Yli 75 vuotta myöhemmin, pilvinsiementäminen on edelleen kiistanalainen – Voiko se auttaa maailman saastuneimpia kaupunkeja?

Pilvinsiementäminen on kiistanalainen aihe. Vaikka sen puolustajat viittaavat tutkimuksiin, jotka osoittavat 10-15% kasvun sademäärässä, ne, jotka sitä vastustavat, tuovat esiin siihen liittyviä vaaroja, kuten vaaran turvallisuudellemme ja ympäristöllemme. Keskustelun ytimeen pääseminen vaatii ilmiön tarkkaa tutkimista. Vasta silloin voimme tehdä perustellun arvion. 

Mitä pilvinsiementäminen on?

Desert Research Institute, maailmanlaajuisesti tunnettu perus- ja soveltavan ympäristötutkimuksen johtaja, määrittelee pilvinsiementämisen seuraavasti:

“Säänmuokkaustekniikka, joka parantaa pilven kykyä tuottaa sadetta tai lunta lisäämällä pieniä jääytimiä tiettyihin alijäähtymispilviin.”

Pilvet koostuvat pienistä vesipisaroista tai jääkiteistä. Nämä pisarat tai kiteet muodostuvat, kun ilmakehän vesihöyry jäähtyy ja tiivistyy. Pöly- tai suolahiukkanen, joka satunnaisesti leijuu ilmakehässä ja jonka ympärille kiteet muodostuvat, on jääytimenä toimiva hiukkanen. 

Nämä juuri jääytimet johdetaan taivaaseen pilvinsiementämisen aikana. Ne auttavat lumihiutaleiden muodostumista tarjoamalla pohjan. Lopulta nämä lumihiutaleet laskeutuvat pilvistä maahan. 

Pilvinsiementämistekniikat 

Pilvinsiementäminen tapahtuu kahden laajan tekniikan kautta. Ensimmäinen on hygroskooppinen lämpimille pilville, ja toinen on glaciogeeninen ylijäähtyneille pilville. Lämpimien pilvien siementämisessä voi olla kaksi reittiä:

(i) Vesipisara‑tekniikka (ii) tavallinen suolatekniikka.

The seeding of cold clouds can be achieved by dry ice seeding and silver iodide seeding.

Lämpimän pilven siementäminen: Vesipisara‑tekniikka

Tämä tekniikka toimii koagulaatioperiaatteella. Tavoitteena on tuoda merkittäviä vesipisaroita tai hygroskooppisia hiukkasia lämpimiin pilviin. Yleensä tämä tarkoittaa vesipisaroiden levittämistä, joiden koko on noin 25 mm, lentokoneesta. Tämän prosessin sovellusmäärä on noin 30 gallonaa per siementämistapahtuma, kohdistuen lämpimiin pilvimaisemiin. 

Lämpimän pilven siementäminen: Tavallinen suolatekniikka

Tavallista suolaa käytetään tässä prosessissa yleisenä siementämismateriaalina 10 %:n liuoksena tai kiinteänä. Käytännön sovelluksissa suolaa käytetään suola‑ ja saippuamaisena seoksena. Tämän seoksen levittämistä helpottavat työkalut, kuten paineensuihkut, ilmakompressorit tai maassa sijaitsevat generaattorit. 

Toinen tapa toteuttaa tämä prosessi on ilmapallopurske‑tekniikka, jossa ruuti ja natriumkloridi asetetaan räjähtämään lähellä pilven pohjaa suolahiukkasten levittämiseksi. 

Kylmän pilven siementäminen: Kuivajää‑tekniikka

Kuivajää on pelkkää kiinteää hiilidioksidia. Se pitää -80 °C:n lämpötilan ja on tässä lämpötilassa haihtuva, mutta ei sula. Koska se on raskas, se putoaa nopeasti pilven yläosasta. 

Kylmän pilven siementämisprosessi toteutetaan lentokoneilla, jotka lentävät pilven yläpuolella vapauttaen kuivajääpalloja, joiden koko on 0,5–1,0 cm, tasaisessa virtauksessa. Kun nämä jääpallot putoavat pilven läpi, ne muodostavat kerroksen jääkiteitä. Tämän muodostumisen seurauksena sadepisarat putoavat näistä jääkiteistä. 

