Cím:

Fenntarthatóság – fenntartásokkal

Sustainability–with Reservations

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

Bársony István

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

villamosmérnök, kutatóprofesszor, az MTA rendes tagja

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Intézet, Energiatudományi Kutatóközpont, Budapest

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

MTA Kiváló Kutatóhely

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

barsony.istvan@energia.mta.hu
 
Összefoglalás
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

A cikk a napjainkban tapasztalható klímaváltozás tükrében a megcélzott globális „karbonsemleges” gazdaság és társadalom ellátását biztosító megújuló energiai eszközpark megteremtése kapcsán tárgyal pár elgondolkodtató szempontot a „fenntartható fejlődésről”.
 
Abstract
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

The paper suggests a few aspects to be considered on the way of creating the means for renewable energy supply towards a global ‘carbon-neutral’ economy and society targeting a ‘sustainable development’ in view of the climatic changes experienced today.
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

Kulcsszavak: üvegházhatás, karbonsemlegesség, megújuló energiaellátás, nyersanyagbázis
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

Keywords: greenhouse-effect, carbon-neutrality, renewable energy supply, raw materials
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

DOI: 10.1556/2065.181.2020.7.12
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

 
Bevezetés
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

A Covid–19 koronavírus megjelenéséig a világháborúk után született generációk joggal mondhatták magukról, hogy a történelem eddigi legszerencsésebb korszakában éltek Európában. Az emberiséget korábban megtizedelő járványok, éhínség, háborúk az életükben jobbára már csupán politikai-gazdasági kihívást jelentettek, amelyek nemzetközi egyezményekkel kordában tarthatók voltak. Mindennapi életükben valamennyi területen élvezhették a globalizált világ teljes individuális szabadságot biztosító technológiai vívmányait az internettől a személyes mobilitásig. Ennek azonban ára volt és van! A Global Footprint Network szervezet évente kiszámítja, hogy a Föld lakossága mely naptári dátumig fogyasztja el bolygónk erőforrásaiból azt a hányadot, amely egy naptári év alatt megújulni képes, azaz amelyet a természet pótolni tud. Ezt követően már az évmilliók alatt „elraktározott” erőforrások felélése folyik. A legaggasztóbb, hogy ez a nap, amely 2019-ben már június 28-ra esett, egyre közelebb kerül az évkezdethez (GFN, 2019). A „rablógazdálkodás” – elsősorban a vízzel és az energiaforrásokkal, de a bányakincsekkel, a környezetkárosító anyagok termelésével is – tehát egyre gyorsuló ütemű.

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

Közhelyszámba megy, hogy a technológia robbanásszerű fejlődése közepette az emberiség jószerivel tudomást sem vesz arról, hogy bolygónk erőforrásai nem végtelenek. A technológiai vívmányokhoz való hozzáférés eredményeképpen a megtermelt javak 80%-át csupán a népesség 15-20%-a élvezi, ami óriási egyenlőtlenségek forrása a Földön. Az igazságtalan eloszlás akkor is kezelhetetlen társadalmi-gazdasági feszültségekhez vezetne, ha a lokális és globális politikai érdekérvényesítők gátlástalan profitszerzésük érdekében nem aknáznák ki ezeket saját hasznukra. Túlnépesedett bolygónkon ráadásul pont az elmaradott, természetileg is hátrányos helyzetű földrajzi régiókban növekszik robbanásszerűen a népesség. A legkritikusabb veszély a túlfogyasztás, a mértéktelen pazarlás és a hulladéktermelés. Ha a világon valamennyien a svájci állampolgárok mai életszínvonalán szeretnénk élni, ahhoz a Föld tartalékainak mintegy három és félszeresére lenne szükség.
 
Hőmérsékletemelkedés, klímavédelem
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

A Föld eltartó képessége szervesen összekapcsolódik a természeti környezet védelmével és a klimatikus viszonyokkal. Az időjárási ciklikusságok földünk történetében természetes jelenségnek tekinthetők, az üvegházhatás természetes folyamat. A Föld ökoszisztémájában a Nap sugárzási spektrumából elnyelt, illetve a világűrbe lesugárzott energiahányad között évmilliók alatt alakult ki az egyensúly, ezt befolyásolta az ember a „konzervált” energia nagyléptékű hasznosításával. A karbonkibocsátás növekedésében tehát a fosszilis energia felszabadítása, az erdőirtás, az intenzív mezőgazdálkodás és állattenyésztés, a bányászat hatása mind-mind tetten érhető. Uralkodó felfogás szerint a kozmológusok a tapasztalt globális hőmérséklet-emelkedést, a klímaváltozást döntően a szén, kőolaj, földgáz elégetésével a légkörbe juttatott szén-dioxid-többlet több száz évig érvényesülő üvegházhatásának számlájára írják.

