Navzdory všem klimatickým summitům a odhodlaným závazkům politiků na snižování emisí oxidu uhličitého z posledních let jsou dosavadní výsledky snah lidstva o zastavení změn klimatu tristní. Ani v ekonomicky silných zemích – například těch evropských – se závazky nedaří plnit. A i kdyby se nakrásně cíle plnit dařilo, jsou tu bohatnoucí Čína nebo Indie, které při honbě za evropským blahobytem pohodlně nahradí každou tunu ušetřených evropských emisí skleníkových plynů vypouštěním škodlivin z nových uhelných elektráren.

Zprávy Mezivládního panelu pro změnu klimatu (IPCC) proto znějí rok od roku skeptičtěji. Letos na jaře IPCC vydal report, v němž tvrdí, že abychom zabránili růstu průměrné globální teploty o kritických 1,5 stupně Celsia, musíme do roku 2030 snížit celosvětové emise o dvě pětiny. Už dnes se jeví jako prakticky jisté, že se to nepodaří.

Nejde ale jen o to, že k dosažení ambiciózních cílů by byla potřeba opatření, jež by vedla ke zchudnutí lidí, a jsou tedy pro politiky jistou volební sebevraždou. A ani o to, že navrhovaná řešení aktivistů, jako je třeba nahrazení kapitalismu utopickým systémem „nerůstu“, vedou do jisté záhuby. Zprávy z letošního léta jasně ukázaly, že problémy způsobené změnami podnebí ve velké části světa už přišly.

Nejhlasitější a nejradikálnější bojovníci sice mohou tvrdit, že snaha o adaptaci na klimatické změny lidstvu nebude stačit k odvrácení ekologické katastrofy, ve skutečnosti ale technologie, které pomohou zmírnit bezesporu velmi nepříjemné následky lidského ničení životního prostředí, potřebujeme okamžitě.

Dobrou zprávou je, že vědci na rozdíl od aktivistů, kteří se lepí k silnicím a brnkají na nervy lidem na cestě do práce, nezahálejí. V posledních letech přišli se stovkami nápadů, jak čelit novému klimatickému statu quo. Vynalezené technologie umějí bojovat s nedostatkem vody i s měnícími se podmínkami pro zemědělce. A nabízejí i způsoby, jak předejít tragickým následkům živelních katastrof, které jsme mohli sledovat letos v létě.

Voda nad zlato

Patrně nejpalčivějším důsledkem oteplování planety je už dnes sucho. Nedostatek pitné vody trápí stále rozlehlejší oblasti v podstatě na všech kontinentech a podle odhadů mu bude do deseti let čelit až polovina světové populace. Pokud se nepodaří žízeň miliard lidí uhasit, má sucho potenciál vyvolat další migrační vlny lidí putujících za životodárnou tekutinou.

Na první pohled je to trochu paradox: voda pokrývá více než dvě třetiny zemského povrchu. Problém je, že 97 procent z toho tvoří vodní plochy, které jsou pro běžné lidské potřeby nepoužitelné – oceány a moře. Způsoby, jak přeměnit slanou tekutinu v pitnou vodu, proto vědci začali hledat už před desítkami let.

Samotné odsolení mořské vody nebyl hlavní, nepřekonatelný oříšek. Problémem dlouho byla příliš vysoká energetická náročnost těchto metod. Jednoduše řečeno: voda získaná z odsolovacích stanic byla příliš drahá. To se ale v průběhu let podařilo změnit a každá nová technologie je z tohoto hlediska úspornější a výhodnější.

Jasným světovým lídrem ve vývoji odsolování mořské vody je Izrael, kde se dnes tímto způsobem získává až sedmdesát procent z celkové spotřeby pitné vody. Země, kde významnou část území tvoří poušť či mimořádně suché oblasti, musela řešit nedostatek pitné vody už v dobách, kdy dnešní klimaaktivisté ještě nebyli na světě. Kritickému úbytku srážek a extrémnímu suchu čelí už od přelomu tisíciletí.

Postupně tak izraelští vědci vypilovali metodu odsolování s pomocí reverzní osmózy. Zjednodušeně řečeno funguje tak, že vodu čerpanou z moře přivádí na polopropustnou membránu, která oddělí čistou vodu od soli; „síto“ má právě tak velké póry, aby jimi prošly molekuly vody, ale už ne minerály.