Kylmän pilven siementäminen: Hopeaiodidi‑tekniikka

Tämä tekniikka hyödyntää hienoja hopeaiodidi‑kiteitä, jotka tuotetaan savuna. Nämä kiteet, jotka pitävät -5 °C:n lämpötilan, toimivat jäämuodostuksen ytiminä. 

Maassa sijaitsevista generaattoreista vapautetut nämä hienot hiukkaset leviävät ilmavirtauksissa. Kuitenkin tämän tekniikan kannattajat katsovat, että kylmien pilvien siementämisen sopiva menettely olisi vapauttaa hopeaiodidisavu ylijäähtyneisiin pilviin lentokoneesta. Tämä tekniikka on tehokkaampi kuin kuivajää‑tekniikka, koska hopeaiodidin tarve on paljon pienempi. 

Nämä pilvinsiementämistekniikat ovat kehittyneet vuosien varrella. Kuitenkin ensimmäinen pilvinsiementäyskokeilu on yli 75 vuotta vanha. 

Lyhyt historia pilvinsiementämisestä

Amerikkalainen kemisti ja meteorologi Vincent J. Schaefer suoritti ensimmäisen pilvinsiementäyskokeen vuonna 1946. Tässä merkittävässä kokeessa Schaefer pudotti kuusi paunaa murskattua kuivajäätä pilveen Adirondack-vuoristossa New Yorkissa.

Vuosi myöhemmin, vuonna 1947, Project Cirrus syntyi yhteistyönä GE:n ja Yhdysvaltain armeijan välillä, ja se oli tiedeens ensimmäinen yritys muokata hurrikaania. Projekti pudotti lähes 200 paunaa kuivajäätä sykloniin, joka iski ja kulki Floridan rannikolla. 

Seuraava tapahtui 1960‑luvun alussa, nimeltään Project Skywater, sarja pilvinsiementäyskokeita, joita rahoitti Bureau of Reclamation. Tavoitteena oli lisätä vesivaroja Yhdysvaltojen länsiosassa. 

Australiassa Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO) toteutti merkittäviä pilvinsiementäyskokeita vuosina 1947–1960‑luvun alussa. Näissä kokeissa tutkijat pudottivat kuivajäätä kumuluspilvien huipuille, käyttivät sekä maassa että ilmassa toimivia hopeaiodidi‑generaattoreita ym. 

Yhdysvaltain armeija toteutti lisää pilvinsiementäyskokeita 1960‑luvun lopulla ja 1970‑luvun alussa. Tavoitteena oli käyttää säänmuokkausta sodankäynnin aseena. Armeija suunnitteli Operation Popeye -operaation tuottaakseen riittävästi sadetta häiritäkseen vihollisen huoltoreittejä Vietnamissa. Tällaiset sotilaalliset toimet pysäytettiin vuonna 1977, kun kansainvälinen sopimus kielsi säänmuokkauksen käytön sotilaallisissa tarkoituksissa. 

Tutkimus ei kuitenkaan pysähtynyt. Sitä on otettu käyttöön ja kokeiltu monissa muodoissa lähes kaikilla mantereilla ympäri maailmaa. 

Vasta marraskuun lopussa 2023 Delhin, Intian hallitus päätti toteuttaa pilvinsiementämisen aiheuttamaa keinotekoista sadetta taistellakseen pääkaupungin ilman saastumista vastaan. Suunnitelmana oli suihkuttaa pilviin seos kaliumjodidia, hopeaiodidia ja kuivajäätä lentokoneiden avulla. 

Siviili-ilmailun pääosasto hyväksyi lentokoneet ja raketit tähän erityistarkoitukseen. Hyväksynnän jälkeen valittiin kuusipaikkainen Cessna-lentokone lentämään Delhin taivaalle, jonka tehtävänä oli tuoda mainitut kemikaalit pilviin. 

Kuitenkin mukaan Jai Dhar Gupta, puhtaan ilman aktivisti ja Wharton Schoolin alumnus, jolla on myös ympäristötieteen tutkinto Pennsylvanian yliopistosta:

“Pilvinsiementäminen on savuverhoinen taktiikka eikä sillä ole järkeä. Sateen jälkeen, kun ilman kosteus kasvaa, saasteet lisääntyvät, koska kaikki [polttoaine, biomassa jne.] vapauttavat enemmän saasteita.” 

Ja tämän pilvinsiementämisen skeptisyyden myötä on tarpeen punnita sen hyödyt ja haitat. 