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

Kétharmad részben vízzel borított bolygónk hőmérsékletének szabályozásában döntő befolyással bírnak a víz halmazállapot változásai; a termikus egyensúly kialakulásában a kulcsszerepet a víz–vízgőz–felhő–csapadék-körforgás játssza. A leghatékonyabb üvegházhatású gáz maga a vízgőz, elpárolgásával a felszínről hatalmas hőmennyiséget juttat a légkörbe. A kondenzált pára felhőket alkot, amelyek a besugárzás elől leárnyékolják a felszínt, és a kondenzációs hőt nem földközelben, hanem a magasabb légrétegekben adják le. Az ember által termelt, nem kondenzálódó üvegházgázok (köztük a CO2) kibocsátásának hatása erre a folyamatra szuperponálódik. A víz természetes körforgásában működik egy negatív visszacsatolási mechanizmus, amely ennek az addicionális emissziónak a hőmérséklet-emelő hatását a hidrológiai körforgás felgyorsításával folyamatosan kompenzálja. Ennek a ciklusnak a lokális felgyorsulásával szembesülünk az extrém időjárási körülmények kialakulásakor. Ezért a szkeptikus klímakutatók (Miskolczi, 2014) óvatosságra intenek abban, hogy mennyiben írható a klímaváltozás kizárólag az emberiség számlájára. Még ha nem is teljes mértékben, ahogy azt ma a zöld politikai szereplők sugallják, az emberi tevékenység szerepe tagadhatatlan a lokális szélsőséges természeti folyamatok triggerelésében.
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

1. ábra. A légköri szén-dioxid-koncentráció értékének (ppm) változása az elmúlt 450 000 év során az Antarktisz jegébe zárt légbuborékok analízise és napjaink megfigyelései alapján (NOAA, 2018) a következő tíz évre extrapolált értékekkel (Kieling-görbe), aminek az érvényességét sokan vitatják
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

Az emberi tevékenység káros hatását a légköri CO2-koncentráció változásával szokás igazolni. Az 1. ábrán látható, hogy a sarki jégbuborékokban mért szén-dioxid-koncentráció értéke az elmúlt négyszázezer évben ciklikusan változott ugyan mintegy 50%-nyit, de nagyjából 1950-ig nem haladta meg a 300 ppm maximális szintet. Az iparosodás és a mobilizáció általánossá válása következtében ez idő tájt viszont megindult egy máig töretlen emelkedés, ami inkább exponenciális, mintsem reverzibilis folyamatnak látszik. Ma 416 ppm-nél járunk. A légkör összetételének ilyen változása hosszabb távon az intenzívebb fotoszintézises biomassza-termelés révén akár még pozitív hatással is lehetne a földi vegetációra. Rövid távon azonban az utóbbi évek szélsőséges időjárási katasztrófái, melyekről a mindent behálózó internetes híradások jóvoltából napi szinten értesülünk, ráirányították a figyelmet a fejlett országok ipari tevékenységéből származó szennyezés globális hatására.

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

A NASA szerint eddig az éves globális középhőmérséklet alapján 2016 volt a legmelegebb év az emberiség történetében, bár 2019-ben ez a rekord is igencsak megdőlt. A 140 év egymástól független, megbízhatónak feltételezett mérései átlaghőmérsékleti adataiból szerkesztett görbéken (a 2. ábrán) az utóbbi harminc évben valószínűsíthető egy emelkedési tendencia. Klímakutatók a fenti jelenségekre épülő, de rendkívül divergáló klímamodelljeik alapján erre hivatkozva kongatják a vészharangot, és prognosztizálják még súlyosabb természeti katasztrófák bekövetkeztét, amennyiben nem cselekszünk azonnal a „klíma” védelmében.
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

2. ábra. A globális éves középhőmérséklet anomális eltérése az 1961–1990 közötti időszak átlagától, 160 év „megbízhatónak, függetlennek tekintett” műszeres mérései alapján (Williams, 2018). Ez a „hoki-görbe” néven elhíresült adatsor, amelyre a klímakutatók a vészforgatókönyveket alapozzák
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