Shutterstock.com

První velké zařízení tohoto typu Izrael postavil v roce 2005, pak následovala další, včetně svého času největší odsolovací stanice na světě v Aškelonu, a další plánuje. Nejdůležitější přínos je ale v tom, že Izraelci dnes umějí vyrobit z mořské vody pitnou v podstatě za směšné peníze – kubík vyjde v přepočtu na méně než dvacet korun. Padl tak argument, že tento způsob získávání pitné vody je příliš drahý.

Na levné variantě odsolování s pomocí osmózy, která by navíc nebyla závislá na dodávkách elektřiny z běžné sítě, ale pracují i vědci v dalších zemích. Například německá společnost Boreal Light vyvinula technologii, která spojuje odsolovací zařízení s využitím solárních panelů.

Její přístroj s názvem Winture Planet Cube, který je napojený na vlastní solární elektrárnu, umí vyrobit až padesát tisíc litrů vody za hodinu. V praxi se ovšem používají menší stanice. Například v už fungujících projektech v subsaharské Africe se obvykle využívají zařízení, jež zvládnou vyčistit dva tisíce litrů vody za hodinu. Potřeba je k tomu fotovoltaické pole s instalovaným výkonem jedenáct kilowattů.

V Japonsku se s energetickou náročností odsolování popasovali jinak. Tamní vědci z Tokijské univerzity vyvinuli dokonalejší membrány pro reverzní osmózu, a to s pomocí fluorových nanostruktur známých pod komerčním názvem teflon. Díky nim je tak filtrování vody mnohonásobně rychlejší a vyžaduje také nižší tlak – a tím pádem i méně energie. Zatímco energetickou náročnost nebo závislost na dodávkách elektřiny se již podařilo vcelku uspokojivě vyřešit, do budoucna před vědci stojí další výzva. Vedlejším produktem tohoto způsobu výroby pitné vody je takzvaná solanka, tedy extrémně slaná odpadní voda, která navíc obsahuje další chemikálie. Ta se nyní u tisíců odsolovacích zařízení vypouští zpět do moře, což zdaleka není optimálním řešením.

Napít se vzduchu

Technologie odsolování se vyvíjejí tak rychle, že je velmi pravděpodobné, že brzy dokážou uspokojivě vyřešit nedostatek pitné vody v přímořských zemích severní Afriky, na Blízkém východě nebo u ostrovních států. Lze ale pochopitelně namítnout: Jak získat vodu tam, kde je sucho, ale chybí moře? I na tuto otázku už chytré hlavy nabídly odpověď: Ze vzduchu.

Potěšující je, že jeden z nejvýznamnějších objevů v této oblasti mají na svědomí čeští vědci, konkrétně systém S.A.W.E.R. (Solar Air Water Earth Resource), vyvinutý na pražském ČVUT. Ten funguje na principu vázání vodní páry ze vzduchu, a to i z velmi suchého vzduchu pouštního. Tuto zadrženou páru pak ochlazením zkapalňuje. Systém se vejde do přepravního kontejneru, pohání jej solární energie a denně dokáže vyrobit na tisíc litrů vody – a to i pitné.

Tým z ČVUT svůj vynález představil loni na výstavě Expo v Dubaji a nemohl si vybrat lepší místo. V pouštních Spojených arabských emirátech, které samy řeší nedostatek pitné vody, vyvolala technologie nadšení a nakonec získala ocenění mezi tisíci dalších exponátů jako nejlepší inovativní řešení. Nyní se na ČVUT pracuje na jejím zmenšení a dalším zefektivnění.

Češi ale samozřejmě nejsou jediní. Loni představili technologii na výrobu vody ze vzduchu také francouzští vědci. Jejich přístroj s názvem Kumulus funguje na podobném principu, na němž v přírodě vzniká rosa. Přes spe­ciální průduchy nasaje vzduch, který poté s pomocí tepelného výměníku ochladí na rosný bod. Zkapalněním vzdušné vlhkosti vzniká voda, kterou pak přístroj dál čistí až do pitného stavu.

Rozdíl oproti české inovaci je v kapacitě. Kumulus je podstatně menší, vejde se do krabice o velikosti metru krychlového, a tomu odpovídá i objem vyrobené vody: zhruba třicet litrů denně. I tento přístroj je navíc autonomní díky pohonu na solární panely. Pilotní testovací projekt nyní probíhá v Tunisku v městečku Maktar.

Potenciál má také technologie vyvinutá už téměř před deseti lety na Arizonské univerzitě ve Spojených státech. Vynález s pomocí speciálních hydropanelů nasává vodní páru a tu akumuluje do podoby asi desettisíckrát koncentrovanější než v atmosféře. Pomocí slunečního tepla pak přemění páru na kapalinu a tu sbírá do zásobníku.

