Nárůst Teplot a Emise Uhlíku: Příčiny a Důsledky

Současná klimatická změna je způsobena činností člověka, čímž se výrazně liší od změn klimatu v minulosti. Spalování uhlí, ropy a zemního plynu a některé další činnosti mění složení atmosféry a přidávají do ní skleníkové plyny. Celkové globální emise oxidu uhličitého obecně rostou od poloviny 19. století, a zejména v posledním desetiletí. Rok 2020 byl pozoruhodnou výjimkou. Celosvětová pandemie způsobila, že mnoho průmyslových odvětví produkujících oxid uhličitý bylo na delší dobu uzavřeno, což způsobilo pokles celkových emisí.

Planetární klima vzniká souhrou velkého množství fyzikálních procesů: sluneční záření je hlavním zdrojem energie, skleníkové plyny mění prostup tepelného záření atmosférou a ovlivňují tak celkovou energetickou rovnováhu planety, oceánské a atmosférické proudy distribuují teplo do různých oblastí planety.

Vztah mezi Koncentrací CO2 a Teplotou

Čím vyšší jsou koncentrace CO2 v atmosféře, tím vyšší je teplota planety. Zvýšení koncentrace oxidu uhličitého o 10 ppm způsobí oteplení planety asi o 0,1 °C -⁠ tento vztah je přibližný, ale dostatečně přesný, aby byl užitečný k odhadům budoucího vývoje. Často se jako citlivost klimatu nazývá oteplení, ke kterému by došlo při zdvojnásobení koncentrací CO2.

Podobně jako rodinný rozpočet na dovolenou udává, kolik peněz je celkově možné utratit v průběhu dovolené, globální uhlíkový rozpočet říká, jaké množství CO2 může ještě lidstvo vypustit, aby nebyla překročena určitá hodnota globálního oteplení.

Dopady Klimatické Změny

Vyšší teploty a častější sucha nepříznivě ovlivňují zdraví lesů a pěstování potravin, vzestup hladin oceánů ohrožuje města na pobřeží a kvůli tání horských ledovců chybí voda v povodích, která jsou jimi napájena. To jsou příklady dopadů klimatické změny. Velikost dopadů, s nimiž se budeme setkávat v následujících desetiletích, přímo závisí na tom, kolik skleníkových plynů do atmosféry ještě vypustíme. Každý ekosystém má svůj „bod zlomu“, tedy moment, kdy začne být změna přírodních podmínek natolik významná, že už ji tento ekosystém není schopen dále zvládat a „zlomí se“ - podobně jako větev stromu při příliš velkém zatížení. Vlny veder na pevnině i tzv.

Čtěte také: Oteplování oceánu a emise CO2

Emise Digitálních Technologií

Různé formy digitálních technologií používáme ve všech aspektech našeho každodenního života. Jsou v chytrých hodinkách, pouličním osvětlení, senzorech vozidel a téměř ve všem ostatním. Digitální technologie jsou v současnosti zodpovědné za 3,5 % všech emisí skleníkových plynů. Emise se často dělí do dvou kategorií: přímé ("rozsah 1") a nepřímé ("rozsah 2"). U digitálních technologií pocházejí přímé emise z procesů, jako je výroba, logistika, nákup a údržba kanceláří. Zde jsou emise přímo způsobeny továrnami, vozidly nebo věcmi, např. vytápění budov. Nepřímé emise pocházejí ze spotřeby energie u konečného uživatele, přičemž spotřeba energie u digitálních technologií roste každý rok o přibližně 6 %. Můžeme sem počítat např. nabíjení zařízení, energii, kterou potřebuje mobilní věž nebo Wi-Fi router, apod. Nejsložitější na sledování jsou emise tzv. "rozsahu 3" protože ty jsou výsledkem všech emisí v dodavatelském řetězci souvisejícím s danou společností, včetně služebních cest zaměstnanců a spotřeby koncových uživatelů.

S odhadovanou roční spotřebou 240-340 TWh (rok 2022) je globální spotřeba energie datových center srovnatelná s energetickými potřebami mnoha zemí. Celkem tedy spotřebovávají cca 1,3 % světové elektřiny. V současnosti naprostá většina elektrické energie pochází z fosilních paliv. Například koncentrace datových center v Severní Virginii, přezdívaná Data Center Alley, zpracovává 70 % světového internetového provozu. Je závislá na místních zdrojích energie dodavatele Dominion Energy, takže z velké části běží na fosilní paliva.