Pilvinsiementämisen hyödyt

Pilvinsiementämisen ensisijainen globaali tarkoitus on lisätä talvisadetta ja vuoristojen lumikerrosta, jolloin täydentyy luonnollinen vesivaranto, joka on saatavilla lähialueiden yhteisöille. 

Tämän lähestymistavan tehokkuuden arvioimiseksi tutkijat ovat toteuttaneet useita tutkimuksia pilvinsiementämisen vaikutuksista. Vaikka eri projektit antavat erilaisia tuloksia, on lukuisia merkittäviä onnistumisia. Esimerkiksi pitkän aikavälin pilvinsiementäminen Nevadan vuoristossa ja muilla maailman alueilla on osoittanut kohdealueiden kokonaislumikerroksen kasvaneen 10 % tai enemmän vuodessa. 

Desert Research Institute suunnitteli viiden vuoden pilvinsiementäminen Snowy Mountains -alueella Uudessa Etelä-Walesissa, Australiassa. Tuloksena oli 14 %:n lisäys lumisateessa projektialueella. 

Toinen Wyomingissa toteutettu pilvinsiementäminen kesti kymmenen vuotta. Se tapahtui Snowy Range- ja Sierra Madre -alueilla. 

Wyoming Water Development Officen esittämän datan mukaan kokeilu osoitti tuloksia lisäämällä lumikerrosta talvisateista viidestä kahteentoista prosenttiin. Toinen korkean ilmanalan, generaattorilla toteutettu pilvinsiementäminen osoitti lumisateen kasvaneen jopa 15 %:lla Western Montanan Bridger-alueella. 

Näistä menestyksistä huolimatta pilvinsiementäminen on kohdannut runsaasti kiistoja. 

Miksi pilvinsiementäminen on kiistanalainen?

Saastumisen riski

Pilvinsiementämiseen liittyy saastumisen riski, joka voi johtua hopeaiodidin ja muiden kemikaalien väärästä käsittelystä. Ne voivat laukaista ketjureaktion ympäristön saastumisesta, jonka haitalliset seuraukset vaikuttavat ekosysteemiimme ja terveyteemme. Näiden riskien lieventäminen vaatii strategisia ja rakenteellisia toimia, jotka usein ovat taloudellisesti kestämättömiä. 

Riskin uudelleenjakaminen eikä poistaminen 

Pilvinsiementäminen tarkoittaa usein sateen siirtämistä paikasta toiseen. Se tiivistää jo pilvimuodostelmissa olevan veden. Tämä voi siis aiheuttaa sateen puutetta tai kuivuuden yhdessä alueessa, kun taas toisaalla syntyy ulkoisesti tuotettua sadetta. Se voi myös muuttua poliittiseksi välineeksi, jolla riistetään tiettyjen alueiden vettä tai vaaditaan enemmän vettä kuin alue tarvitsee. 

Ekologiset ja ympäristöriskit

Hopeaiodidin aiheuttama bioakkumulaatio voi olla potentiaalisesti haitallista vesielämälle. Se voi myös johtaa kaupunkien tulviin. 

Politiikan puutteellisuus

Tiedeyhteisö uskoo, että riittämätön politiikka voi tehdä pilvinsiementämisestä haitallista. Tämä huoli koskee erityisesti tilanteita, joissa pilvinsiementäminen suunnitellaan useille viereisille alueille; tällöin se on toteutettava huolellisesti suunnitellun aikataulun mukaisesti. Riskien lieventämiseksi tulisi asettaa rajoituksia sille, milloin se voidaan toteuttaa, jotta tulvariskiä ei synny. 

Todistettavien tulosten puute 

Vaikka pilvinsiementämistä on käytetty yli 75 vuotta, siitä puuttuu riittävästi empiiristä näyttöä, erityisesti verrattuna muiden geoinsinööritekniikoiden tutkimusmäärään ja -laajuuteen, jotka liittyvät aurinkoenergiaan tai hiilen poistoon. 

Kaiken kaikkiaan on tarpeen tutkia sitä kokonaisvaltaisesti. Tutkimusten on mentävä pidemmälle kuin pelkän tehokkuuden arvioimiseen, tarkastelemalla paitsi välittömiä vaikutuksia myös sitä, mitä pilvinsiementäminen voi merkitä naapurialueille, niiden ekologiassa, biologisessa monimuotoisuudessa ja muussa. 

