Á norðanverðum svæðum Síberíu, Kanada og Alaska er freðinn jarðvegurinn að vakna af dvala eftir árþúsunda langan þyrnirósarsvefn.
Í hverju laginu á fætur öðru þiðnar mörg hundruð metra þykkur ísfrerinn og veitir margvíslegum bakteríum aðgang að ótrúlegu allsnægtarbúri af lífrænum efnum.
Í þessu súrefnissnauða umhverfi gæða bakteríurnar sér á lífræna massanum og losa við það metan sem kemur upp í loftbólum í vötnunum. Magn þess er svo mikið að vísindamenn geta gengið um á ísilögðum vötnunum, gert göt á loftbólurnar og kveikt í þeim.
Logarnir eru fyrsta viðvörun þess að við erum í þann mund að leysa úr læðingi loftslagssprengju með ófyrirsjáanlegum afleiðingum.
Metan er ótrúlega öflug gróðurhúsalofttegund sem getur margfaldað hnattræna hlýnun. Því leggja vísindamenn nú til að við gleymum CO2 um stundarsakir og þróum aðferðir til að fjarlægja metan úr andrúmsloftinu.
Slíkar aðgerðir gætu unnið okkur inn 20 ára aukatíma til að herða vinnuna í grænu orkuskiptunum.
Metan hefur verið vanmetið
Í baráttunni við að endurheimta loftslagið eins og það var fyrir iðnbyltingu höfum við einblínt á losun á koltvísýringi. Margir vísindamenn telja að metan hafi verið vanmetið á þessu sviði þrátt fyrir að þetta náttúrugas eigi hlut í um þriðjungi á hnattrænni hlýnun.
Metanbólur eru farnar að rísa upp úr botni stöðuvatna á freðmýrum Kanada og Síberíu. Hægt er að kveikja í metaninu með því að gera gat á ísinn.
Þessar tvær tegundir gróðurhúsalofttegunda virka á ólíkan máta í andrúmsloftinu. Það tekur CO2 mörg hundruð ár að brotna niður, á meðan metan brotnar niður á einungis tólf árum. Til lengri tíma litið er því eðlilegt að einblína fremur á losun á CO2.
En sé litið til skemmri tíma horfa málin öðruvísi við, því metan er langtum öflugra gróðurhúsagas en CO2. Sameind fyrir sameind orsakar metan 84 sinnum meiri hnattræna hlýnun. Við gætum því náð miklum árangri með því að lækka innihald andrúmsloftsins af metani.
Því miður stefnir nú í öfuga átt.
Á síðustu 150 árum hefur innihald metans í andrúmsloftinu aukist um meira en 160% og það er einungis okkur sjálfum að kenna.
60% af metani í andrúmslofti er af mannavöldum. Landbúnaður á næstum helming í þessum útreikningi og nautgripir framleiða metan í meltingarfærum sínum og prumpa gasinu út í andrúmsloftið en hrísgrjónaakrar og áburðargjöf eiga einnig ríkan þátt í þessari aukningu.
Næst stærsti syndaselurinn er orkuframleiðsla, þar sem vinnsla á olíu, gasi og kolum stendur fyrir um þriðjungi losunar á metani. Um 15% í þessum reikningsskilum metans er komið frá sorphaugum.
Við losum alltof mikið af metani
Mennirnir eiga sök á meira en helmingi þess metans sem fyrirfinnst í lofthjúpnum. Árlega losum við um 360 milljón tonn af metani sem kemur einkum frá orkuframleiðslu, landbúnaði og sorphaugum.
Loftslagssérfræðingar óttast að lofthjúpurinn geti á stuttum tíma safnað upp svo miklu af metani að okkur takist ekki lengur að hafa nokkra stjórn á gróðurhúsaáhrifum.
Í frosnum freðmýrum á norðurhveli jarðar er að finna mikið magn af kolefni sem er upp runnið frá dauðum plöntum. Eftir því sem hitastigið hækkar fá bakteríur aukinn aðgang að þessu lífræna efni sem þær brjóta niður og losa við það metan.
