Wybrane problemy i wyzwania związane z pozyskiwaniem surowców i energii

EASAC skupia Narodowe Akademie Nauk państw członkowskich UE, Norwegii i Szwajcarii, aby zapewnić niezależne doradztwo naukowe w zakresie ważnych wyzwań dla Europy.

Od 2007 r. mam zaszczyt reprezentować Polską Akademię Nauk w Environmental Steering Panel of European Academies Science Advisory Council (ESP EASAC) [1]. Stowarzyszenie to ma na celu ocenę znanych i nowych problemów środowiskowych, ekonomicznych i politycznych, a nie ich rozwiązywanie, do czego zobligowani są politycy. Niestety wzajemne relacje i zrozumienie swoich ról bywa trudne, i od woli zarówno naukowców, jak i polityków zależą końcowy efekt i znaczenie naszej pracy. Polska Akademia Nauk jest członkiem EASAC od momentu przystąpienia Polski do wspólnoty europejskiej, czyli od 2004 r. [2].

EASAC obejmuje trzy panele sterujące, zajmujące się odpowiednio zagadnieniami środowiska, energetyki oraz nauk przyrodniczych. Do głównych zadań „mojego” środowiskowego panelu sterującego należy ocenianie działań mających istotny wpływ na środowisko (m.in.: zmiany klimatu, wpływ stosowania pestycydów na środowisko, ekstremalne zjawiska pogodowe, gospodarka lasami), a także pomoc w nawiązywaniu kontaktów pomiędzy instytucjami europejskimi oraz ich wsparcie w rozpowszechnianiu wiedzy o działaniach organizacji. Aktywność w EASAC jest działalnością pro publico bono, co jest zasadniczą przyczyną niewielkiej aktywności ekspertów zapraszanych do poszczególnych projektów [3]. W 2018 r. EASAC został uznany przez prestiżową organizację Public Affairs Awards Europe [4] za „Think Tank of the Year”, co świadczy jednak o tym, że nasza działalność jest doceniania w gronie fachowców i daje nam to ogromną satysfakcję.

Współczesny świat, to świat ciągłych zmian, niepewności i nieubłaganego postępu oraz nowego stylu życia. Czy lepszego? Ludzie dumni ze swoich dotychczasowych osiągnięć napotykają nowe problemy, którym czasami trudno sprostać. Problemy współczesnego świata można rozpatrywać na różnych płaszczyznach: ekonomicznej, społecznej, politycznej, kulturalnej czy ekologicznej. Wiele podejmowanych przez EASAC tematów jest kontrowersyjnych i budzi ożywione dyskusje wśród specjalistów, polityków i społeczeństwa. Aktualne projekty realizowane w panelu środowiskowym dotyczą m.in.: „Negative Emission Technologies”, „Extreme Weather”, „Soil Sustainability” oraz „Circular Economy” i „Critical Materials in the Circular Economy” [5].

Żyjemy w świecie pełnym relatywizmu i podważania prawd wydawałoby się oczywistych, w którym ktoś, kto wyznaje inne poglądy, natychmiast może powołać się na swoje „niepodważalne” dane. Pytanie tylko, po co to robimy i jakie z tego wyciągamy wnioski? Niestety w nasze życie coraz mocniej wchodzi polityka i obecnie bardziej dzieli niż łączy, a sprawy, którymi kiedyś zajmowali się specjaliści, są pożywką i paliwem dla członków wrogich obozów. Jak pisze w swoim znakomitym artykule prof. Roman Kaliszan (czł. rzecz. PAN) [6]: „W odróżnieniu od pozyskiwania systematycznej wiedzy nienaukowej (metafizyka, religia, sztuka, doświadczenia życiowe itd.), uprawianie nauki musi podlegać wszystkim wymogom tzw. metody naukowej. Naukowe podejście do świata zasadniczo różni się od podejścia pseudonaukowego, znamiennego dla astrologii, jasnowidztwa, różdżkarstwa, homeopatii czy nawet dla psychologii typu freudowskiego”. W skrócie można napisać, że celem nauki jest nowa wiedza oraz przewidywanie i kontrola zachodzących zjawisk. Każda hipoteza naukowa powinna wytrzymać wszelkie próby teoretycznej i doświadczalnej weryfikacji. Co ciekawe, w nowych realiach parametryzacji nauki punkty można będzie otrzymywać także za udowodnione fałszerstwa naukowe, czyli opublikowanie listu do redakcji, w którym dowiedziemy, że wydana praca zawiera nieprawdziwe dane czy wnioski.