Digitální technologie spotřebovávají více energie na jejich pouhé použití, než kolik jí bylo potřeba k výrobě, což vypovídá o měřítku, v jakém se používají. Výroba je obvykle krátkodobý proces, nad kterým mají společnosti velkou kontrolu a jsou motivovány šetřit peníze. Toto zboží ale vydrží roky a vyžaduje energii nejen pro vlastní napájení, ale také pro připojení k webu a ukládání a načítání dat v cloudu. (Mluvíme o průměru všech digitálních technologií. U mobilních telefonů například více než 90 % emisí pochází z jejich výroby a likvidace, protože jde o účinná zařízení, která nevyžadují hodně energie k provozu.

Digitální technologie spotřebovávají každým rokem přibližně o 6 % energie více než v roce předešlém. Se zvyšující se závislostí společnosti na digitálních technologiích roste i celková spotřeba energie těchto technologií. Společnosti navíc vyvíjejí technologické produkty s obchodním modelem tzv. plánovaného zastarávání. Než je produkt uveden na trh, společnosti už pracují na novém modelu s vylepšenými funkcemi, což zaručuje, že uživatelé budou v budoucnu hledat upgrady. To přispívá k rostoucímu množství produkovaného elektronického odpadu. Jen v roce 2019 bylo vyprodukováno 53,6 milionů metrických tun elektronického odpadu - toto číslo se podle odhadů zvýší o 30 % do roku 2030. Elektronický odpad může být toxický a není biologicky rozložitelný. Toxické látky se mohou časem vyluhovat do půdy, vody a vzduchu a způsobit nevratné škody.

Jako ICT (informační a komunikační technologie) se označují všechny technologie používané pro shromažďování, ukládání, přenos, vyhledávání a zpracování informací. Odhaduje se, že v r. 2025 budou spotřebovávat globálně 20 % světové elektřiny. Předpokládá se, že globální průmysl ICT bude do roku 2040 zodpovědný za 14 % všech globálních emisí skleníkových plynů.

Čtěte také: Analýza nárůstu emisí CO2

Spotřební elektronika je dnes všude, od kapesních zařízení po chytré spotřebiče. V mikroměřítku se to může zdát bezvýznamné, ale její kumulativní emise - jak na výrobu, tak na použití - se sčítají. Spotřební elektronika je všudypřítomná a bude ještě víc s rostoucím užíváním IoT - internetu věcí, sítě zařízení propojených s internetem. Očekává se, že do roku 2025 budou spotřebitelská zařízení užívat 2,8 % celosvětové spotřeby elektřiny, což je více než celková předpokládaná spotřeba Wi-Fi s pevným přístupem (0,3 %), ale méně než v datových centrech (4,5 %). Spotřebě energie spotřebitelských zařízení dnes i v prognóze pro rok 2025 dominuje zpracování a displeje.

Mnoho domácích elektronických zařízení, jako jsou televizory, počítače, ledničky a pračky, není nikdy zcela vypnuto - místo toho jsou ponechány v pohotovostním režimu v průměru asi 75 % času. V pohotovostním režimu vyžadují od 0,1 do 30 wattů energie a pro mnoho zařízení to platí, i když byla zdánlivě zcela vypnuta. Celkově ve stand-by režimu spotřebují až 10 % světové elektřiny! Pokud by se spotřeba energie těchto zařízení v pohotovostním režimu snížila na 1 watt, snížilo by to roční emise oxidu uhličitého téměř o 2 megatuny, což by znamenalo obrovskou úsporu.

Kromě toho, že elektronický odpad vytváří značnou uhlíkovou stopu, vystavuje také více než 30 milionů lidí zvýšeným úrovním toxického odpadu ve 32 městech po celém světě, v nichž jsou rozsáhlá centra pro recyklaci elektronického odpadu. Elektronický odpad také mění koncentraci nebezpečných kovů ve vzduchu, vodě a půdě na místech jejich likvidace a recyklace a v jejich okolí. I když havní řídicí orgány, jako je WHO a EU, stanovují přípustné standardy, mnoho z těchto míst hlásí vyšší koncentrace, než je doporučeno. Mnozí výrobci praktikují plánované zastarávání, což znamená, že zařízení je užíváno jen několik málo let a pak se musí nahradit. Praxe, že vždy je potřeba mít to nejnovější, nejskvělejší, vede k tomu, že elektronický odpad se hromadí stále rychleji. Předpověď pro rok 2030 je, že elektronický odpad bude zodpovědný za 852 megatun CO2. Jediným způsobem, jak se s tímto problémem vypořádat, je vzdělávání spotřebitelů o dopadu, jaký toto chování může mít.

