Oceany rozpaczliwie potrzebują tlenu. Może w tym pomóc… przemysł wodorowy

Trzy czwarte powierzchni naszego globu to morza i oceany. Tyle wie (nadal) uczeń szkoły podstawowej. Nie chodzi jednak o samą wodę, a dokładnie 97 proc. jej globalnych zasobów. Chodzi o tworzony przez połączone ze sobą systemy Pacyfiku, Atlantyku, Oceanu Indyjskiego, Arktycznego i Południowego system wsparcia buforujący (choć nie w nieskończoność) zmiany klimatyczne, wytwarzający tlen (tam są glony generujące znacznie więcej tego gazu, niż wszystkie lasy razem wzięte!) oraz zapewniający nam żywność i gospodarcze prosperity. Bo bez dróg morskich nie ma globalnego handlu.

Dla mnie jako biologa najbardziej jednak istotną częścią tej całości jest bioróżnorodność oceanów. Dziś znamy jakieś 230 tys. zamieszkujących je gatunków, ale jedynie 5 proc. objętości globalnego oceanu zostało zbadane i udokumentowane. Pozostała część, szczególnie jej najgłębsze obszary, jest wciąż nieodkryta. Szacuje się, że jest owych nieznanych nam gatunków jest od min. 700 tys. do nawet 10 mln.

Im wyższa bioróżnorodność, tym większa stabilność wobec stresów środowiskowych (sakramentalne: zawsze coś przeżyje kataklizm). Tym szersze także przechwytywanie i magazynowanie energii (to my jesteśmy do znudzenia cudzożywni i tlenowi – mikroorganizmy, zwłaszcza oceaniczne, reprezentują setki, jeśli nie tysiące kompletnie nam nieznanych sposobów na metabolizm). Z bioróżnorodnością rośnie również produkcja i rozkład materii organicznej, obieg wody i składników odżywczych, następuje też pełniejsza kontrola erozji i szkodników. No i last but not least – regulowane są gazy atmosferyczne (ocean „oddycha” i prowadzi nieustanna wymianę gazową), co ma gigantyczny wpływ na klimat na Ziemi.

Gdy gatunki giną, wszystkie te funkcje ulegają zaburzeniu, bo właśnie nie chodzi tylko o H2O. Giną zaś głównie dlatego, że ich środowisko gwałtownie się zmienia, a one nie potrafią lub nie mogą migrować. Gdzie bowiem ma się dziś przenieść gatunek, który lubi strefy podbiegunowe, w celu poszukiwania ukochanego zimna, czyż nie?. Zmienia się zaś dlatego, że się ociepla, a jak się ociepla, to i gwałtownie traci tlen, bo rośnie jego spożycie, a tylko w pewnym zakresie rośnie jego produkcja. Dominować zaczynają beztlenowe procesy gnilne.

Nad procesem atrofizacji (czyli m.in. zakwitów wód) można by przejąć większą kontrolę przez jeszcze bardziej ograniczone nawożenie pól, zakaz stosowania fosforanów w produktach higienicznych etc., ale znajdujemy się tu niemal pod ścianą. Bo tu utrata tlenu jest także konsekwencją zmiany cyrkulacji oceanicznej. „W bieżącym stuleciu związana z klimatem utrata tlenu będzie coraz powszechniejszym źródłem zagrożenia dla różnorodności biologicznej mórz” – piszą z końcem ubiegłego roku kanadyjscy autorzy na łamach periodyku „Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change” .

Szacuje się, że oceany utraciły około 2 proc. rozpuszczonego tlenu od lat 50. XX wieku, a do końca naszego stulecia stracą dwa razy tyle. W niektórych lokalizacjach, np. w regionach przybrzeżnych, tempo utraty będzie intensywniejsze. Trzeba oceanowi przywrócić tlen. Tylko skąd go wziąć dużo i tanio? Najlepiej, gdyby było odpadem z produkcji. I tu pojawia się przetestowany w warunkach środowiskowych, a nie tylko laboratoryjnych kanadyjski pomysł. Pokazali oni, że jak wydajne byłoby pompowanie z powrotem do oceanu tlenu stanowiącego produkt uboczny produkcji „zielonego wodoru”.

Tlen wytwarzany podczas produkcji paliwa wodorowego do ogniw paliwowych jest zwykle uwalniany do atmosfery, ale mógłby potencjalnie zostać skierowany do oceanu w celu ponownego natlenienia środowiska morskiego. Aby zbadać, jak taki proces by przebiegał, badacze dodali obojętny, nietoksyczny znacznik do głębokiej wody w Zatoce, około 130 kilometrów od lokalizacji proponowanych tamże instalacji produkcji wodoru i elektrowni wodorowych, i wykazali, że wpompowany tlen będzie potrzebował na dotarcie do zagrożonych regionów Zatoki św. Wawrzyńca od półtora roku do 4 lat. Jak przekonują uczeni, „produkcja tlenu w przemyśle zielonego wodoru może być porównywalna ze stopniem utraty rozpuszczonego tlenu w dużych skalach przestrzennych”. Zespołem halifakskiego uniwersytetu kierował chemik prof. Doug Wallace, a badania przeprowadzono we współpracy z GEOMAR w Kilonii w Niemczech i Uniwersytetem McGill.

„Biorąc pod uwagę zbieżność rosnącego ryzyka dla ekosystemów morskich spowodowanego utratą tlenu i szybkie pojawienie się na całym świecie przemysłowych źródeł czystego tlenu, które prawdopodobnie będą zlokalizowane w regionach przybrzeżnych, uważamy, że opcja ta będzie w nadchodzących latach coraz częściej proponowana, w tym przez podmioty prywatne” – konkludują autorzy kanadyjskiego badania, wzywając jednocześnie do podjęcia skoordynowanych wysiłków badawczych w tym kierunku.

To nie dziwi, skoro najbardziej znaną metodą produkcji tzw. zielonego wodoru jest elektroliza wody, która polega na rozkładzie wody (H2O) na tlen (O2) i wodór (H2), pod wpływem bezpośredniego działania prądu wytwarzanego przy użyciu energii z OZE, takich jak energia słoneczna, wiatrowa lub wodna. Lokalizacje zatem będą przybrzeżne lub szelfowe, bo tam i dostęp do wody i szeroki do energii odnawialnych, jak wiatr czy fale. Do działania ogniw wodorowych wystarczy powietrze, czysty zatem tlen pozyskiwany w procesie stanowi produkt uboczny. Bardzo pożądany, jak się okazuje. Także do tego, by go wtłoczyć do coraz słabiej dychających oceanów.

Ogniwa wodorowe przeżyły „wielki skok” w ramach stosowania jej w amerykańskich misjach kosmicznych, jak Apollo (bo nie dość, że wymagała m.in. tlenu, który i tak trzeba było ze sobą brać, to jeszcze dostarczała wody pitnej). Dziś nadal badamy kosmos w poszukiwaniu życia pozaziemskiego i to bardzo chwalebne. Nie należy jednak zapominać o jak najbardziej ziemskim, niesłychanie różnorodnym, przebogatym i niepoznanym życiu oceanicznym, które zaczyna się dusić.

Magdalena Kawalec-Segond, popularyzatorka nauki, twórca Naukovo.pl