tři čtvrtiny slibů z Paříže zůstaly jen na papíře. Čína, která vede žebříček největších producentů oxidu uhličitého, bude v roce 2030 vypouštět do ovzduší víc tohoto skleníkového plynu, než kolik ho vypouští dnes. Stejně je na tom i Indie jako čtvrtý největší producent oxidu uhličitého. USA si nastavily v Paříži laťku velmi nízko a Trumpova administrativa i od tohoto „krotkého“ závazku odstoupila. Druhý největší světový producent oxidu uhličitého rovněž nic nedělá, aby se do konce století globální teploty zvedly o méně než o dva stupně Celsia.

Rusko, pátý největší producent oxidu uhličitého, neslíbilo v Paříži nic. Své závazky z Paříže podle zprávy Watsonova týmu plní jen Evropská unie, třetí největší producent oxidu uhličitého na světě. „V současnosti svět směřuje k tomu, aby do konce století globální teploty vzrostly o tři až čtyři stupně Celsia,“ říká Robert Watson. „Pro splnění závazků z Paříže musí většina zemí zdvojnásobit nebo ztrojnásobit své dosavadní úsilí. K slíbené redukci emisí oxidu uhličitého máme potřebné technologie i znalosti. Postrádáme však ochotu přijmout dostatečně účinná opatření a regulace.“

Odčerpávání oxidu uhličitého z atmosféry

Před lidstvem se rýsují tři scénáře vývoje do roku 2100. V prvním zůstane vše při starém. Emise oxidu uhličitého porostou a svět se ohřeje víc, než bude milé. Ve druhém přistoupíme okamžitě k rázné redukci emisí oxidu uhličitého. Mezinárodní panel pro klimatické změny dospěl k závěru, že tato redukce bude relativně „bezbolestná“, protože ji lze dosáhnout při snížení spotřeby lidstva o méně než jedenáct procent. A možná bude stačit, když se lidstvo uskromní o pouhá tři procenta. K tomuto scénáři se před čtyřmi roky v Paříži přihlásila většina zemí. Málokterá však své závazky plní.

Vše nasvědčuje tomu, že pokud nemají do konce století stoupnout globální teploty o více než dva stupně Celsia, musí přijít ke slovu třetí scénář. V něm bychom sice zpočátku přistupovali k redukci emisí oxidu uhličitého liknavěji, než by odpovídalo závazkům z Paříže, ale pak bychom nejen drasticky omezili emise, ale začali bychom ve velkém odčerpávat nahromaděný oxid uhličitý z atmosféry.

K tomu by bylo například třeba neprodleně zastavit kácení lesů a zahájit masivní zalesňování. Nic takového ale v uplynulých čtyřech letech nenastalo. Naopak, tropické deštné lesy kryly původně 14 procent zemské souše. Dnes se rozkládají na šesti procentech a každou minutu z nich pily ukrajují plochu o rozloze fotbalového hřiště. Lesy v brazilské Amazonii mizely v roce 2019 bezmála dvakrát rychleji než o rok dříve. Vše nasvědčuje tomu, že pokud nemají do konce století stoupnout globální teploty o více než dva stupně Celsia, musí přijít ke slovu třetí scénář.

V něm bychom sice zpočátku přistupovali k redukci emisí oxidu uhličitého liknavěji, než by odpovídalo závazkům z Paříže, ale pak bychom nejen drasticky omezili emise, ale začali bychom ve velkém odčerpávat nahromaděný oxid uhličitý z atmosféry. Použili bychom k tomu vše, co bude k dispozici, výsadbou stromů počínaje a umělou syntézou organických látek z oxidu uhličitého konče.

Významnější podíl biopaliv

Už záhy po skončení pařížského summitu upozorňovali někteří vědci na nereálnost slibů, k nimž se mnohé účastnické země zavázaly. Americký politolog David Victor z Kalifornské univerzity v San Diegu, který se podílí na práci Mezinárodního panelu pro klimatické změny, obvinil členské státy EU a rozvojové země, že vystavily vědce z klimatického panelu silnému tlaku a nutily je ve zprávách potlačit zmínky o tom, že omezení globálního oteplení do konce století na pouhé dva stupně Celsia bude po technické stránce komplikované a navíc i hodně drahé.

Pokud by měla mít biopaliva významnější podíl na dosažení „uhlíkové neutrality“, musela by se jejich globální produkce do roku 2100 několikanásobně zvýšit. To by si vyžádalo razantní zvýšení spotřeby hnojiv i dramatické rozšíření ploch pro pěstování potřebných plodin.

Victor poukazuje například na problematičnost plánů počítajících s biopalivy vyrobenými z rostlin. Jejich spalováním by se měl do ovzduší dostávat jen oxid uhličitý, který předtím rostliny odčerpaly z ovzduší a fotosyntézou jej proměnily na organickou hmotu. Pokud by ale měla mít biopaliva významnější podíl na dosažení „uhlíkové neutrality“, musela by se jejich globální produkce do roku 2100 několikanásobně zvýšit. To by si vyžádalo razantní zvýšení spotřeby hnojiv i dramatické rozšíření ploch pro pěstování potřebných plodin.

Novou půdu pro pěstování plodin na biopaliva bychom museli získat buď na úkor pěstování plodin k výrobě potravin, nebo na úkor nenarušené přírody, kterou bychom přeměnili na pole a plantáže. Výroba biopaliv z rostlinné hmoty má navíc bolestně nízkou účinnost. Z biomasy umíme bez problémů zkvasit cukry na alkohol. S drtivou většinou rostlinné hmoty tvořené celulózou a ligninem si však stále nevíme rady.

Vědci z Massachusettského technologického institutu odhadují cenu za odčerpávání oxidu uhličitého z atmosféry na dvojnásobek až trojnásobek toho, co uvádějí zprávy klimatického panelu. I proto je důležitá každá technologická inovace, která může přispět k tomu, že bude šance udržet do konce století globální oteplování pod dvěma stupni Celsia.

Počet příspěvků: 2, poslední 22.12.2019 06:56 Zobrazuji posledních 2 příspěvků.