Energii potřebují zařízení posílající a přijímající, datová síť, huby a datacentra, která ukládají, transferují, procesují a analyzují zprávy. Sociální sítě se staly neodmyslitelnou součástí každodenního života napříč zeměkoulí. Internetoví uživatelé dnes tráví průměrně 151 minut denně na sociálních sítích. Většina sociálních médií vybízí k intensivním aktivitám, jako je sledování videí a chatování v reálném čase.

Uhlíková Stopa Hudebních Produktů

Ovšem je zajímavé, že streamovací služby např. na Spotify nebo Apple Music mají menší uhlíkovou stopu než tradiční hudební nosiče jako jsou CD nebo gramodesky. Níže je uvedeno porovnání celkových CO2 emisí hudebních produktů, měřeno v gramech CO2 ekvivalentu:

Čtěte také: Atlas teplot ČR

Instagram je nejpopulárnější sociální platformou nejen u jednotlivců, ale i u businessu. Nárůst emisí s nástupem AI je signifikantní. Průmysl umělé inteligence zažívá růst popularity. Zejména se jedná o NLP (natural language processing), modely zpracování přirozeného jazyka, technologie na pomezí lingvistiky, informatiky, akustiky a dalších. Rozvíjení modelů na napodobení lidské řeči, souborů dat pro trénování AI, to vše vedek exponenciálnímu růstu spotřeby energie. Např. v závislosti na složení energetického mixu se výsledek emisí z provozu GPT-4 pohybuje mezi 1 035 - 14 994 Mt CO2 . Je to 30 krát více, než měl jeho předchůdce. (Rozmezí odhadů je tak široké proto, že nevíme, jaké energetické zdroje byly pro trénování ChatGPT-4 používány.

Hledání neuronové architektury využívá vyčerpávající přístup k optimalizaci modelů zpracování přirozeného jazyka (NLP). Tento proces vyžaduje obrovské množství výpočetního výkonu - ve skutečnosti tak velké, že emise vytvořené pomocí hledání neuronové architektury jsou mnohem vyšší než roční emise průměrného člověka. Navzdory těmto vysokým nárokům na výpočetní výkon nabízí vyhledávání neuronové architektury pouze okrajové zvýšení přesnosti vyhledávání. Vynoření ChatGPT z relativní neznámosti na konci roku 2022 vedlo k podstatnému nárůstu používání a potenciálně značným nákladům na životní prostředí. Popularita platformy s sebou může nést strmý nárůst emisí v důsledku zvýšené poptávky a následné spotřeby energie. Každodenní používání je jedním z klíčových faktorů emisí ChatGPT, ale není jediné. Školení těchto modelů je nejpodstatnější. Například se odhaduje, že školení GPT-3 spotřebovalo 1 287 000 kWh. Odhaduje se, že GPT-4 si vyžádal ohromujících 52 812 500 kWh.

Každý vyhledávač je poháněn jinou infrastrukturou, a to znamená, že jejich emise se výrazně liší. V průměru představuje online vyhledávání zhruba ekvivalent ujetí 1 metru v autě. Když vezmete v úvahu, že samotný Google dostane každou sekundu kolem 99 000 požadavků na vyhledávání, tedy přes 8,5 miliardy požadavků za den, dostanete dohromady nepochopitelně velké číslo. DuckDuckGo a Qwant mají nejvyšší uhlíkový dopad na jedno vyhledávání. Tyto dva vyhledávače upřednostňují soukromí uživatelů a vyžadují více paměti a zdrojů na vyhledávání než jejich konkurenti. Studie Greenspector zjistila, že většina vyhledávačů je mnohem energeticky účinnějších prostřednictvím svých mobilních aplikací, než v prohlížeči. To je pravděpodobně způsobeno povahou mobilních aplikací, které jsou navrženy pro jeden konkrétní operační systém než jako univerzální varianta.

