Bakterie kontra emisje metanu z wysypisk. Rewolucyjne rozwiązanie

Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska (EPA) szacuje, że składowiska odpadów są jednym z trzech największych źródeł emisji metanu – obok rolnictwa i przemysłu paliw kopalnych. Jednak sposób obliczania emisji bywa krytykowany: EPA wciąż opiera się na modelach matematycznych sprzed ponad 30 lat, które nie zostały zaktualizowane do warunków współczesnych.

Eksperci tacy jak Susan Thorneloe z EPA twierdzą, że rzeczywista emisja z wysypisk może być nawet dwukrotnie wyższa niż oficjalne dane. W niektórych przypadkach emisje sięgają dziesiątek tysięcy ton metanu rocznie z jednego wysypiska.

To problem trudny do rozwiązania, ale z pomocą mogą przyjść nam mikroorganizmy. Naukowcy z Uniwersytetu Waszyngtońskiego opracowali nowy typ bioreaktora – urządzenia wielkości kontenera transportowego – wypełnionego specjalnie wyhodowanym szczepem bakterii Methylomicrobium buryatense 5GB1C. Te metanotrofy (organizmy odżywiające się metanem) potrafią pochłaniać nawet niskie stężenia metanu, typowe dla nieszczelnych wysypisk czy kopalni.

Pilotowe wdrożenie i ambitne plany

W bioreaktorze powietrze przepływa przez komorę z bakteriami, które „zjadają” metan, przekształcając go w białko (z którego może powstać pasza dla zwierząt) i niewielką ilość CO₂. W efekcie, mimo że proces końcowy nadal uwalnia gazy cieplarniane, ich wpływ na klimat jest znacznie niższy – szacuje się, że bioreaktory mogą zredukować stężenie metanu w powietrzu o 60-80%.

Pierwszy bioreaktor zostanie przetestowany jeszcze w tym roku na wysypisku w amerykańskim stanie Waszyngton. Jeśli projekt się powiedzie, kolejne pilotaże odbędą się w gospodarstwach rolnych – na przykład w hodowlach świń czy bydła, gdzie emisje metanu również są znaczące.

W dłuższej perspektywie technologia może być skalowana do poziomu globalnego. Zdaniem Mary Lidstrom, liderki projektu, urządzenia te mogłyby do połowy wieku usuwać z atmosfery nawet 24 miliony ton ekwiwalentu CO₂ rocznie. Projekt wymaga jednak dalszego rozwoju technologicznego i finansowania – aby dostosować technologię tak, by nadawała się do masowego zastosowania, badacze potrzebują jeszcze około 3 milionów dolarów inwestycji.

Mikrosatelity i detekcja superemitentów

Nowym narzędziem w walce z emisjami są satelity, które mogą identyfikować „superemitentów” – miejsca, z których ulatnia się wyjątkowo dużo metanu. Z badań przeprowadzonych przez konsorcjum Carbon Mapper wynika, że 40% dużych wycieków metanu w USA pochodzi właśnie ze składowisk odpadów. Jedno z największych wykrytych wydarzeń to emisja 434 ton metanu na godzinę, do jakiej doszło w składowisku odpadów w indyjskim Delhi w 2022 roku.

Szacunki Carbon Mapper wskazują, że zaledwie 5% wszystkich składowisk odpowiada za około 40% emisji metanu z sektora odpadów. To oznacza, że precyzyjne namierzenie tzw. superemiterów może pozwolić na wyjątkowo efektywne i szybkie działania redukcyjne. 'To jak znajdowanie przeciekających kranów w gigantycznym systemie – wystarczy je zakręcić, by zauważyć realną różnicę’ – mówi Antoine Halff, współzałożyciel Kayrros.

Takie incydenty nie tylko przyspieszają zmiany klimatu, ale też dramatycznie pogarszają jakość powietrza w miastach – powodując choroby dróg oddechowych, nowotwory, a nawet przedwczesne zgony.

Globalny problem, lokalne rozwiązania

W krajach takich jak Indie czy Bangladesz większość odpadów nadal trafia na niekontrolowane wysypiska, gdzie fermentujące resztki żywności i odpadów organicznych generują metan bez żadnej kontroli. Eksperci szacują, że do 2050 roku emisje z wysypisk mogą się podwoić, jeżeli nie zostaną podjęte działania zaradcze.

Rozwiązaniem – poza bioreaktorami – może być kompostowanie, separacja odpadów u źródła, instalacja pokryw glebowych na wysypiskach oraz wykorzystanie metanu jako źródła energii. Przykład? W Orlando na Florydzie część gazu z wysypiska zasila elektrownię obsługującą 15 tysięcy domów.

Chociaż bioreaktory nie stanowią panaceum, są krokiem ku realnej redukcji metanu w atmosferze. Podobne projekty rozwija się także w Kanadzie i Europie – m.in. za pomocą żeli hydrofilowych, które „łapią” metan na terenach podmokłych.

„Jeśli masz milion dolarów na walkę z klimatem, to redukcja emisji metanu jest najlepszą inwestycją” – podkreśla prof. Euan Nisbet z Royal Holloway University. To rozwiązanie szybkie, skuteczne i, co najważniejsze, dostępne tu i teraz.

Metan jako klucz do zmian klimatu

Według danych Międzynarodowej Agencji Energii (IEA), emisje metanu z działalności człowieka odpowiadają za około 30% globalnego wzrostu temperatury od czasów przedindustrialnych. To czyni redukcję emisji tego gazu jednym z najbardziej efektywnych działań na rzecz ograniczenia zmian klimatu w perspektywie krótkoterminowej.

Dr Richa Singh z Centre for Science and Environment podkreśla, że większość tradycyjnych wysypisk śmieci w krajach rozwijających się nie jest w żaden sposób uszczelniona ani wyposażona w systemy zbierania gazów. 'W takich warunkach nawet podstawowe technologie, jak pokrycie gleby warstwą gliny czy instalacja prostych systemów wentylacyjnych, mogą przynieść olbrzymie korzyści klimatyczne’ – mówi Singh.

Na świecie rośnie liczba projektów testujących różne technologie ograniczania emisji metanu. W Brazylii rozwija się program zamiany organicznych odpadów na biogaz w zamkniętych reaktorach fermentacyjnych. W Kolumbii natomiast wdrażane są systemy separacji odpadów u źródła, co zmniejsza ilość rozkładającej się materii na składowiskach o kilkadziesiąt procent.

Nie bez znaczenia jest także aspekt społeczno-ekonomiczny. W wielu krajach Globalnego Południa przy wysypiskach śmieci funkcjonują całe społeczności zbieraczy odpadów. Wdrożenie nowoczesnych systemów gospodarowania metanem mogłoby nie tylko ograniczyć emisje, ale też poprawić warunki pracy i zdrowie tych ludzi. 'Widzimy potencjał do stworzenia nowych miejsc pracy w zielonej gospodarce odpadami, jeśli tylko znajdą się fundusze i chęć polityczna’ – komentuje Carlos Silva Filho z International Solid Waste Association.

Wreszcie, warto wspomnieć o rozwiązaniach legislacyjnych. Unia Europejska rozważa obecnie nowe przepisy nakładające obowiązek monitoringu i redukcji emisji metanu także na sektor odpadów. Jak zaznacza prof. Jean Bogner z University of Illinois, 'bez wsparcia prawnego i odpowiedniego systemu kontroli nawet najlepsze technologie nie będą w stanie zmienić obecnej sytuacji’.