Jafnframt er að finna mögulega stóra bombu af frosnu metani undir hafsbotni við heimskautin.
Nú óttast menn að þessi manngerða hnattræna hlýnun geti losað mikið magn af metani úr freðmýrum sem auka hitann enn frekar en það veldur því að sjávarhiti stígur og frosið metan frá hafsbotni fer einnig upp í lofthjúpinn.
Metanbomban er þegar sprungin
Innihald metans í lofthjúpnum hefur meira en fjórfaldast á síðustu 150 árum. Og staðan kann að versna til muna. Losun okkar gæti sett í gang vítahring með hrikalegum afleiðingum.
1. Losun okkar eykst
Innihald metans í lofthjúpnum hefur aukist um 160 prósent frá iðnbyltingunni. Í samanburði við CO2 er metan mun öflugra gróðurhúsagas sem heldur meira í varma sólar og verður til þess að hitinn hækkar.
2. Bakteríur í freðmýrinni vakna til lífs
Hnattræn hlýnun bræðir sífrerann á norðurslóðum, þar sem feiknarlega mikið magn af lífrænum efnum er að finna. Lausar úr greipum frostsins gæða bakteríurnar sér á efninu og framleiða meira metan sem hækkar hitann enn frekar.
3. Metangas losnar af hafsbotni
Í hafsbotninum á norðurslóðum er að finna óþekkt magn af metani sem er umlukið ís. Þegar sjávarhiti hækkar gæti ísinn þiðnað og gasið risið upp sem magnar enn frekar gróðurhúsaáhrifin.
Árið 2019 greindu danskir vísindamenn við háskólann í Árósum að hættan á að þetta verði að raunveruleika sé mikil. Helsta niðurstaða þeirra er þó sú, að hægt sé að koma í veg fyrir þetta ef við drögum úr okkar eigin metanlosun, jafnframt því sem einnig nást mögulega þau loftslagsmarkmið sem voru samþykkt árið 2015 í París.
Samkvæmt því samkomulagi eiga öll þjóðlönd heims að vinna að því að halda hnattrænni hlýnun niðri í 1,5 gráðum á þessari öld. Því miður er ekki margt sem bendir til að þetta takist. Við sjáum nú þegar hitastigsaukningu sem er langt frá þessu markmiði.
Það gengur einfaldlega alltof hægt fyrir okkur að draga úr CO2-losun. Við þurfum því að neyta allra bragða í þessum efnum og þar er minnkun metans í andrúmsloftinu einn góður möguleiki.
Samkvæmt einni skýrslu frá SÞ getum við fjarlægt um 45% af uppsafnaðri metanlosun okkar með því að umbreyta landbúnaði og takmarka losun frá orkugeiranum. Þar með gætum við lækkað hitastigshækkunina um 0,3 gráður fyrir árið 2045 sem myndi teljast góður árangur í heildarsamhenginu.
En kannski getum við gert enn betur. Margir vísindamenn leggja nú til að við eigum ekki einvörðungu að takmarka losun okkar, heldur einnig að ráðast beint gegn metaninu í andrúmsloftinu.
Fræðimenn vilja hjálpa náttúrunni
Hugmyndin felst í að breyta metani í CO2 og skipta þannig út einni gróðurhúsalofttegund fyrir aðra. Þetta er skynsamlegt einmitt vegna þess að til skemmri tíma litið er metan einhver öflugasta gróðurhúsalofttegundin og því afar skaðleg.
Vísindamenn eru með fleiri aðferðir á teikniborðinu og allar ganga þær út á að nýta það hvernig sjálf náttúran brýtur niður metan.
Það gerist með svonefndri oxun sem umbreytir metani í vatn og CO2. Þetta getur gerst með tvennum hætti. Annar þeirra varðar örverur.
Bakteríur eins og M. mesophicilium sem brjóta niður metan með sérstökum efnahvötum í frumuhimnu sinni má nýta í baráttunni við gróðurhúsagasið.
