Bryłka węgla – kupka popiołu

Jedno środowisko – jedna szansa

Powszechnie wiadomo, że do procesu spalania potrzeba jakiegoś paliwa jako źródła energii, powietrza do podtrzymywania procesu i źródła ognia do jego zapoczątkowania. Produktem tej reakcji jest popiół. W organizmie żywym spalanie to proces utleniania węglowodanów. Z cząsteczki glukozy pod wpływem tlenu powstają dwutlenek węgla i woda oraz pewna ilość energii.
Chińskie przysłowie mówi, że oddychanie jest panem siły. Jednak w procesach życiowych zwierząt gospodarskich i nie tylko ich, oprócz dwutlenku węgla powstają inne gazy, m.in. metan. Szacuje się, że 15–20% emisji dwutlenku węgla (CO2) pochodzi z rolnictwa. W przypadku metanu wielkość jego produkcji jest zróżnicowana w zależności od gatunku zwierząt. Jednak uważa się go za jednego z większych „trucicieli” spośród gazów powstających w rolnictwie i w działalności człowieka. W celu zmniejszenia wpływu szkodliwych gazów, tzw. gazów cieplarnianych, takich jak: dwutlenek węgla, metan, podtlenek azotu, para wodna odpowiedzialnych za zmiany klimatu na Ziemi, podjęto szereg działań mających na celu zanalizowanie wielkości ich emisji oraz oddziaływania na środowisko. Stężenie tych gazów w atmosferze nie powinno przekroczyć 550 ppm CO2e, czyli 0,05% jej składu chemicznego. Niebezpieczne jest przekroczenie poziomu 750 ppm CO2e.

„Od kołyski do grobu”

To ocena potencjalnych zagrożeń dla środowiska – szacowanie i ocena konsekwencji jakiegoś całego procesu technologicznego, określana mianem analizy cyklu życia (ang. Life Cycle Analysis). Ocenia ona wynik końcowy takiego procesu oraz jego konsekwencje dla środowiska naturalnego oraz jaki efekt wywiera powstały wyrób na środowisko podczas całego swojego życia na skutek zużycia zasobów i zmniejszenia obciążeń środowiska. Można ją wykonać dla wyrobu, jak i dla jego funkcji. Jej podstawowymi elementami są: identyfikacja i ocena ilościowa obciążeń wprowadzanych do środowiska, np. zużytych materiałów i energii, a także emisji np. gazów i odpadów wprowadzanych do środowiska, ocena przypuszczalnych wpływów tych obciążeń i szacowanie możliwości ich zmniejszenia. Szczegółowy opis metody podany został w normach ISO (ang. International Organization for Standardization, pol. Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna).

Po raz pierwszy o tej metodzie usłyszano w 1969 roku podczas Światowej Konferencji Energetycznej. Harold Smith przedstawił wówczas wyniki badań nad wytwarzaniem różnych rodzajów energii w niektórych procesach chemicznych. Pierwszą firmą, która zainteresowała się wykorzystaniem proponowanych rozwiązań była Coca-Cola. Rozwój sprawił, że metoda uległa zmianom, np. z powodu występowania kwaśnych deszczy oraz efektu cieplarnianego.

Metodę określa się mianem analizy „od kołyski do grobu”, ale ze względu na utylizację przedmiotów i fazę odpadu pojawił się termin „od kołyski do kołyski”.

„Od kołyski do kołyski”

