A co jeśli drewno wcale nie jest „naturalną substancją” i jest raczej rodzajem „tworzywa sztucznego”? Może rzeczywiście powinniśmy patrzeć na drewno jak na rezultat zielonego wyścigu zbrojeń, który rośliny toczą od milionów lat? Czego możemy się nauczyć przy okazji o prawie ochrony środowiska?
Zacznijmy jednak od początku, czyli od tego, jak powstało drewno… Otóż drewno powstało w wyniku eksperymentów z tworzywami sztucznymi. Poważnie! Rośliny wymyśliły drewno jakieś 450 milionów lat temu, bo potrzebowały lekkiego i niedrogiego materiału. I jeszcze przy okazji materiał ten powinien być odporny na atak mikroorganizmów. O szczegółach możesz przeczytać tutaj.
Żeby była jasność, drewno to był jeden z najbardziej szokujących i innowacyjny wynalazków. Był nawet taki czas, że gdy jakaś roślina obumarła, to jej resztki można było znaleźć wszędzie podobnie jak dzisiejsze słomki, torebki-jednorazówki i plastikowe butelki, bo przyroda nie zdążyła jeszcze opracować dość skutecznego patentu na biodegradację tych nowych lub znacząco ulepszonych substancji.
Nawet dziś, po setkach milionów lat, zdarzenia te odbijają się głębokim echem – to z tamtych czasów pochodzą przecież pokłady węgla, z jakich znany jest np. nasz Śląsk. Wtedy też zaczął się „zielony wyścig zbrojeń”, który dziś wpływa na globalny cykl CO2.
Lignina w roli bohatera
Tamten czas – te odległe 450 milionów lat – to okres, gdy rośliny wpadły na szalony pomysł: kolonizacja lądu. Przedtem życie kwitło głównie w wodach i musiało się tam robić bardzo ciasno. Ląd oferował wiele wolnej przestrzeni tym, którzy odważą się nań wyjść. Nic dziwnego, że w końcu znaleźli się śmiałkowie.
Jednak, żeby osiągnąć sukces, trzeba rozwiązać wiele problemów, m.in. trzeba przeciwstawić się sile ciążenia i utrzymać łodygę w pionie, a to wymaga zbudowania sztywnych, wytrzymałych tkanek.
Dla roślin to była kompletna nowość, bo wcześniejszy rozwój w wodzie przyzwyczaił je, że wystarczy „unosić się na fali”, czyli po prostu to woda robiła robotę i dźwigała wiotkie roślinki.
Po wyjściu na ląd ten trik już nie działa – tu potrzebna jest wytrzymała, lekka i łatwa w budowie konstrukcja. I tak na scenę wszedł niedoceniany bohater życia na lądzie – lignina.
Substancja ta odpowiada za twardość, wytrzymałość i elastyczność drewna. Choć pierwsze rośliny nie były jeszcze drzewami, jakie znamy dziś, to szybko zaczęły korzystać z dobrodziejstw ligniny.
Życie zaczęło piąć się coraz wyżej ku słońcu i tak powoli Ziemia zaczęła stawać się zieloną planetą.
Trochę jak plastik
Pojawienie się ligniny to była istotna zmiana reguł gry. Musimy zrozumieć, że rośliny od zawsze toczyły (i toczą do dziś) niewidzialną i niebezpieczną grę z bakteriami, grzybami i innymi mikroorganizmami.
Z jednej strony ta gra to wzajemne wsparcie (pamiętasz np. zjawisko mikoryzy, gdzie drzewa i grzyby współpracują ze sobą i dzielą substancjami odżywczymi? Z drugiej – walka z niewidzialnym wrogiem.
Przecież mikroorganizmy chętnie posilą się tkankami roślinnymi, zabijając je przy okazji. Lignina pozwoliła roślinom uzyskać przewagę. Warto pamiętać, że dla mikroorganizmów lignina jest trochę jak plastik – bardzo trudno im ją rozłożyć i się przez nią przedostać, więc tworzy dodatkową barierę ochronną dla roślin.
„Naturalne tworzywo sztuczne”
Są dowody na to, że początkowo lignina rzeczywiście była czymś tak trudno rozkładalnym, że porównanie z plastikiem jest jak najbardziej uzasadnione.
Mówi się, że przez pierwsze kilkadziesiąt milionów lat (sic!) rośliny miały high-life, bo rozkład ligniny to był proces, jaki jeszcze mało który organizm umiał przeprowadzić.