A technológiai fejlődés lokálisan és globálisan is mindig növekvő energiafelhasználás mellett valósult meg. Így van ez még akkor is, ha racionális fogyasztáscsökkentéssel hellyel-közzel sikerül javulást is elérni. A BP Statistical Review of World Energy 2019-es tanulmánya szerint a világ energiafelhasználása 2018-ban például már 2,9%-kal nőtt, ami a 2010 óta mért átlagos 1,5% növekedés duplája. Az energiafelhasználás növekményét csak kisebb részben fedezték a megújulók, a növekmény javarészt földgáz égetéséből származik. A legnagyobb fogyasztók – Kína, az Egyesült Államok és India – együtt az energianövekmény több mint kétharmadáért felelősek. Az USA energiafelhasználása harminc év óta most nőtt a legnagyobb mértékben.

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

A felmelegedés egyik nem elhanyagolható mellékhatása, hogy a Föld egyre nagyobb részén válik elkerülhetetlenné a klímaberendezések tartós használata. Márpedig felmérések szerint (Bryant, 2019) a légkondicionáló berendezések áramfogyasztása már jelenleg is a világ teljes elektromosenergia-felhasználásának 9%-át teszi ki, és 2050-re a légkondicionálás az energiafogyasztás 12,5%‑át emészti majd fel. A világszerte várható 140%-os növekedés összemérhető az Európai Unió teljes elektromosenergia-igényével! Ennek a többletnek csak egy részét állítják majd elő napenergiával. Így nem meglepő, hogy az üvegházhatásért 80%-ban felelősnek tartott globális szén-dioxid-terhelés is hétéves rekordot jelentő mértékben, 2%-kal nőtt 2018-ban (BP, 2019). Az Eurostat kimutatása szerint hazánk részesedése az összeurópai szén-dioxid-kibocsátásban csupán 1,4% (URL1). Az egy főre jutó fajlagos CO2 kibocsátásunk elsősorban a nukleáris energiafelhasználás miatt pedig csaknem 47%-nyival marad el a világátlagtól.

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

Az elsivatagosodás, az eltartóképesség lokális eróziója, a járványok és a szegénység elől milliók kelhetnek útra, hogy a fejlett országokban keressenek megélhetést. Ilyen, Európát érintő tömeges „menekültáradat” lehetőségével például az Európai Unió által már bő évtizede megrendelt tanulmányban is számoltak (URL1). A jelenség politikai-gazdasági-társadalmi hatásait napjainkban tapasztaljuk.

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

A szükségszerűség mellett a „klímaváltozás elleni harc” valódi lehetőség úgymond a „karbonsemlegesség” (low carbon society) megvalósítására! Ez a politika által erősen preferált fejlődési irány a tőke számára kiemelkedően profitábilis új piacok megnyitásával kecsegtet, bár befektetésintenzív innovációt, új termelési struktúrák meghonosítását igényli. Viszont az új munkahelyek teremtésétől, az innovációtól elvileg nagyobb társadalmi igazságosság megvalósulása is remélhető. Az eddigi érvek alapján is nyilvánvaló, hogy az energiafogyasztás racionalizálása mellett tehát forradalmi változásokra van szükség az energiaellátásban. A következő évtizedekben mind az energiatermelésben, mind a közlekedésben le kell építeni a fosszilis tüzelőanyagok felhasználását. Ehhez az elektromos energia­szolgáltatásban és a mobilitásban is át kell térni a szén-dioxid-kibocsátás-mentes (karbonsemleges) energiafelhasználásra. A fenti érvrendszer tehát mind a gazdasági, mind a társadalmi elvárások szempontjából vonzó. Így marketing céllal ezekre a – jobbára szimpatikus – érvekre hivatkozva tudnak a feltörekvő zöld politikai pártok és civil mozgalmak növekvő mértékben teret nyerni.

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

A „klímavédelemben” mint általános társadalmi célban mára közmegegyezés van, anélkül hogy kellő mélységben ismernénk a háttérben meghúzódó bonyolult összefüggésrendszert. Márpedig ez korunk talán legégetőbb tudományos kihívása! A tudományos viták lefolytatása és korrekt bizonyítékok nélkül a „fenntartható fejlődés” hangoztatása sajnos csupán üres szlogen marad.
 