Riippumatta kiistoista ja skeptisyydestä, yksi pilvinsiementämisen tärkeimmistä tarkoituksista on aiheuttaa sade, joka puhdistaa maapallon saasteista, sumusta ja muusta. On kaupallisia yrityksiä, jotka ovat ottaneet tehtäväkseen puhdistaa maapallon näistä vaivoista. 

Klikkaa saadaksesi listan viidestä parhaasta hiilen talteenotto-osakkeesta sijoitettavaksi. 

Yritykset, joilla on testatut ratkaisut saastumisen torjumiseksi

#1. Tetra Tech

Tetra Tech tarjoaa ratkaisuja monimutkaisiin ympäristöhaasteisiin, mukaan lukien ilmanlaadun parantamiseen, melusaasteen torjuntaan, vesien laadun parantamiseen, kiinteän jätteen hallintaan ja muuta. Jos tarkastelemme sen ilmanlaadun ratkaisuja, ne sisältävät tietokonepohjaisia tietokantoja ja raportointiohjelmistoja, jotka auttavat asiakkaita täyttämään vaatimustenmukaisuuden tehokkaasti. Palveluihin kuuluu päästölähteiden inventaarioiden luominen, hajautusmallinnus, hallintateknologian kehyksen analyysi, ympäristö- ja päästötietojen seuranta ja raportointi sekä muuta.

Tilikaudella, joka päättyi 2. lokakuuta 2022, Tetra Tech ansaitsi vuosituloksen yli 3,5 miljardia Yhdysvaltain dollaria, mikä oli nousu vuoden 2021 yli 3,2 miljardia dollaria. Tilikaudella 2022 Tetra Tech raportoi nettotulokseksi yli 263 miljoonaa dollaria, mikä on nousu yli 232 miljoonaa dollaria vuonna 2021. Tetra Techin osakkeet rekisteröivät laimennettua osakekohtaisen tuloksen 4,86 USD vuonna 2022, verrattuna 4,26 USD vuoteen 2021.

#2. Arcadis

Arcadis on toinen globaali toimija, joka auttaa organisaatioita hallitsemaan paremmin ilman päästöjä ilmastonmuutoksen aikana, kun ilman saasteet ovat julkisessa keskustelussa keskeisiä. Se tukee asiakkaita toimimaan kestävien liiketoimintaperiaatteiden mukaisesti kaikissa toiminnoissaan ja tarjoaa kattavia teollisuuden hygienia- ja terveys‑ ja turvallisuuspalveluita OSHA‑vaatimusten täyttämiseksi teollisuuslaitoksissa.

Arcadis‑in vuotuisen integroidun raportin 2022 mukaan yritys ansaitsi yli 3 miljardia euroa liikevaihtoa vuonna 2022, operatiivisen EBITDA‑marginaalin (prosentteina liikevaihdosta) ollessa 9,8 % ja nettokäyttöpääoman tuoton 54 %. Yritys ansaitsi yli 2,5 miljardia euroa vuonna 2021, operatiivisen EBITDA‑marginaalin ollessa 9,6 %.

Pilvinsiementämisen tulevaisuuden tiekartta

Vaikka nämä suuryritykset jatkavat työtä saasteiden ja ympäristöriskien torjumiseksi, pilvinsiementäminen säilyy mahdollisuutena nousta ratkaisuksi maailman saastuneimpien kaupunkien auttamiseksi. Pilvinsiementäminen toteutetaan vähintään kahdeksassa Yhdysvaltojen länsiosan osavaltiossa. Nämä ovat suhteellisen pienimuotoisia toimintoja investointien suhteen. Esimerkiksi Ylä-Columbia-joen alueen pilvinsiementäminen maksaa noin 1,5 miljoonaa dollaria vuodessa.

Viralliset raportit myöntävät, että “erittäin vähän on dokumentoitu pienien siementämisen aiheuttamien sademäärän lisäysten ja kausittaisten virtaamisten vaikutusten määrittämisessä. Koska siementämisen vaikutuksia on ollut vaikea kvantifioida, näitä toissijaisia tutkimuksia voidaan pitää spekulatiivisina.”

Siksi on tarpeen tehdä lisää tutkimuksia, ennen kuin saamme selville pilvinsiementämisen todellisen tehokkuuden ratkaisuna saasteiden poistamiseen.