Czyli drobiazgowa analiza wpływu danego produktu na środowisko przyrodnicze i zasoby, poczynając od fazy przygotowań do produkcji – wydobycie surowców i dostarczenie energii, przez proces produkcji i konsumpcji, kończąc na  zagospodarowaniu odpadu. Jeżeli miałby być zbadany np. cykl życia młotka, jednego z najstarszych narzędzi używanych przez człowieka, składającego się z drewnianego trzonka i stalowego obucha, należałoby prześledzić odrębnie cykl dla tych obu elementów, od posadzenia drzewa, z którego zrobiono trzonek, poprzez wydobycie rudy żelaza do produkcji stali potrzebnej do stworzenia obucha, produkcję obu elementów i tworzenie samego młotka, jego użytkowanie i postępowanie z nim, gdy już nie będzie się do niczego nadawał – obuch na złomowisko, a stamtąd do huty i nadanie kawałkowi żelaza nowego życia, trzonek – na wysypisko odpadów lub np. spalenie go w piecu bądź obróbka i dalsze wykorzystanie, np. w postaci wykałaczek, patyczków itp. Taka analiza mogłaby ciągnąć się w nieskończoność poprzez wymyślanie przyszłych możliwych przekształceń i zastosowania nowych produktów. Uznaje się, że miejsce początku i końca (kołyski i grobu, bądź kolejnej kołyski) nie powinno być określane ani przez producenta, ani przez użytkownika. Badanie cykli życia powinno zaprezentować różnorodność oddziaływań.

Krytyka analiz cyklu życia

Wynika z tego, że istnieją wymierne efekty trudno mierzalne, do których nie jest łatwo dopasować odpowiednie liczby, np. miarę czy koszt. Brakuje też odpowiednich danych, stąd analizy cykli życia zaczęto podważać, także z tego powodu, że zaczęły one być wykorzystywane do zdobycia pozycji rynkowej lub uznania w oczach władz bądź konsumentów. Ponadto trudno niekiedy ustalić, gdzie jest „kołyska”, a gdzie „grób”, z czym wiązały się stronniczo wykonane analizy, tworzące pozory przyjazności dla środowiska, gdzie ekologicznie kłopotliwe etapy cyklu były pomijane. Na przykład nie uwzględniano, że działania wymagają zainwestowania kapitału, którego wytworzenie nie miało obojętnego wpływu na środowisko. Poza tym wpływ na analizy cykli życia mają też warunki społeczno-ekonomiczne. Inaczej może być zutylizowany jakiś przedmiot w krajach bogatych niż w biednych. Zamożne społeczeństwa nie będą zainteresowane drobiazgowym zagospodarowaniem odpadów, w przeciwieństwie do społeczeństw uboższych, gdzie więcej elementów np. złomowanego samochodu może uzyskać nowe życie. Wobec tego istotne jest dokładne jej opisanie, co sprawia, że rzetelne wykonanie analizy jest bardzo złożone.

Na skomplikowanie analizy cyklu życia wypływa wiele czynników, które należy uwzględnić. Na przykład przy badaniu losów produktu, którego pozbywa się gospodarstwo domowe trzeba zwrócić uwagę na to czy odpad jest: wielkowymiarowy bądź niebezpieczny (wówczas wymaga specjalnej infrastruktury dla zbiórki), wymieszany (może wtedy wymagać specjalnej segregacji), odseparowany (wymaga umieszczenia w specjalnym pojemniku lub jest odbierany sprzed domu w wyznaczonym terminie), przekazywany dalej, czy też przerabiany u odbiorcy. Tworzy się swoistą inwentaryzację oddziaływań, wskazując podstawowe nakłady materialne – energii, wody, innych surowców oraz produktów ubocznych, takich jak emisja np. gazów do atmosfery (powietrza) oraz emisja do gleby i wody. Trudność polega też na tym, że zalecana jest identyfikacja wszystkich składników odpowiedzialnych za co najmniej 99% masy produktu, a szczególnie tych, które krytycznie wpływają na środowisko przyrodnicze, także wtedy, gdy odpowiadają za mniej niż 1% masy produktu. Nie trzeba inwentaryzować oddziaływań poza systemem, ale można o nich przekazać informacje np. na podstawie średnich krajowych.