A megújuló energiaforrások nyersanyagháttere
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

A „tiszta” energiatermelés, -tárolás és -továbbítás csúcstechnológiai megoldásai a periódusos rendszer tekintélyes elemkészletét tartalmazó ásványkincsek nagyléptékű bányászatára, feldolgozására vannak utalva. Ebben a cikkben csupán a fenti, nem lebecsülendő kihívásban rejlő veszélyeket próbáljuk felvázolni – főleg a University of Technology Sydney Institute for Sustainable Futuresnek az Earth­works számára készített Responsible Minerals Sourcing for Renewable Energy című tanulmánya (Dominish et al., 2019) adatai alapján (3., 5–9. ábra, illetve 1–5. táblázat). A teljes tanulmány letölthető az alábbi címről: URL2.

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

Az energiamixben az 1. táblázat szerint ma a legjelentősebb energiahordozók a szén, a földgáz, a nukleáris energia és a vízenergia. Részarányuk kisebb mértékben növekszik 2050-ig, viszont a kőszén szerepe tovább nő! A megújuló energiaforrások közül a jelenlegi növekedési ráta mellett a fotovoltaikus (PV) naperőművek, illetve a szélerőművek részesedése a mai 23%-ról csupán 34%-nyira prognosztizálható 2050-re.

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

Az e-mobilitás rohamos elterjedésével számolva a 2. táblázat alapján a mai 1–6 millió közötti elektromos járműállománnyal szemben 2050-re 281 milliónyi elektromos gépjármű lesz üzemben világszerte. A kétszázszoros növekedés alapján értelemszerűen a jelenlegi 100 GWh körüli értékről 20 TWh-ra nőne a gépjárművekbe épített energiatároló kapacitás is. A nagyléptékű energiatárolás kérdése tehát az érdeklődés homlokterébe került, amit mi sem bizonyít jobban, mint a lítium-akkumulátor kutatás-fejlesztésért odaítélt 2019-es kémiai Nobel-díjak.

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

Amennyiben a Föld átlagos légköri hőmérsékletében a jelenlegi, meglehetősen divergáló klímamodell-számítások alapján (IPCC, 2017) maximum 1,5 °C emelkedést engednénk meg, 2050-re valamennyi fosszilis tüzelőanyagot, azaz CO2-emissziót száműznünk kellene a rendszerből. Mivel politikai nyomásra a nukleáris erőműveket is ki kellene iktatni az energiatermelésből, az energia-előállítás összetétele a megújulók részarányának drasztikus ütemű növelésével alakulna ki (lásd 3. táblázat). Az ehhez szükséges technológiai fejlesztés becslés szerint 13%-os globális energiafelhasználás-növekedéssel jár! Az energiamix valószínűleg még így sem lenne teljesen karbonmentesnek tekinthető – például a biomassza mint „megújuló energiaforrás” elégetése miatt, de a légkörben elvileg minimalizálható lenne az emberi tevékenység számlájára írható üvegházhatású gázok aránya.
 
1. táblázat. A világ elektromosenergia-termelésének becsült összetétele a jelenleg érvényesülő trendek, a megújulók növekvő szerepének figyelembevételével TWh-egységekben (Dominish et al., 2019 nyomán)
 
2. táblázat. A táblázat az elektromos („karbonmentes”) meghajtású globális járműpark adatait, valamint az ehhez igényelt akkumulátorkapacitás változását mutatja (Dominish et al., 2019 nyomán)
 
3. táblázat. A táblázat azt a drasztikus energiaösszetétel-változást szemlélteti, amit 1,5 °C globális középhőmérséklet-emelkedés megengedése esetén a következő három évtizedben el kellene érnünk a kibocsátásmentes energiaszolgáltatáshoz – beleértve a nukleáris erőművek leállítását (Dominish et al., 2019 nyomán)
 
4. táblázat. A táblázat a 1,5 °C globális középhőmérséklet-emelkedési korlát betartásához szükséges elektromos járműfejlesztés és energia-tárolókapacitás felfutását mutatja a következő három évtizedben az egyes járműkategóriákban (Dominish et al., 2019 nyomán)
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