Kiedyś dyskutowaliśmy o dziurze ozonowej, ociepleniu klimatu czy kwaśnych deszczach (niektóre z nich wciąż pozostają aktualne), a obecnie najczęściej bazuje się na ogromnych zbiorach danych, zakładając, że po odpowiedniej interpretacji coś sensownego z tych danych uda się wycisnąć… i potwierdzić naszą hipotezę. Zdajemy sobie sprawę, że takie dane „odpowiednio obrabiane” ostatecznie mogą potwierdzić nam wszystko to, czego oczekujemy… Jako chemik analityk wiem, że biorąc pod uwagę postępy w nowych metodach i technikach analitycznych, możemy oznaczać niemalże wszystko wszędzie.

W czasach szybkiego postępu technologicznego ludzie zaczynają zdawać sobie sprawę z tego, że świat stoi w obliczu wielu zagrożeń i problemów do niedawna niedostrzegalnych lub nieistniejących. Wiele z nich jest ze sobą ściśle powiązanych przyczynowo. Czy grozi nam kryzys demograficzny, żywnościowy i ekologiczny? A może on już jest? Czy współczesna medycyna znajdzie sposób walki z chorobami cywilizacyjnymi nękającymi świat? Czy ponad 20 tysięcy uczestników niedawnego (grudzień 2018) szczytu klimatycznego COP24 w Katowicach rozwiązało jakiekolwiek istotne omawiane problemy? Czy wielcy nieobecni (USA, Chiny) na pewno nie mają racji? Czy nasza malutka Europa jest w stanie uratować świat?

Do jednych z najpoważniejszych zagrożeń współczesnego świata należą problemy demograficzne i żywnościowe. Problem przeludnienia dotyczy krajów słabo rozwiniętych, gdzie zamieszkuje przeszło trzy czwarte ludności świata, a jednocześnie Europa wymiera. Czy jesteśmy w stanie zapewnić żywność dla ludności całego świata? Tak, ale musimy pamiętać, że rolnictwo obejmuje obecnie około 40% powierzchni ziemi i zużywa 70% świeżej wody oraz około 30% produkowanej na świecie energii! Z kolei zaledwie 2% wartości odżywczych (kalorii) i 15% białka w spożywanej przez nas żywności pochodzi z morza. Istnieją szacunki, że około 1/3 produkowanej żywności jest marnowana w skali świata, a jednocześnie 16% mieszkańców Europy to ludzie otyli (BMI > 30), a 52% to ludzie z nadwagą (BMI > 25). Zgodnie z danymi zawartymi w Raporcie EASAC [8] do 2020 r. 10% energii wykorzystywanej przez kraje europejskie powinno pochodzić ze źródeł odnawialnych. Niestety największy udział w tej puli wciąż będą miały biopaliwa I generacji, pochodzące zazwyczaj z upraw rolniczych. Coraz bardziej niepokojący jest problem niszczenia żywności w celu wykorzystywania jej do produkcji biopaliw.

Kolejnym istotnym zagrożeniem są problemy surowcowo-energetyczne. Wysoki poziom życia w krajach wysoko uprzemysłowionych powoduje rosnące zapotrzebowanie na coraz większą ilość towarów i energii. Światowe zasoby wielu surowców naturalnych są ograniczone i w niedalekiej przyszłości może grozić nam ich wyczerpanie. Kiedy zabraknie nieodnawialnych surowców, wzrost gospodarczy nie będzie już możliwy. Czy przyszłość należy do alternatywnych, odnawialnych źródeł energii, np. energii wodnej, słonecznej, wiatrowej? Czy obserwowane obecnie trendy związane z elektryfikacją wszystkiego (w tym samochodów) mają racjonalne uzasadnienie? Zdaniem wielu specjalistów znaczenie pojazdów elektrycznych w najbliższych latach wciąż będzie niewielkie i powinniśmy poważnie myśleć nie tylko o zaletach, ale i o ograniczeniach takich rozwiązań.