Analiza cyklu życia powinna wskazywać także modele oceny oddziaływań, co ujęto w normie ISO 14044, aby sumować wpływy cząstkowe, obliczając wpływ całkowity stosując współczynniki równoważności. Na przykład wpływ jakiegoś przedmiotu na ludzi (ich zachowania, śmiertelność), a w zasadzie na ich zdrowie. O ile można byłoby ustalić np. co dany produkt emituje, o tyle prawie niewykonalne byłoby określenie liczby osób potencjalnie na niego narażonych, ze względu na praktycznie trudno osiągalne dane. Wobec tego zaproponowano dwa inne modele – jeden polegający na przeliczaniu oddziaływań na emisję dwutlenku węgla, drugi – na zajęcie terenu.

Ślad węglowy

Jest sumą emisji gazów cieplarnianych powstałych bezpośrednio i pośrednio w działalności człowieka lub organizacji, na skutek jakiegoś wydarzenia lub wywołanych przez jakiś produkt. Obejmuje on nie tylko emisję dwutlenku węgla, ale też metanu i podtlenku azotu (gazu rozweselającego) oraz innych gazów cieplarnianych, co przedstawia się w postaci ekwiwalentu dwutlenku węgla w tonach (t CO2e). Jedna tona metanu, to 25 t CO2e. Ustalając ślad węglowy jakiejś organizacji trzeba uwzględnić np. zużycie energii przez użytkowane przez nią budynki i środki transportu. W przypadku produktu jest to emisja powstała w wyniku wydobycia surowców potrzebnych do jego produkcji, na skutek jego użytkowania i składowania lub recyklingu po zużyciu.

Ustalając ślad węglowy jakiegoś państwa nie można ograniczyć się wyłącznie do emisji powstałych tylko na jego terenie, ale również emisji związanych z produkcją dóbr importowanych. Jak wynika z danych naukowych, około 1/3 emisji państw europejskich jest „eksportowane”. Na przykład ustalono, że gospodarka Szwajcarii emituje więcej za granicą, niż w kraju.

Ślad węglowy w rolnictwie

Składa się z 7 elementów: kosztów typowych dla rolnictwa, pakowania, przetwarzania, sprzedaży, transportu, zużycia zasobów ziemi i żywienia zwierząt. Do pierwszej grupy zalicza się np. emisję metanu związanego z hodowlą zwierząt, zwłaszcza przeżuwaczy, a szczególnie krów (w ciągu roku z jednego stanowiska krowy emitowanych jest 112 kg metanu i 40 kg amoniaku), uprawę ryżu, nawożenie emisjami związanymi z pracą maszyn rolniczych. W drugiej grupie, oprócz kosztów związanych z pakowaniem produktów należy uwzględnić także recykling opakowań (też np. folii kiszonkarskiej). Elementami przetwarzania są emisje związane z energią niezbędną do wytworzenia produktu końcowego. Na sprzedaż składa się m.in. zużycie energii do przechowywania żywności w warunkach chłodniczych. Transport, to zużycie energii na transport. Zużycie zasobów ziemi obejmuje np. zmianę biomasy w związku z wylesianiem (np. w Ameryce Południowej karczowanie lasów pod przyszłe pastwiska). Elementem związanym z żywieniem zwierząt są koszty produkcji pasz.

Jak wynika z analiz, 80% śladu węglowego diety przeciętnego Europejczyka stanowią czerwone mięso (szczególnie wołowina), jaja i mleko. Emisja dwutlenku węgla z wytwarzania produktów roślinnych jest 30–50 razy niższa niż z produktów pochodzenia zwierzęcego. Niższe są też koszty związane z transportem i pakowaniem, zwłaszcza w porównaniu z wartością odżywczą tych produktów.

Gazy cieplarniane na polu i w budynkach inwentarskich

Są produkowane w różnych ilościach. W produkcji zwierzęcej powstają one podczas wytwarzania pasz, fermentacji jelitowej w procesie trawienia (zwłaszcza u przeżuwaczy), zużycia energii w budynkach i do sporządzenia pasz oraz podczas przechowywania odchodów zwierząt (oprócz strat gazowych podczas ich aplikacji na polach, która obciąża produkcję polową roślin).