A tárgyalóasztalon lévő klímaegyezmények, az ENSZ és az EU ilyen radikális átállást sürgetnek, aminek azonban komoly ára van. A központosított energiatermelés és -elosztás aligha járna energiamegtakarítással. Bár a városiasodó ipari társadalmakban egy ilyen gyorsütemű fejlesztés a javuló levegőtisztaság következtében pozitív hatással lenne a lakosság egészségi állapotára, a szükséges technológiai fejlesztés egyértelmű nyertesei a tőkeerős gazdaságok lesznek. A megfelelő kutatás-fejlesztési potenciál és gyártási know-how birtokában ők lesznek képesek az egész világpiacot ellátni a szükséges eszközökkel. Kárvallottjai lesznek viszont azok a társadalmak, melyek a fosszilis energiahordozók bányászatára, nyersanyagkincsük kiaknázására, az ezeket hasznosító ipar fejlesztésére építették gazdaságukat.

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

A 2. táblázat adataihoz képest egy ilyen drasztikus „kibocsátásmentes” energia-szcenárióval az ausztrál kutatók szerint 2050-re optimálisan egymilliárd járművel kellene számolnunk az e-mobilitásban. A darabszám növekedése miatt a szükséges tárolókapacitást (lásd a 4. táblázat alsó fele) is 250-szeresére kellene növelni. Ezek óriási számok, jóllehet a vázolt fejlesztés aligha hozná jobb helyzetbe a fejletlen, harmadik országbeli milliárdokat.
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

3. ábra. Az egyes energiaellátási megoldásokkal egy-egy TWh-nyi kapacitás létesítésénél fellépő fajlagos anyagszükséglet ábrázolása (DOE, 2015 nyomán). Meglepő a megújuló energiaforrások (napelem, szélkerék) telepítésének tetemes cement, beton, acél, üveg és egyéb hagyományos építőanyag-szükséglete a nukleáris energia-előállítás anyagigényével szemben. A napelem-erőműveknél az anyagfelhasználás a nukleáris technológiához képest csaknem 18-szoros!
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

A napenergia közvetlen, illetve közvetett „valós idejű hasznosítását” jelentő két legfontosabb fajtája a fotoelektromos energiaátalakítás és a szélgenerátorok alkalmazása. Egy új német tanulmány szerint a szélerőművek – megfelelő támogatási politika esetén – elvileg egész Európa ellátását megoldhatnák (Rydberg et al., 2019). A fotovoltaikus energia-előállításban is vannak arra mutató jelek, hogy a jelenlegi 22–36%-os energiaátalakítási hatékonyság a Rice University újabb szén nanocsöves kutatási eredményei szerint (Gao et al., 2019) az infravörös hányadnak a látható fotonspektrumba konvertálásával elvileg akár 80%-ra is emelhető.

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

A 3. ábrán szembetűnő, hogy ma az azonos energiamennyiség előállítására képes energiaforrások létesítésének fajlagos anyagigénye (t/TWh) a hagyományos (cement, beton, acél, üveg és egyéb) anyagokból milyen óriási eltérést mutat! A megújulók előállítása csupán jóval nagyobb anyaghányaddal lehetséges, például ugyanazt az energiamennyiséget napelem-erőművekből az atomerőművek fajlagos anyagigényének csaknem 18-szorosával lehet kinyerni. Ezzel párhuzamosan nő a területigény is!
 
5. táblázat. A tölthető elektrokémiai telepek, a napelemek és a szélerőművek gyártásában igényelt kémiai elemválaszték áttekintése. Az alapvető félvezető és ritkaföldfém anyagigényen túl tetemes átmeneti fém, nemesfém-, valamint réz- és alumíniumszükséglet mutatkozik (Dominish et al., 2019 nyomán)
(EV: elektromos jármű; PMG: permanens mágnesgenerátor; Non-PMG: teljesítménykábelezés)
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

A fenti két fő megújuló energiaforrás közismert hendikepje, hogy az időjárás, illetve a napszakok függvényében szakaszos, ingadozó teljesítményű energiaszolgáltatást tesznek csak lehetővé, azaz a folytonos ellátáshoz a felhasználás idejéig szükség van átmeneti energiatárolásra.

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

Nagy léptékben az energiatárolást víztározók feltöltésével potenciális energia formájában, illetve kémiai energiatárolással, tölthető akkumulátorokkal oldják meg. Utóbbiak egyben az elektromobilitás kulcseszközei. Ezért tehát elegendő, ha az energiatároló akkumulátorok, a fotovoltaikus napelemek (PV) és a szél­erőművek gyártása során felhasznált anyagválasztékra fókuszálunk (5. táblázat).