Odvětví kryptoměn s bitcoinem v čele je i nadále velkým přispěvatelem ke globálním emisím skleníkových plynů. Na první pohled se zdá, že doprava a logistika jsou nejpravděpodobnější příčinou většiny emisí z elektronického obchodování. To však zdaleka neplatí, protože uhlíková stopa obalů zásilek představuje téměř polovinu všech emisí v tomto odvětví. Jedním z klíčových faktorů je výroba obalů z plastových fólií. Podle odhadů analytiků je až 90 % těchto plastů vyrobeno z fosilních paliv. Globální trh "doručování ve stejný den" předpokládá zdvojnásobení z 7,93 miliard USD v r. 2023 na 15,8 mld USD v r. 2027. To znamená zvýšení emisí o 15 %. Zásilka ve stejný den má obrovský dopad na emise, protože nutí doručovatele, aby zvolili rychlejší, špatně optimalizované trasy.

Očekává se, že v důsledku zvýšeného spoléhání spotřebitelů na online nakupování a rychlého obratu bude počet dodávkových vozidel na silnicích nadále narůstat, aby uspokojil poptávku. Kromě toho, že to povede k výraznému nárůstu emisí uhlíku, to pravděpodobně povede ke zvýšení dopravy, čímž se prodlouží doba dojíždění lidí ve městech až o 21 %, jak odhaduje Světové ekonomické fórum.

Globální spotřeba fosilních paliv pravděpodobně vzroste. Studie společnosti McKinsey z roku 2022 předpovídá, že než spotřeba fosilních paliv - ropy, uhlí a zemního plynu - začne klesat a bude časem nahrazena čistšími zdroji energie, jejich spotřeba ve skutečnosti pravděpodobně v příštích několika letech poroste.

Uhlíková stopa a Snahy o Snížení

Uhlíková stopa - množství skleníkových plynů, které vzniknou například během výroby konkrétního výrobku, jedné jízdy autem či jednoho života. Takřka vše v moderní době, která se zrodila spolu s rozmachem spotřeby fosilních paliv, lze přepočítat také na jednotky uhlíku, které se kvůli tomu vypustí do atmosféry. Touto závislosti si ovšem také řežeme pod sebou větev.

Snahy o snižování vlastní uhlíkové stopy se v odborné hantýrce označují nesrozumitelným pojmem “offsetting”. Snahy o cílené ovlivnění klimatu ve snaze zpomalit a zastavit tempo růstu globálních teplot, spadají do tzv. Existují v principu dva možné “offsetové” způsoby, jak můžeme zmírnit budoucí rozsah změny klimatu. Za prvé máme možnost CO2 ve velkých objemech jímat a ukládat tam, kde nebude na obtíž, za druhé se můžeme pokusit o snížení celkového množství slunečního záření dopadajícího na zemský povrch. Obě možnosti znějí poněkud nadpozemsky jako ze žánru science fiction. Od těch hodně ztřeštěných (například rozprašování aerosolů do ovzduší) po řadu reálných a užitečných, které dávají také ekonomický smysl. Svoji budoucnost mají určitě různé postupy na zachycování uhlíku.

Žádná z těchto technik sama o sobě není dostačující k tomu, aby zvrátila současné pro lidstvo i řadu ekosystémů a biotopů nepříznivé trendy změn podnebí. Abychom dokázali zamezit změně, která významným způsobem zvrátí podmínky příhodné života na Zemi , budeme potřebovat ne jedno, ale sérii různých efektivních a škálovatelných řešení a přístupů. Tedy takových technologických či jiných opatření, jež znatelným (a optimálně také dobře měřitelným) způsobem přispějí ke snížení koncentrace skleníkových plynů v atmosféře a jež bude možné šířit dále v prostoru a čase (tzv. škálovat).

Technologie Zachycování Uhlíku

K předním světovým průkopníkům technologií, které se věnují takzvanému zachycování uhlíku a jeho ukládání (sekvestraci), ve zkratce CCS (carbon capture & storage), patří švýcarská firma Climeworks. Společnost investuje do několika pilotních projektů na přímé zachycování CO2 z atmosféry a jeho využívání v průmyslové výrobě i službách. Climeworks provozuje tři typy zařízení, v nichž každé používá zachyceného CO2 k výrobě uhlíkově neutrálních produktů. První z nich je využívání CO2 k vyhřívání skleníků místních pěstitelů zeleniny a květin. Druhým je výroba vodíku a uhlíkově neutrálních syntetických uhlovodíků (syngas, metan, kerosin, atp.) pomocí elektrolýzy vody poháněná elektřinou z obnovitelných zdrojů.