Duże obciążenie środowiska gazami cieplarnianymi powoduje produkcja pasz, ponieważ obejmuje produkcję nawozów mineralnych i naturalnych oraz ich stosowanie na polach.

Nawozy azotowe, resztki pożniwne i obornik zwiększają emisję podtlenku azotu powstającego podczas nitryfikacji. Choć jest to gaz rozweselający, to jednak jego działanie ciepłotwórcze nie powinno wywoływać u nas uśmiechu, gdyż jest 298 razy większe niż dwutlenku węgla mierzone w okresie 100 lat, a np. metanu – 25-krotnie większe. Wysoka emisja gazów cieplarnianych jest charakterystyczna dla nawozów mocznikowych.

Za wielkość śladu węglowego produktów pochodzących od zwierząt monogastrycznych jest odpowiedzialny podtlenek azotu, choć go nie produkują, ale powstaje on na polu podczas nitryfikacji, a u przeżuwaczy metan z fermentacji, zwłaszcza żwaczowej. U świń ten ostatni gaz powstaje przede wszystkim z gnoju (obornika). Według danych GUS z 2010 roku emisja tego gazu od świń stanowi 74, a od bydła 26% jego emisji ogólnej. Jednak jego ilość daje duży ślad węglowy w produkcji wołowiny i mleka. W przypadku produkcji wieprzowiny oraz produkcji drobiarskiej w śladzie węglowym dużą rolę odgrywa emisja z upraw roślin paszowych oraz sposobów przechowywania nawozów naturalnych.

Wpływ na wielkość emisji gazów cieplarnianych pochodzących z wykorzystania energii elektrycznej i paliw w budynkach inwentarskich oraz przy sporządzaniu pasz, w tym podczas prac polowych i transportu, jest stosunkowo mały.
Dobrze udokumentowano wpływ na produkcję gazów cieplarnianych powstających przy produkcji mleka i jego przetworów, wieprzowiny i wołowiny, owoców, a także innych artykułów spożywczych. W przypadku mleka ilość gazów cieplarnianych maleje wraz ze wzrostem wydajności mlecznej krów, jednak wzrost powyżej 10 tys. litrów nie jest korzystny, gdyż wymaga dużej intensywności żywienia mieszankami pasz treściwych. Optymalnie rocznie produkcja mleka od jednej krowy ze względu na wysokość śladu węglowego wynosi od 7 do 9 tys. litrów. W ustalaniu śladu węglowego z produkcji mleka uwzględnić należy także pasze objętościowe: kiszonkę z kukurydzy, sianokiszonkę z lucerny i koniczyny oraz system produkcji mleka. Ekstensywna produkcja mleka może pozostawić ślad węglowy na poziomie podobnym do chowu konwencjonalnego wówczas, gdy krowy będą długo wypasane na pastwiskach z porostem trawiastym dobrej jakości. W Polsce produkcja 1 kg mleka emituje w zależności od regionu od 0,79 do 1,15 kg CO2e, policzona bez procesów związanych z produkcją pasz oraz z przemysłowymi środkami niezbędnymi do ich produkcji. Natomiast w Holandii, w systemie ekologicznym – 1,81 kg CO2e w przeliczeniu na 1 kg mleka o skorygowanej zawartości tłuszczu (4%) i białka (3,2%). Tymczasem w Japonii, w produkcji intensywnej i konwencjonalnej przy wydajności rocznej poniżej 11 tys. kg mleka skorygowanego na zawartość tłuszczu – 0,97 kg CO2e.
W przypadku świń, intensywny tucz również mniej obciąża środowisko emisjami gazów cieplarnianych w przeliczeniu na jednostkę produktu. W Niemczech w gospodarstwach o zysku netto powyżej 25% od przeciętnego, ślad węglowy wynosił 3,46 kg CO2e, a przy zysku netto niższym o 25% od wartości średniej – 3,67 kg CO2e. Analiza obejmowała produkcję pasz, tucz trzody chlewnej oraz jej ubój. Tymczasem Francuzi odnotowali ślad węglowy liczony bez uboju na poziomie 2,30 kg CO2e w przeliczeniu na 1 kg masy żywej w produkcji konwencjonalnej, a 3,97 w produkcji ekologicznej. Jednak po przeliczeniu na 1 hektar powierzchni wykazano, że wartości tego wskaźnika były podobne w obu przypadkach – odpowiednio 4 236 i 4 022 kg CO2e.