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

A ma legnagyobb volumenben gyártott eszköztípusokat figyelembe véve a tekintélyes elemválasztékban a vezető fém (Al, Cu, Ag) és átmeneti fém (Co, Ni, Mn), félvezető PV-anyagok (Si, Ga, Cd, Te, In, Se, S, Ce) mellett számos ritkaföldfém (Nd, Dy, Eu Y, Tb, Sm, Ce, La), valamint a Li szerepel. Ahogy a 4. ábra mutatja, ezek folyamatos biztosítása nem kis probléma elé állítja a gyártóipart az ambiciózus tervek megvalósításában már középtávon is (2015–2025).
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

4. ábra. A tiszta energiaforrások gyártásában felhasznált nyersanyagok, kémiai elemek fontossága az ellátási biztonság kockázatosságának függvényében (DOE, 2015 nyomán)
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

5. ábra. A lítium-ion akkumulátor előállítási folyamata és életciklusa a nyersanyagbányászattól a leselejtezésig, illetve újrahasznosításig (Dominish et al., 2019 nyomán)
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

Az 5. ábrán a Li-ion akkumulátort felépítő nyersanyagok bányászatától és feldolgozásától kezdve követhető az eszköz életciklusa az elektrokémiai megmunkáláson, a végtermék gyártásán át a felhasználásig, majd a kapacitáscsökkenés során elért végső élettartam utáni megsemmisítésig. Az e-mobilitás követelményeinek már nem megfelelő, csökkent kapacitású akkumulátorok üzemben tartása háttértároló alkalmazásban akár a 30%-os tárolókapacitási szintig is indokolt és rentábilis lehet. Ezt követően a leselejtezett termékekből is vissza kell nyerni az értékes anyagokat. Az egyik legnagyobb Li-ion akku gyártó, a Tesla elkezdte egy recikláló üzem építését, amely a Gigafactory 1 gyáruk számára állít elő kritikus másodlagos nyersanyagot (URL3). Az American Manganese cég új szabadalmazott eljárással, újra felhasználható formában vonja ki a Li-ion telepek katódjának összes összetevőjét, beleértve az eddig vissza nem nyert lítiumot is (URL4).

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

A két legközönségesebb vezető fém, az aluminium és a réz esetében is óriási igénynövekedéssel kell számolnunk a három alapeszköztípus gyártása esetében, nem is beszélve az energiatovábbításban jelentkező felhasználásról. A 6. ábra mutatja a szélgenerátor-, a napelem-, illetve akkumulátorgyártással kapcsolatos éves alumíniumigényt tonnában a primer forrásból (sötét oszlopok) és a szekunder nyersanyag-járulékkal (világos adalékok) kiegészített mennyiségben. A mintegy tízszeres mennyiségi növekedés indokolja a másodlagos nyersanyag visszanyerését.
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

6. ábra. Az éves alumíniumfelhasználási igények várható alakulása az elsődleges és a másodlagos nyersanyagforrások figyelembevételével (Dominish et al., 2019 nyomán)
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

7. ábra. Az éves rézfelhasználási igények várható alakulása az elsődleges és a másodlagos nyersanyagforrások figyelembevételével (Dominish et al., 2019 nyomán)
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

A prognosztizált 14-szeres rézigény-növekedés a 7. ábra grafikonja szerint viszont mindhárom eszköztípusnál, a szélerőművek generátorainál, a napelem- és akkumulátorgyártásban is jelentős, ami indokolja a feltétlen visszanyerést. Nem lebecsülendő az energiaelosztó hálózat bővítésének nyersanyagigénye sem, különös tekintettel az akkumulátorok töltéséhez szükséges teljesítményelosztásra. A gazdag skandináv országokban (Norvégia, Svédország) az elektromos gépjárművek túlhajtott elterjesztése már ma is okoz ellátási zavarokat az elosztóhálózat túlterheltsége miatt.
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

8. ábra. A kobalt-, tellúr- és ritkaföldfém-lelőhelyek, illetve beszerzési források megoszlása országok szerint 2017-ben (Dominish et al., 2019 nyomán)
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

Ami az egyéb komponenseket illeti, a 8. ábra alapján megállapítható, hogy lelőhelyük és előállításuk zömmel Kínában és a fejletlen vagy fejlődő afrikai, ázsiai és dél-amerikai országokban van. Egyes komponensek esetében szinte monopolhelyzettel állunk szemben.

