Wokół tzw. smug kondensacyjnych narosło wiele mitów. Pierwszy – powstały jeszcze w latach 90. – mówił o tym, że smugi na niebie są tak naprawdę śladem chemicznych oprysków i zawierają szkodliwe dla ludzi patogeny. Powstało nawet specjalne słowo opisujące to rzekome zjawisko: chemtrails – od słów “chemical trails” (smugi chemiczne) i contrails (“condensation trails”), czyli smugi kondensacyjne.
Marcin Pietrzak, Dyrektor Inżynierii i Technologii MTU Aero Engines Polska: To oczywiście śmieszna teoria, niemająca potwierdzenia w badaniach naukowych i nawet ekonomicznie mało logiczna. Żeby coś rozpylać na tak dużą skalę, z tak dużych wysokości. Komu, by to się opłacało?
Czemu zatem mówi się, że smugi kondensacyjne wpływają na zanieczyszczenie atmosfery?
Temat smug kondensacyjnych budzi wiele kontrowersji, zwłaszcza w kontekście zanieczyszczenia atmosfery. Warto zaznaczyć, że smugi te nie są bezpośrednią przyczyną zanieczyszczeń powietrza. Szkodliwe substancje, takie jak tlenki azotu, dwutlenek węgla, związki siarki czy sadza, dostają się do atmosfery w wyniku spalania paliwa w silnikach lotniczych, niezależnie od tego, czy smugi kondensacyjne powstaną, czy nie. Są one efektem ubocznym tego procesu. Jednak w kontekście ocieplenia klimatu smugi kondensacyjne rzeczywiście mają negatywny wpływ. Powodują one powstawanie chmur typu cirrus, które jednocześnie odbijają światło słoneczne z powrotem w kosmos (efekt chłodzący), ale i zatrzymują emitowane przez powierzchnie Ziemi promieniowanie podczerwone (uwalniane ciepło). Drugi z wymienionych efektów jest silniejszy, co w efekcie prowadzi do ocieplania klimatu.
Czyli można powiedzieć, że smugi działają tak jak inne chmury, np. cirrusy?
Tak, są do nich nawet nieco podobne, co niejednokrotnie widzimy na niebie, gdy zaczynają się rozchodzić. Mamy wówczas problem z odróżnieniem – czy są to jeszcze smugi od samolotu, który w danym miejscu przeleciał, czy już chmury.
Czy to oznacza, że smugi kondensacyjne, choć z pozoru neutralne, stają się wyzwaniem w kontekście globalnego ocieplenia?
Owszem. Smugi kondensacyjne, zwłaszcza te długotrwałe przyczyniają się do ocieplania klimatu i zjawisko to zostało potwierdzone naukowo. Zważywszy na fakt, iż do 2042 roku przewiduje się podwojenie obecnej floty lotniczej, trzeba się liczyć nawet z trzykrotnym ocieplającym wpływie smug kondensacyjnych i powstających z nich chmur. Z tego właśnie powodu zjawisko to stanowią wyzwanie, z którym lotnictwo już się mierzy i będzie musiało się mierzyć w kontekście jego wpływu na środowisko.
Czyli jak rozumiem, warto podkreślić, że za sprawą samych smug kondensacyjnych nie pojawia się w atmosferze więcej szkodliwych substancji.
Nie. Choć prawdą jest, że związki powstające w wyniku spalania są potrzebne do tego, żeby para wodna miała się na czym skondensować. Ale to w żaden sposób nie wpływa to na ilość szkodliwych związków w powietrzu. Niestety, ale silniki lotnicze w wyniku pracy nadal emitują CO2, NOx i inne substancje mające wpływ na atmosferę i klimat, niezależnie od tego czy smugi powstaną, czy nie. Smugi są po prostu efektem przelotu samolotu na konkretnej wysokości w konkretnych warunkach atmosferycznych.
W jakich zatem warunkach powstaje smuga?
Pojawia się za samolotami odrzutowymi lecącymi w górnej troposferze i dolnej stratosferze, zazwyczaj na wysokości między 8 a 15 km nad ziemią. A zatem tylko na konkretnych wysokościach, w konkretnych warunkach atmosferycznych. Smugi wymagają wysokiej wilgotności powietrza w otoczeniu lecącego samolotu i temperatury obniżonej do -40 stopni Celsjusza. Takie właśnie warunki sprzyjają kondensacji pary wodnej. Smugi kondensacyjne mogą powstać również na niższych wysokościach, o ile powietrze jest odpowiednio zimne i wilgotne, również za samolotami o napędzie śmigłowym (w tym napędzanych silnikami tłokowymi).
To żeby smugi nie powstawały, lepiej byłoby nie latać w warunkach atmosferycznych, w których powstają.
Teoretycznie. Można byłoby przecież analizować warunki klimatyczne, sprawdzać, w jakim obszarze smugi będą powstawać. Ale wyobraźmy sobie taką sytuację, że każda linia lotnicza musi planować przelot z punktu A do punktu B slalomem tylko po to, żeby uniknąć powstawania smug kondensacyjnych. To nonsens. Nie możemy też dowolnie zmienić pułapu lotu, bo samoloty na określonych wysokościach latają z powodów ekonomicznych. Na określonych wysokościach mamy bowiem odpowiedni balans pomiędzy siłami oporu, a ilością spalanego paliwa i wydajnością silnika lotniczego. Niżej, gęstość powietrza będzie większa, a więc i opór powietrza będzie większy. To oznacza, że samoloty będą spalać więcej paliwa. A tego przecież — myśląc o klimacie — też nie chcemy.
Czytaj też: Produkują paliwo lotnicze z… dwutlenku węgla. Na razie 100 litrów dziennie
To co może zrobić przemysł lotniczy, żeby smugi nie powstawały?
Zmienić kompletnie źródło zasilania. Gdybyśmy zmienili silniki na elektryczne np. wykorzystujące ogniwa paliwowe do generowania prądu, sytuacja uległaby zmianie. Wykorzystanie wodoru jako paliwa np. w rozwijanej przez MTU Aero Engines technologii Flying Fuel Cell skutkować będzie emisją jedynie pary wodnej. W połączeniu z optymalizacją pułapu lotu możemy kompletnie uniknąć zjawiska tworzenia się smug kondensacyjnych. Są też inne pomysły — przemysł lotniczy skłania się coraz bardziej ku paliwom syntetycznym, wraz, z których wykorzystaniem obniżyć możemy emisję związków, które tworzą tzw. jądra kondensacji. Kolejnym rozwiązaniem jest też wdrożenie nowoczesnych systemów odzyskiwania ciepła ze spalin i tym samym zmniejszenie różnicy temperatur pomiędzy otoczeniem a samymi gazami wylotowymi. Gdyby tę różnicę sprowadzić do zera to smugi nie miałby szans powstać.
Czy to w ogóle jest możliwe?
Dziś nikt w sklepie nie chce nam sprzedać żarówki tradycyjnej z włóknem wolframowym. Kupujemy LED-y. Dlaczego? Czy to tylko moda? Otóż nie – większość energii elektrycznej w żarówkach starego typu była przetwarzana nie na światło, a tracona w postaci ciepła – to nieefektywne. W LED-ach jest inaczej. O to samo chodzi w zmianach w konstrukcji silników – sprawić, aby służyły głównie do napędzania samolotów przy możliwie niskiej emisji i stratach energii. Czy to się szybko wydarzy? Trudno powiedzieć, ale prace inżynierskie trwają we wszystkich aspektach, o których tu wspomniałem.