Wyobraź sobie świat wyglądający jak gigantyczne składowisko odpadów biodegradowalnych, które kumulują się warstwa-po-warstwie i nie ma jak się ich pozbyć.
Ponieważ biomasa roślinna powstaje z CO2, a odpadem z jej produkcji jest tlen, to w tamtym okresie Ziemia osiągnęła rekordowo niskie stężenie CO2 i rekordowo wysokie stężenie tlenu.
Z czasem duża część nagromadzonej wtedy biomasy zamieniła się w węgiel jakim (nie)palimy dziś. To był jednak jednorazowy strzał i ta historia już nigdy nie powtórzyła się na tak dużą skalę.
Była zabawa, ale potem wjechały grzyby
Nikt nie wie dokładnie kiedy, ale wiadomo, że w końcu wyspecjalizowane mikroorganizmy (głównie niektóre grzyby) nauczyły się bardzo skutecznie rozkładać ligninę. Tak skończyła się możliwość kumulacji obumarłej biomasy w nieskończoność i zaczął się recykling biologiczny na skalę planetarną – od tamtej pory zachodzi prawidłowość, że jeśli roślina obumiera, to wkrótce biomasa na powrót zamienia się w CO2.
Co ciekawe, choć minęły setki milionów lat (sic!), to w zasadzie nadal tylko bardzo wąska grupa wyspecjalizowanych grzybów potrafi szybko i skutecznie rozkładać ligninę. Dla reszty organizmów ten związek to nadal po prostu „plastik”, który nie daje się łatwo lub wcale rozłożyć. Na szczęście (lub nieszczęście) grzyby rozkładające ligninę są wszędobylskie i groźba ponownego „zalania planety drewnem” jest już nierealna.
Pociąg biomasowo-węglowy już dawno odjechał?
Obecnie, gdy np. w lesie umiera drzewo, to praktycznie cała zawarta w nim biomasa (w tym lignina) zamienia się na powrót w CO2. Zależnie od warunków klimatycznych proces ten trwa kilka – kilkadziesiąt lat (ale nie milionów lat) i przytłaczająca większość węgla szybciej niż później wraca do atmosfery.
Tylko bardzo niewielka część węgla zostanie na stałe w środowisku w postaci tzw. próchnicy glebowej. Powstająca tu emisja CO2 to wyjątkowo nie jest wina człowieka i winić za to należy mikroorganizmy – przede wszystkim grzyby.
Jeśli przypomnisz sobie, że ostatnio coraz częściej „twardogłowi leśnicy” kłócą się z „postępowymi ekologami” i nie wiesz, o co tak naprawdę chodzi, to chodzi m.in. o to, co robić z biomasą, jaką las wytwarza.
Z jednej strony ekolodzy chcą, by martwe drewno zostawiać w lesie w imię walki o zatrzymanie nadmiaru CO2, ale leśnicy przypominają, że ten pomysł jest spóźniony o kilkaset milionów lat – przecież pozostawiony w biomasie węgiel mikroorganizmy wkrótce zamienią w CO2.
Komu wolno puszczać CO2?
Węgiel z biomasy zostawionej samej sobie praktycznie w całości zamienia się w CO2 i to w sposób całkowicie naturalny. Jakie to ma znaczenie dla gospodarki i klimatu?
Dla jasności: nie wiem, czy zachęcałbym polityków do wycinana lasów i palenia wartościowym drewnem, ale palenie biomasą odpadową, która powstaje przy pielęgnacji i pozyskaniu drewna (kora, gałęzie, uszkodzone i próchniejące pnie itd.) to inna para kaloszy.
Skoro już raz pozwoliliśmy leśnikowi wjechać do lasu ciężkim sprzętem, to zmniejszmy puste przebiegi i zabierzmy odpad, jaki można z powodzeniem wykorzystać w energetyce.
I koniecznie posadźmy las od nowa na tym samym miejscu (co zresztą i tak leśnicy robią od dawna).
Okrutne dla przyrody? Niech pierwszy rzuci kamieniem, kto nie ma drewnianych mebli ani nie śpi w ogrzewanym domu (tak, wiem… pompy ciepła i OZE. Tylko pamiętaj, proszę, że energia do produkcji i transportu tych urządzeń nadal pochodzi głównie z węgla, gazu lub ropy).