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

Egy pillantást vetve a globális nyersanyaglelőhelyek geográfiai megoszlására, a 9. ábrán világossá válik a fentiekben rejlő drasztikus ellentmondás. Az USA, Kína és Délkelet-Ázsia a fő nyersanyagfelvevők, de ezzel együtt természetesen a legnagyobb energiafelhasználók is. Kína a saját nyersanyagforrásokhoz való kizárólagos hozzáférése folytán az északi félteke késztermékpiacát is uraló iparosodott, gazdag országok között privilegizált helyzetben van. A feltörekvő távol-keleti nagyhatalom és a volt gyarmattartó európai országok között a nyersanyagbázis biztosítása, és a piacszerzés területén kibontakozó érdekütközések óriási geopolitikai biztonsági kockázatot is jelentenek, elsősorban a gyarmati szerződések máig ható korlátozásai miatt (lásd: Françeafrique; „…sans l’Afrique il n’y aura pas d’histoire de la France au XXIe siècle” [Afrika nélkül Franciaországnak nem lesz 21. századi történelme!] François Mitterrand, 1957).
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

9. ábra. A lítium-ion akkumulátorok táplálékláncában szereplő kritikus nyersanyagok globális kereskedelme. A szállítási útvonalak a kitermelő országokból a piacokra, azaz a Li-ion-cellák előállítási színtereire (Kína 50%, Dél-Korea 20%, Japán 20%, USA 8%) (Dominish et al., 2019 nyomán)
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

A fejlődő országok a 8. és 9. ábra tanúsága szerint viszont egy vonatkozásban igencsak közelről érintettek a folyamatban. Ők csupán a kritikus nyersanyagok energiafaló és rendkívül környezetkárosító bányászata és feldolgozása révén jutnak bevételhez. Ez fokozza egyoldalú kiszolgáltatottságukat, és konzerválja gazdasági-társadalmi elmaradottságukat. Ráadásul pont ezeket a nagy demog­ráfiai szaporodási rátájú déli földrajzi területeket sújtja leginkább a vízhiány, ami nemzetközi politikai feszültségek forrása is. A megélhetés fizikai veszélyeztetése a klímaváltozás és a politikai instabilitás következtében fokozza a migrációs kényszert.
 
Összefoglalás
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

Évszázadunkban az emberiség túlélési dilemmáját az alábbi két szélsőséges opcióval jellemezhetjük:
  • a folytonos gazdasági növekedés ökológiailag indokolt feladása – ami akár gazdasági és szociális összeomlással fenyegethet, vagy
  • a gyorsuló technológiai fejlesztés töretlen folytatása – még létezésünk alapfeltétele, a globális ökoszisztéma lerombolásának a kockázata árán is.
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

Nyilvánvaló, hogy a gyakorlatban egyik szélsőség sem járható. Egyesek a rövid távú szavazatszerzés érdekében lekicsinylik a veszélyt, és a második opciót helyezik előtérbe. Mások, például a Green New Deal keretében (Cortez, 2019) a klímaváltozást féken tartó nagyléptékű technológiai megoldások támogatására követelnek állami beavatkozást.

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

Modus vivendit csakis a „fenntartható fejlődés” jelenthet mind gazdasági, mind társadalmi téren, amit természetesen a nagypolitika is felismert. Csakhogy, mint láttuk, a voksok megszerzéséért folytatott versenyben a rendkívül komplex globális ökoszisztéma egy-egy elemének tudományosan megalapozatlan, „kampányszerű” fejlesztésével a környezetben is nagyobb kárt okozhatunk, mint a kezelni kívánt probléma maga. Az üdvözlendő napenergia-hasznosító nanotechnológiai fejlesztések mellett (Gao et al., 2019) a technológiai lehetőségek mindenhatóságának túlhangsúlyozása a káros folyamatok megfékezésében, például nanorendszerek fejlesztése a légköri CO2-koncentráció globális megkötésére (Han–Zhien, 2019), sokszor a legkézenfekvőbb természetes megoldásokat szorítja háttérbe.