Vandinn hefur fólgist í því að finna örverur sem geta lifað – þrátt fyrir allt – á afar litlu magni af metani í loftinu. Árið 2023 fundu vísindamenn við University of Washington í BNA einn kandidat sem lofar ákaflega góðu.
Bakterían M. buryatense 5GB1C getur nýtt sér metan, jafnvel þótt magn þess sé alveg niður í 200 ppm, þ.e.a.s. að einungis 200 af milljón sameindum í loftinu samanstandi af metani. Flestar bakteríur sem geta nýtt metan þurfa meira en 5.000 ppm.
Út frá þessu hafa vísindamenn reiknað að ef 50.000 til 300.000 slík bakteríuver með síum sem eru þaktar M. buryatense 5GB1C eru sett upp, t.d. við hrísgrjónaakra og sorphauga víðs vegar í heiminum muni á 20 árum hægt að vinna um 240 milljón tonn af metani sem felur í sér umtalsverðan ávinning í baráttunni við hlýnun loftslags.
Hin leiðin, þar sem náttúran brýtur metan niður, á sér stað með efnum sem vegna áhrifa sólarljóssins flýta efnaferlum án þess að taka þó sjálf þátt í þeim.
Sprauta sjó í loft upp
Þessi efni kallast ljósefnahvatar og eitt skilvirkasta þeirra er járnklóríð með efnatáknið FeCl3. Því meira járnklóríð sem loftið inniheldur, þess hraðar gengur náttúrulegt niðurbrot á metani fyrir sig.
Ein tilvalin leið til að auðga andrúmsloftið af járnklóríði er að búa flutningaskip með blásurum sem sprauta sjó í loft upp. Þar sem sjórinn inniheldur klór og útblástur skipsins gefur eitthvað af járni munu þessi tvö efni mynda saman járnklóríð.
Í loftinu dregur síðan járnklóríð í sig útfjólubláa geisla sólar og setur þannig í gang niðurbrot á metani yfir í CO2 og vatn.
Járnklóríð er svokallaður ljósefnahvati. Það er hægt að búa til með flutningaskipum, sem úða sjó upp í loftið þannig að klór úr sjávarsalti sameinast járni úr útblæstri skipsins.
Vandinn er þó sá að einungis er hægt að nota þessa aðferð yfir opnu hafi því hún eykur innihald andrúmsloftsins á saltsýru. Þetta gæti leitt til þess að súrt regn myndast en það skaðar plöntur á landi.
Hér er því betra að nota aðra ljósefnahvata, t.d. zinkoxíð. Ein rannsókn frá 2016 sýnir að þessi efnahvati verði sérlega skilvirkur þegar við hann er bætt örlitlu af silfri.
Efnahvata þessa má nota hvarvetna þar sem sólarljós er að finna en mestan árangur fáum við á þeim stöðum þar sem hvatarnir komast í tæri við mikið loftmagn, t.d. á spöðum vindmylla.
Risa skorsteinn fjarlægir metan
Ennþá snjallari leið er að samþætta efnahvatann með sérstökum sólarorkuverum sem nefnast SUT (Solar Updraft Tower) þar sem zinkoxíðið verður stöðugt fyrir miklum loftstraumi.
SUT orkuver framleiðir orku með því að láta sólina hita upp mikinn loftmassa undir himnu sem, líkt og pils, umlykur risavaxinn skorstein. Þar sem heitt loftið leitar upp á við streymir það inn að miðju og sogast upp í gegnum skorsteininn. Á leiðinni er loftstraumurinn leiddur upp í túrbínur sem framleiða síðan rafmagn með rafölum.
Sólarorkuver hreinsa metan úr loftinu
Svokallað SUT-orkuver framleiðir orku með því að hita upp loft og láta það streyma í gegnum risavaxinn skorstein. Vegna þess hve mikið loftstreymi orkuverið skapar er það kjörinn búnaður til að fjarlægja mikið magn af metani úr andrúmsloftinu.