Zielony chaos, czyli dlaczego drewno jest tak odporne
Lignina mimo wszystko zalicza się do bardzo odpornych substancji. Swoją odporność zawdzięcza m.in. koszmarnie skomplikowanej strukturze (dla chętnych i odważnych wzór można podejrzeć tu), a do tego jest jak płatki śniegu – nie znajdziesz dwóch cząsteczek o tym samym wyglądzie.
Roślina celowo tworzy bardzo nieregularne i chaotyczne układy, bo to dzięki nim całość skutecznie broni się przed atakiem mikroorganizmów.
Między rośliną a grzybami trwa zatem wyścig zbrojeń i wygląda to mniej więcej tak: mikroorganizmy rozkładają biomasę za pomocą enzymów i robią to dobrze… ale pod warunkiem, że są dobrze dopasowane do substancji, jaka mają rozkładać. Roślina o tym wie, i dlatego komplikuje strukturę ligniny na bieżąco, a grzyby się w tym gubią.
To trochę jak z odkręcaniem śrub za pomocą klucza – różne rodzaje śrub, różne rozmiary… Do tego często śruby znajdują się w trudno dostępnych miejscach. Jeśli mechanik przygotuje się do odkręcania jakiegoś zestawu śrub, to zmiana nawet jednej śrubki może zepsuć cały dzień pracy. Podobnie jest z grzybami, enzymami i ligniną.
Ponieważ każda komórka w obrębie jednej rośliny może wytwarzać ligninę o nieco innej strukturze, to grzyby mają z tym poważny ból głowy. Co więcej, czas działa na niekorzyść grzybów.
Pewnie pamiętasz z biologii, że enzymy to rodzaje białek, a białka mają źródło w kodzie DNA. Żeby pozyskać ulepszony enzym dedykowany do nowych zadań, trzeba najpierw zmienić DNA… Z kolei ten proces nazywa się „ewolucja” i jest potwornie, obrzydliwie długotrwały. Toteż zanim biedny grzybek uzyska nowy enzym do „pracy w warsztacie”, roślina już dawno zdąży pozmieniać śrubki. I tak niezmiennie od setek milionów lat pełza sobie ten zielony wyścig zbrojeń między roślinami a grzybami.
Less is more
Dobra, co to całe drewno ma w ogóle wspólnego z ochroną środowiska, odpadami czy klimatem (poza jakimś wywodem o CO2)?
Odpowiadam krótko: rozwiązanie złożonych problemów wymaga stabilnych reguł gry. Nie ma znaczenia czy problem, o którym mówimy to rozkład ligniny czy np. skuteczna selektywna zbiórka i recykling tworzyw sztucznych (tych prawdziwych, jak słomki, torebki itd.).
Jeśli śledzisz prawo dot. odpadów i ochrony środowiska, to wiesz, że zmienia się często i znacznie, a zdaniem wielu zbyt często i zbyt znacznie. Inwestorzy, samorządy i sami mieszkańcy utyskują, że nie wiadomo, jak mają postępować, bo częste zmiany reguł czynią kompletnie przestarzałymi nawet najnowocześniejsze plany i inwestycje.
Nowe rozporządzenie ogłasza się łatwo… ale przygotowanie firmy czy lokalnej społeczności do grania wg. nowych reguł trwa i to czasem wiele lat. Dlatego skutki zbyt częstych zmian bywają zgubne.
Stąd krótki apel: zmieniajmy reguły gry jak najmniej. Less is more.
Co by było, gdybyśmy któregoś dnia obudzili się w kraju, w którym jest normalne, że każdy przepis wchodzi w życie z rocznym, 3-letnim a może 5-letnim vacatio legis tak, żeby „warsztat” zdążył spokojnie przystosować się do nowych „śrubek”?
inż. Jan Kolbusz – Główny Technolog, Szef Sprzedaży Mikrobiotech, Członek Rady Naukowej Instytutu Technologii Mikrobiologicznych w Turku. Inżynier środowiska, specjalizuje się w innowacyjnych metodach przetwarzania odpadów o charakterze biodegradowalnym, zwolennik gospodarki bezodpadowej i biologicznych metod przetwarzania odpadów.
Ukończył inżynierię środowiska na SGGW w Warszawie oraz studia magisterskie (Master of Science) na University of Missouri, Columbia.
W Mikrobiotech przygotowuje audyt dla klienta wraz z propozycją rozwiązań. Nadzoruje proces wprowadzania technologicznych rozwiązań optymalizujących zarządzanie odpadami. Pomaga także organizować dystrybucję produktu do odbiorców.