Do tego celu potrzebne są m.in. pierwiastki strategiczne, a ze względu na ich nierównomierne rozłożenie w skorupie ziemskiej, ważne jest ich odzyskiwanie i powtórne użycie. Zawartość wybranych pierwiastków w skorupie ziemskiej jest silnie zróżnicowana. Przykładowo trzy kraje – Chiny, Turcja i Argentyna – są odpowiedzialne za pond 50% wydobycia Zn i Mn oraz 79% wydobycia Mo i B. Niestety odzysk takich pierwiastków jak: Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Nb, Rh, Pd, Ag, Re, Pt, Au i Pb, wynosi obecnie > 50%, ale pozostałych jest zdecydowanie niższy. Przykładowo tak cenne pierwiastki jak: Li, Be, B, Sc, V, Ga, Ge, As, Se, Sr, Y, Zr, In, Te, Ba, Hf, Ta, Os, Tl, Bi czy lantanowce, są odzyskiwane na poziomie < 1% [9]. Należy także pamiętać, że do ich produkcji potrzebne są ogromne ilości energii i wody. Przykładowo energia potrzebna do odzysku 1 kg żelaza ze złomu to 6 MJ/kg oraz potrzeba od 12 do 16 m³ wody, a dla rud żelaza to odpowiednio 20-100 MJ/kg i 50-600 m³ wody. W przypadku aluminium wartości te wynoszą odpowiednio: dla złomu tego metalu – 10 MJ/kg i 2 m³ wody oraz dla rudy również 2 MJ/kg, ale już 11-320 m³ wody. Zdecydowanie gorzej jest w przypadku metali ziem rzadkich, gdzie parametry te to odpowiednio: 1000-5000 MJ/kg i 250-1250 m³ wody (odzysk ze złomu tych metali) oraz 250-1250 MJ/kg i 1275-1800 m³ wody! Czy to się opłaca?

Światowa produkcja tak ważnego pierwiastka, jakim jest aluminium, w 2012 r. wynosiła 44 mln ton, a źródła odnawialne dla tego pierwiastka szacuje się na około 22 400 mln ton, przy skali odzysku na poziomie 75% [10]. W przypadku innego metalu strategicznego, jakim jest cyrkon, to odpowiednio 0,9 mln ton na rok (produkcja), jego światowe zasoby są oceniane na poziomie 60 mln ton, a skala odzysku wynosi tylko 10%. Roczna produkcja metali ziem rzadkich w 2012 r. wynosiła 0,13 mln ton, ich zasoby szacowano na 100 mln ton, a odzysk był na poziomie tylko 15%. Inny ciekawy przykład z tego opracowania EASAC dotyczy platyny, gdzie produkcja wynosiła tylko 200 ton na rok, zasoby to około 44 100 ton, ale odzysk aż 70%. Niestety według autorów zerowy odzysk dotyczył takich cennych pierwiastków jak m.in.: tal, rubid, tellur, cez, selen czy stront.

EASAC krytycznie wobec raportu IPCC

Pod koniec 2018 r. opublikowano list otwarty do przywódców najważniejszych państw i organizacji światowych [11], w którym zakwestionowano wiele opinii zawartych w nowym raporcie Międzyrządowego Panelu ds. Zmian Klimatu (IPCC) [12]. Po raz pierwszy tak zdecydowanie EASAC opowiedział się za rozwojem energetyki jądrowej, wskazując m.in. na to, że:

1. Energia jądrowa jest najbezpieczniejszym sposobem wytwarzania energii elektrycznej i uratowała ponad 1,8 mln osób, które zmarłyby przedwcześnie wskutek zanieczyszczeń powietrza.
2. Elektrownie jądrowe wytwarzają zaledwie 12 CO₂ na uzyskiwaną kilowatogodzinę (kWh), czyli niewiele w porównaniu z elektrowniami węglowymi, gazowymi, biomasą i farmami solarnymi, które produkują odpowiednio 820, 490, 230 i 48 gramów CO₂/kWh.
3. 88% narażenia ludzkości na promieniowanie jonizujące pochodzi ze źródeł naturalnych, a tylko 12% z antropogenicznych, w tym zaledwie 0,04% z elektrowni jądrowych.
4. Zwiększone ryzyko śmiertelności dotyczy mieszkańców wielkich miast, gdzie zanieczyszczenia powietrza jest często bardzo wysokie i nawet 3-krotnie większe niż ryzyko śmiertelności pracowników pracujących przy likwidacji szkód po wybuchu w elektrowni w Czarnobylu.
5. Istnieje zgoda wśród naukowców zajmujących się promieniowaniem, że ewakuacja mieszkańców okolic elektrowni jądrowej w Fukushima Daiichi wyrządziła znacznie więcej szkód niż samo promieniowanie po tragicznym trzęsieniu ziemi w 2011 r.
6. Ponieważ efektywność wytwarzania energii z uranu jest około 1-3 mln razy większa niż z węgla, elektrownie jądrowe wymagają zdecydowanie mniej paliwa i materiałów.
7. Podczas gdy w 2017 r. energia jądrowa dostarczała 11% energii elektrycznej na całym świecie, energia słoneczna i wiatrowa zapewniały jedynie odpowiednio 1,3% i 3,9%.
8. Ze względu na nieciągły charakter, źródła energii słonecznej i wiatrowej rzadko zastępują paliwo kopalne w stosunku jeden do jednego i muszą być uzupełniane paliwami kopalnymi, zaporami hydroelektrycznymi lub inną formą magazynowania energii na dużą skalę.

Krytyczne opinie EASAC wobec raportu IPCC dotyczą także sugestii, że budowa nowych elektrowni jądrowych musi być powolnym procesem [13] oraz związku pomiędzy instalacjami jądrowymi a białaczką. Równocześnie brak informacji w raporcie IPCC o wynikach ostatnich badań, w których stwierdzono wyższą ekspozycję na promieniowanie z elektrowni węglowych i produkcji paneli słonecznych niż z energii jądrowej [14]. Kwestionowane są także obawy dotyczące odpadów jądrowych, ponieważ wypalone paliwo jądrowe jest bezpiecznie zamknięte i przechowywane zazwyczaj na miejscu, podczas gdy w raporcie IPPC nie ma nawet wzmianki o odpadach z innych niskoemisyjnych źródeł energii, w tym paneli słonecznych, które zawierają toksyczne metale, w tym ołów, chromu i kadmu, a które w większości krajów nie są bezpiecznie przechowywane lub poddawane recyklingowi. Zdaniem autorów listu obawy związane z energią jądrową mają poważne konsekwencje, m.in. w zakresie hamowania postępów w rozwoju energetyki jądrowej.
I co my na to?

Piśmiennictwo

1. www.easac.eu/.
2. Michalski R.: European Academies Science Advisory Council (EASAC). „Panorama PAN”, 2015, 6/39.
3. Michalski R.: Naukowe być albo nie być. Academia, 2017.
4. www.publicaffairsawardseurope.com/.
5. https://easac.eu/programmes/environment/.
6. Kaliszan R.: Kłopoty współczesnej nauki z wiarygodnością. „Laboratorium – Przegląd Ogólnopolski”, 2018, 2, 8-10.
7. http://environmentalprogress.org/big-news/2018/10/25/open-letter-to-heads-of-state-of-the-g-20-from-scientists-and-scholars-on-nuclear-for-climate-change.
8. The current status of biofuels in the European Union, their environmental impacts and future prospects EASAC policy report, 19 December 2012.
9. https://easac.eu/publications/details/circular-economy-indicators-and-priorities-for-critical-materials/.
10. https://www.geochemicalperspectives.org/wp-content/uploads/2015/09/v3n2.pdf.
11. http://environmentalprogress.org/big-news/2018/10/25/open-letter-to-heads-of-state-of-the-g-20-from-scientists-and-scholars-on-nuclear-for-climate-change.
12. Global Warming of 1.5 degrees. IPCC, 2018.
13. Cao J. et al.: China-U.S. Cooperation to Advance Nuclear Power. „Science”, 2016.
14. United Nations Scientific Committee on the Effects of Radiation, Radiation Exposures from Electricity Generation, Sources, Effects, and Risks of Radiation of Ionizing Radiation 2016, 2017.

dr hab. Rajmund Michalski, prof. IPIŚ PAN
Instytut Podstaw Inżynierii Środowiska PAN w Zabrzu

Czytaj także: Czas na glifosat