Bydło rzeźne jest utrzymywane w różny sposób. Systemy różnią się wiekiem uboju zwierząt, sposobem utrzymania (alkierzowym, pastwiskowym), długością czasu wypasu, rodzajem skarmianych pasz, co jest główną przyczyną zróżnicowania wartości śladu węglowego. Wskaźnik GWP (ang. Global Warm Potential, pol. współczynnik ocieplenia globalnego) w przeliczeniu na 1 kg wagi rzeźnej dla bydła rzeźnego ras mięsnych ubijanego w wieku 16 miesięcy jest najwyższy, natomiast najniższy dla buhajków utrzymywanych alkierzowo, żywionych mieszankami treściwymi i ubijanych w wieku 12 miesięcy, a pochodzących od krów mlecznych. Największy wpływ na GWP miały metan i podtlenek azotu, stanowiąc odpowiednio 72 i 48% ogólnej wartości tego współczynnika. Z badań wynika, że wyprodukowanie 1 kg wołowiny emituje od 14 do 32 kg CO2e. Niższe wartości śladu węglowego dotyczą opasu buhajków pochodzących od krów mlecznych, gdyż w tym przypadku nie utrzymuje się krów mamek i nie stosuje się mleka, oprócz pierwszych kilkunastu dni po urodzeniu cieląt. Ponadto przeżuwacze gorzej wykorzystują pasze na mięso niż świnie i drób, co odbija się negatywnie na wielkości emisji gazów cieplarnianych w przeliczeniu na 1 kg żywca wołowego.

Ze względu na rozmaite metodyki stosowane w badaniach, uzyskuje się zróżnicowane wyniki, co uniemożliwia ich bezpośrednie porównywanie. Innym rozwiązaniem analitycznym jest tzw. zajęcie terenu.

Ślad ekologiczny

Jest sposobem prezentacji oddziaływania człowieka na środowisko. Ze śladu węglowego można przejść do śladu ekologicznego za pomocą współczynnika 2 t/ha, czyli emisji 2 t dwutlenku węgla z tej powierzchni, którą uznaje się za równoznaczną z koniecznością wyłączenia 1 ha ziemi. Ślad ekologiczny przeciętnego Polaka wynosi 4,5 ha ziemi, czyli wykorzystuje on więcej terenu niż wynikałoby to z przeliczenia liczby mieszkańców i wielkości kraju. Wykorzystanie jest nierównomierne przez jednostki ze względu na podział pracy, np. rolnik konsumuje mniej niż uprawia, a mieszkaniec miasta odwrotnie – więcej konsumuje niż uprawia.

Ślad ekologiczny w rolnictwie

Pozostawiany przez różne produkty, nawet przez takie samo opakowanie np. sera określonego rodzaju bądź warzywa tego samego gatunku, nie jest taki sam. Wszystkie nabywane przez ludzi artykuły spożywcze w jakimś stopniu wpływają na otaczające nas środowisko. Pola zajęte pod uprawy zmniejszyły powierzchnię lasów, nawozy zanieczyściły wody, dwutlenek węgla wyemitowany podczas prac oraz w trakcie transportu żywności zanieczyścił powietrze. Badania naukowe 40 rodzajów produktów rolnych będących pożywieniem ludzi na Ziemi, stanowiących 90% diety, wyprodukowanych w 40 tys. gospodarstw w 119 krajach, z uwzględnieniem powierzchni i wody potrzebnej do produkcji danego towaru oraz ilość zanieczyszczeń odprowadzonych w jej trakcie do wód i powietrza, w tym gazów cieplarnianych dowiodły, że np. banany potrzebują dużo większego areału upraw niż cebula, a pomidory uprawiane ekologicznie prawie nie emitują gazów cieplarnianych, natomiast z upraw wielkoobszarowych z 1 ich kilograma emisja CO2 do atmosfery wynosi 6 kg. Podobnie dzieje się w przypadku kawy, ale emisja tego gazu jest aż o 1 000% większa z upraw przemysłowych niż ekologicznych.  W przypadku produkcji zwierzęcej jest podobnie. Wołowina pozyskiwana z hodowli przemysłowej emituje ponad 12 razy więcej zanieczyszczeń niż produkowana tradycyjnie.