Také tento systém už prochází ostrými testy v Africe i v zemích na dalších kontinentech. O jeho slušné perspektivě jako nástroje v boji proti suchu svědčí i jména investorů, kteří na vývoj přispěli. Na celkových investicích za 150 milionů dolarů se podílel například zakladatel Microsoftu Bill Gates.

Pouště místo polí

S nedostatkem vody a vysycháním celých oblastí úzce souvisí další nebezpečný následek změn klimatu. Ubývá kvůli nim zemědělská půda. Oteplování navíc mění i podmínky pro zemědělce, respektive pro plodiny, které pěstují.

Minulý týden shodou okolností psala agentura APA o změnách, které zažívají italští zemědělci. Sklizeň vinné révy se posunula v čase o měsíc dřív. V místech, kde předtím pěstovali obilí, se najednou začalo dařit mangu nebo banánům. Naopak tradiční plodiny jako pšenice nebo zelenina se musí přesunovat dál na sever.

Klíčovou technologií pro zemědělství tak v budoucnu bude šlechtění a genetická úprava plodin tak, aby vydržely i nové, méně příznivé podmínky.

Jedním z příkladů je potravina nepostradatelná pro miliardy lidí: rýže. Nepříznivé klimatické podmínky ošklivě poznamenaly úrody v mnoha zemích s dlouholetou tradicí jejího pěstování, a tak Mezinárodní výzkumný institut pro rýži začal razit technologii známou jako molekulární šlechtění. Díky ní se snaží vyvinout nové odrůdy, které budou odolné nejen v sušších podmínkách, ale ustojí také například záplavy nebo znečištění půdy.

Díky této metodě jsou zemědělci v Indii, na Filipínách nebo v Nepálu schopní vyprodukovat podstatně vyšší úrodu navzdory zhoršujícím se klimatickým podmínkám. Zmiňovaný institut tvrdí, že díky inovacím vzrostl výnos o 0,8 až 1,2 tuny na hektar i v sušších podmínkách. Větší úrodu hlásí díky vyšlechtěným odrůdám také v místech záplav. Zatímco původní rostliny by povodně zničily, nyní zemědělci oznamují až o tři tuny na hektar vyšší výnos po zatopení polí až na dva týdny.

Ve Spojených státech zase vědci z Výzkumné zemědělské služby tamního ministerstva zemědělství šlechtí nové odrůdy pšenice. Ty mají být kromě sucha odolnější také třeba vůči zvýšené koncentraci oxidu uhličitého v atmosféře a vůči škůdcům. V USA kromě toho naplno běží i vývoj plodin upravených pro nové klimatické podmínky díky změnám jejich DNA.

Velkou budoucnost předpovídají vědci zabývající se zemědělstvím také v oblasti „indoor“ pěstování. Nedostatek vody k závlaze a nepříznivé vnější klima přinutí zemědělce přesouvat část plodin do skleníků, kde je budou pěstovat s pomocí pokročilých hydroponických technologií nebo robotů.

Kdo uteče, vyhraje

Během letošního léta prakticky neuběhl den, aniž by média informovala o extrémních přírodních jevech – od rozsáhlých lesních požárů až po bleskové masivní povodně. Ačkoli se tyto živelní katastrofy děly od nepaměti, jejich rozsah byl na mnoha místech nevídaný. Schopnost čelit živlům zároveň bude zjevně jednou z největších budoucích výzev.

Jistě lze namítnout, že předcházení povodním nebo požárům je těžké, ne-li nemožné. Vědci se tak při vývoji technologií zaměřují spíš na omezení jejich následků – například počtu obětí. Hlavní směr, kterým se ubírají, je v předpovědích a systémech včasného varování před katastrofami.

A jaké jsou hlavní zbraně lidstva? Kromě pozorování s pomocí dronů nebo satelitů jde také o zapojení umělé inteligence, která bude umět zpracovávat velká množství dat, z nich analyzovat rizika a pak před nimi varovat obyvatele ohrožených oblastí – opět s pomocí technologií, například speciálních mobilních aplikací.

Inovace, které by dokázaly předejít povodni nebo extrémním bouřkám, v dohledné době nevzniknou. I tak ale technologie mohou zabránit katastrofám v podobě lidských obětí. Stačí si představit, čemu mohl systém včasného varování předejít třeba na Havaji, kde si masivní požár ve městě Lahaina vyžádal na stovku obětí, které se kvůli nedostatku informací nestihly včas evakuovat.