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

A Science 2019-ben ismertetett (Bastin et al., 2019) egy tudományos körökben sokat hivatkozott „felfedezést”, hogy erdősítéssel is meg lehetne kötni (időszakosan) a szén-dioxid-felesleget! Bőven van még hasznosítható terület a glóbuszon, hiszen gyakorlatilag már csak Amazónia egy része borított 100%-ban őserdővel. Egymilliárd hektárnyi erdő ültetése a klímaféltők szerint is akár már középtávon kezelhetővé tenné a CO2-kibocsátás okozta globális felmelegedés eszkalációját.

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

A „klímavédelmi megoldások” globális léptékű alkalmazásánál tehát helyénvaló a tudományosan megalapozott, megfontolt előrehaladás, a fenntartható fejlődés érdekében indokoltak az óvatos fenntartások.
 
IRODALOM
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

Bastin, J-F. – Finegold, J. – Garcia, C. (2019): The Global Tree Restoration Potential. Science, 365, 6448, 76–79. DOI: 10.1126/science.aax0848, https://www.researchgate.net/publication/334244294_The_global_tree_restoration_potential

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

Bryant, C. (2019): Air Conditioning Is the World’s Next Big Threat. Bloomberg. https://www.bloomberg.com/opinion/articles/2019-06-28/air-conditioning-is-the-world-s-next-big-threat

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

Cortes, O. (2019): Recognizing the Duty of the Federal Government to Create a Green New Deal. February 5, 2019. https://apps.npr.org/documents/document.html?id=5729033-Green-New-Deal-FINAL

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

DOE (2015): An Assessment of Energy Technologies and Research Opportunities. https://www.energy.gov/sites/prod/files/2015/09/f26/Quadrennial-Technology-Review-2015_0.pdf

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

Dominish, E. – Florin, N. – Teske, S. (2019): Responsible Minerals Sourcing for Renewable Energy. Report prepared for Earthworks by the Institute for Sustainable Futures, University of Technology Sydney. https://earthworks.org/cms/assets/uploads/2019/04/MCEC_UTS_Report_lowres-1.pdf

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

European Commission, Directorate General Home Affairs (2010): Study on the Feasibility of Es­tablishing a Mechanism for the Relocation of Beneficiaries of International Protection. https://ec.europa.eu/home-affairs/sites/homeaffairs/files/e-library/docs/pdf/final_report_relocation_of_refugees_en.pdf

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

Gao, W. – Doiron, C. F. – Li, X. et al. (2019): Macroscopically Aligned Carbon Nanotrubes as a Refractory Platform for Hyperbolic Thermal Emitters. ACS Photonics, 6, 7, 1602–1609. DOI: 10.1021/acsphotonics 9b00452, https://arxiv.org/pdf/1903.06063.pdf

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

GFN – Global Footprint Network (2019): http://data.footprintnetwork.org/#/

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

Han, Y. – Zhien, Z. (2019): Nanostructured Membrane Materials for CO2 Capture: A Critical Review. Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 19, 6, 3173–3179. DOI: 10.1166/jnn.2019.16584, https://www.researchgate.net/publication/330899697_Nanostructured_Membrane_Materials_for_CO_Capture_A_Critical_Review

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

IPCC – UN Intergovernmental Panel on Climate Change (2017): Special Report on the Impacts of Global Warming of 1.5 °C, 2017. An Indepth Report, Written by 2 500 Scientists from around the World. https://www.ipcc.ch/sr15/about/

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

Miskolczi F. M. (2014): The Greenhouse Effect and the Infrared Radiative Structure of the Earth’s Atmosphere. Development in Earth Science, 2, http://www.seipub.org/des

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

NOAA – National Centers for Environmental Information (2018): Ice Core. http://www.ncdc.noaa.gov/paleo/icecore/antarctica/vostok/vostok_co2.html

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

Rydberg, D. S. et al. (2019): The Future of European Onshore Wind Energy Potential: Detailed Distribution and Simulation of Advanced Turbine Designs. Energy, 182, 1222–1238. DOI: 10.1016/j.energy.2019.06.052, https://www.researchgate.net/publication/329736422_The_Future_of_European_Onshore_Wind_Energy_Potential_Detailed_Distribution_and_Simulation_of_Advanced_Turbine_Designs

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

Williams, B. (2018): Global Warming Still a Threat. The Oracle, 18 January 2017. http://www.usforacle.com/news/view.php/1026643/Global-warming-still-a-threat
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépjen be!

Fenntarthatóság – fenntartásokkal