Odnotowano różnice w grupach tego samego towaru dostępnego u różnych producentów m.in. z powodu różnego ich położenia geograficznego oraz w zależności od metod wytwarzania mniej lub bardziej przyjaznych środowisku. Na przykład ryż może być uprawiany metodami z dużym zużyciem wody na terenach zalewanych przez długi czas, co prowadzi do marnotrawstwa wody i zanieczyszczania jej w rzekach i jeziorach lub na polach zalewanych na krótki czas, co ma mniejszy wpływ na środowisko. Ponadto sposób obróbki ryżu wpływa różnie na otaczającą przyrodę – wytwarzanie ryżu białego obciąża środowisko 500-krotnie bardziej niż ryżu brązowego.

Jak wykazały analizy, 25% producentów żywności na świecie odpowiada za 53% szkodliwego oddziaływania na środowisko. Liczba ta wskazuje, że u tej grupy należałoby wprowadzić działania ograniczające ich szkodliwy wpływ, ale musi to być poprzedzone dokładną analizą, gdyż mogą być potrzebne różne metody i sposoby postępowania. Jednak wiadomo, że zmiana praktyk rolniczych oraz sposobów produkcji żywności może przynieść korzyści.

Konsumenci

Również muszą zadbać o zmniejszanie śladu ekologicznego, nie tylko rolnicy i producenci żywności. Hodowle zwierząt zużywają 83% powierzchni rolniczych i odpowiadają za 58% emisji zanieczyszczeń do atmosfery. Dane statystyczne wskazują, że przemysłowy chów bydła emituje średnio 25 000% więcej gazów cieplarnianych i zużywa 11 000% powierzchni w stosunku do 1 grama białka niż rośliny bobowate grubonasienne (strączkowe). Teoretycznie, gdyby ludzie jedli wyłącznie białko roślinne (weganizm), można by było zrezygnować z 75% powierzchni upraw. Jednak nie trzeba postępować aż tak restrykcyjnie, ponieważ mięso można pozyskiwać metodami przyjaznymi dla środowiska.
***

Trawienie przez zwierzęta gospodarskie, nie jest wielkim obciążeniem dla środowiska. Od przeżuwaczy pochodzi około 25% całkowitych emisji związanych z hodowlą. Uwzględnienie tzw. długiego cienia hodowli zwierząt (ang. Livestock Long Shadow), terminu wprowadzonego przez FAO, z uwzględnieniem wylesiania i produkcji pasz sprawia, że emisja gazów cieplarnianych pochodzących od zwierząt stanowi 18% całkowitych emisji antropogenicznych gazów cieplarnianych, co jest porównywalne z transportem.

Niezależnie od prowadzonych badań i analiz naukowych, wprowadzania nowych metod produkcji żywności oraz nowych np. źródeł białka (owadziego) konsekwentne zmiany aktualnych praktyk i wprowadzanie dobrych praktyk przyjaznych środowisku, choćby tylko u niewielkiej liczby rolników i producentów żywności może przynieść pozytywy skutek. Wymaga to jednak dodatkowych nakładów finansowych i zachęt, co jednak w rozliczeniu końcowym będzie miało pozytywny wpływ na otaczające ludzi środowisko, które jest tylko jedno. Drugiej szansy na pozytywne zmiany może już nie być.