1. Orkuverið sogar í sig loft og metan
Mikið magn af lofti með metani (CH4) og vatnsgufu (H2O) sogast undir slæður úr gagnsæju plasti sem umlykja skorsteininn. Loftstraumurinn hitnar upp í sólarhitanum og knýr síðan túrbínur og rafala.
2. Metanið mætir efnahvatanum
Filma á jörðinni er þakin nanóögnum af ljós-efnahvatanum sinkoxíði (ZnO) að viðbættu eilitlu af silfri (Ag). Þegar sólarljósið skellur á efnahvatanum fer í gang niðurbrot á því metani sem berst með loftstraumnum.
3. Afraksturinn er koltvísýringur og vatn
Metanið og vatnsgufan í loftinu umbreytast með ljós-efnahvatanum í CO2 og ennþá meiri vatnsgufu. Hvor tveggju efnasambandanna þeysast áfram með heitum loftstrauminum upp í gegnum skorstein SUT-orkuversins og losna út í andrúmsloftið í mörg hundruð metra hæð.
Sólarorkuver hreinsa metan úr loftinu
Svokallað SUT-orkuver framleiðir orku með því að hita upp loft og láta það streyma í gegnum risavaxinn skorstein. Vegna þess hve mikið loftstreymi orkuverið skapar er það kjörinn búnaður til að fjarlægja mikið magn af metani úr andrúmsloftinu.
1. Orkuverið sogar í sig loft og metan
Mikið magn af lofti með metani (CH4) og vatnsgufu (H2O) sogast undir slæður úr gagnsæju plasti sem umlykja skorsteininn. Loftstraumurinn hitnar upp í sólarhitanum og knýr síðan túrbínur og rafala.
2. Metanið mætir efnahvatanum
Filma á jörðinni er þakin nanóögnum af ljós-efnahvatanum sinkoxíði (ZnO) að viðbættu eilitlu af silfri (Ag). Þegar sólarljósið skellur á efnahvatanum fer í gang niðurbrot á því metani sem berst með loftstraumnum.
3. Afraksturinn er koltvísýringur og vatn
Metanið og vatnsgufan í loftinu umbreytast með ljós-efnahvatanum í CO2 og ennþá meiri vatnsgufu. Hvor tveggju efnasambandanna þeysast áfram með heitum loftstrauminum upp í gegnum skorstein SUT-orkuversins og losna út í andrúmsloftið í mörg hundruð metra hæð.
Útreikningar sýna að ef við setjum slíkar himnur með ljósefnahvatanum undir himnurnar á SUT-orkuveri gæti þessi aðgerð brotið niður helminginn af því metani sem er að finna í loftstraumnum.
Tækni þessi hefur enn sem komið er einungis verið prófuð í litlum skala því kostnaðurinn við að setja upp slíkan búnað er mikill en ávinningurinn fyrir loftslagið gæti rutt brautina fyrir því að slík SUT-orkuver verði að raunveruleika.
Þegar öll þessi jákvæðu áhrif af því að draga úr innihaldi metans í andrúmsloftinu eru lögð saman verður að teljast skynsamlegt að fara þessa leið, samkvæmt vísindamönnum við Wuhan háskólann í Kína. Árið 2022 gerðu þeir rannsókn á árangri hverrar aðferðar fyrir sig og niðurstaða þeirra var einhlít. Á næstu áratugum væri þannig hægt að ná innihaldi metans í andrúmsloftinu niður fyrir það magn sem ríkti fyrir iðnbyltinguna.
Við þetta gætum við dregið úr hnattrænni hlýnun um 0,5 prósent fyrir árið 2050 og markmið okkar varðandi loftslag í Parísarsamningnum verður þannig innan seilingar.
En það sem er kannski öllu veigameira, við þurfum ekki lengur að lifa við þá skelfingarsviðsmynd sem gæti raungerst ef aðgerðir okkar manna munu leysa úr læðingi metanbombu náttúrunnar á norðurslóðum.