Sekvestrační zařízení Climeworks zachycuje pomocí lapačů poháněných elektřinou z geotermální energie CO₂ přímo ze vzduchu. Takto zachyceným plynem se pod vysokým tlakem sytí mořská voda, která se následně vtlačí jeden kilometr hluboko pod zemský povrch do čedičového podloží, kde buď nasycená voda zůstává anebo pozvolna během několika let trvající reakce reaguje s okolím a výsledným produktem je vápencový typ horniny. Výhodou tohoto typu ukládání uhlíku je, že zpětné uvolnění CO2 do atmosféry je de facto vyloučené, umístění do geologického podloží je prakticky trvalé a navíc bezpečné. Geologické podloží na Islandu skýtá pro tento typ jímání příhodné podmínky, a to i díky velkému potenciálu geotermální energie.

Ukládání Uhlíku v Půdě

Může se to zdát překvapivé, ale velkým zásobníkem uhlíku se může stát zemina. Půda obsahuje dva až třikrát více uhlíku než atmosféra. Rostliny během fotosyntézy spotřebují přibližně jednu třetinu oxidu uhličitého, který vzniká pálením uhlí, ropy a zemního plynu. Většinu ukládají do tkání nad zemským povrchem (zejména dřeva-celulózy) a přibližně 10-15 % do půdy. Uhlík je totiž jedním z klíčových prvků ovlivňujících úrodnost půdy. Pokud by se nám prostřednictvím šetrnějších a inteligentnějších způsobů hospodaření podařilo každý rok světové půdy obohatit uhlíkem o pouhá promile toho, kolik ho dnes obsahuje, rovnalo by se toto množství emisím o objemu všech států EU, tedy přibližně třem až čtyřem miliardám tun oxidu uhličitého. Zároveň by se tím půdy zúrodnily a ozdravily tak, že by se celosvětově zvýšil jejich výnos.

Výsadba Stromů

Tím historicky nejrozšířenějším a nejosvědčenějším způsobem ukládání emisí uhlíku je přímá výsadba stromů. Projektů, které se zaměřují na výsadbu stromů, existuje nespočet. V Česku jsou nejznámější iniciativy Sázíme budoucnost Nadace partnerství s cílem vysadit 10 milionů stromů, Milion ovocných stromů pro krajinu, za níž stojí Vít Hrdoušek a místní akční skupiny Jihomoravského kraje či přímo offsetový program organizace CI2 “Snižujeme CO2”. Pro samotnou výsadbu je klíčová následná péče a budoucnost vypěstovaného dřeva. Jinými slovy je třeba zajistit, že stromy po výsadbě neuschnou a dožijí se dospělosti a že dřevo neskončí v krbu či kamnech. Následná péče znamená především vydatnou a pravidelnou zálivku v suchých měsících či na extrémních stanovištích a ochranu proti okusu a jinému mechanickému poškození. Ze světa jsou známy případy plošných uschnutí rozsáhlých výsadeb, podobné situace v menším známe i z české krajiny a měst. S postupující změnou klimatu, která zejména v prostředí větších měst vytváří vlivem městského tepelného ostrova a nedostatečných dešťových srážek často extrémní podmínky, vhodné spíše pro nepůvodní, odolnější druhy. Případy uschlých výsadeb nejsou známé jen z českých měst, ale také ze zahraničí.

S teplejší atmosférou se zvýší množství vodní páry v atmosféře, zejména v rovníkových oblastech. Ale ta nebude distribuována rovnoměrně. Vzroste také počet a intenzita extrémních událostí: požárů, such, povodní, horkých vln, cyklonů a podobně. Rostoucí teploty i koncentrace CO2 v atmosféře zmenší schopnost rostlin jímat dusík, což je klíčový prvek pro jejich růst. To následně sníží schopnost lesních porostů absorbovat uhlík. Experimenty s pěstováním rostlin v laboratorních podmínkách dokazují, že u rostlin vystaveným vyšším koncentracím CO2 se zmenšuje plocha i tloušťka listů, což je další důvod, proč se snižuje jejich schopnost jímat uhlík.

tags: #narůst #teplot #emise #uhlíku #příčiny #důsledky

Oblíbené příspěvky:

• Vysvětlení pohybu elektronu a emise fotonu
• Harmonogram svozu odpadu Sokolnice
• Bezdotykové koše Lamart
• Černošická skládka: Co potřebujete vědět
• Správný průměr odpadní trubky pro pračku