Jezera smrti: kdysi kvůli nim lidé umírali, dnes mají přinést blahobyt

V srpnu 1984 si někteří obyvatelé severovýchodní části Kamerunu mysleli, že přišel konec světa. A těžko se jim divit. Jednadvacátého dne toho měsíce totiž zcela náhle zemřelo v blízkosti tamního jezera Nyos 1 746 lidí, tisíce hospodářských zvířat a nejasný počet dalších tvorů.

Smrt byla rychlá, v některých případech lidé ani nestačili odložit, co měli v ruce, nebo vstát z postele. Nebyly na nich vidět v podstatě žádné stopy toho, co je zabilo. Vypadali, jako kdyby je přemohl neodolatelný spánek. Když druhý den ráno dorazili na místo lidé z okolí, oblast byla údajně naprosto nezvykle tichá. Byť na zemi ležela těla lidí i zvířat, nepoletovaly kolem žádné mouchy.

Co se stalo, se podařilo zjistit až zpětně. Nezemřeli totiž všichni svědci události. Smrt se úplně vyhnula sídlům a oblastem výše nad hladinou jezera, přežili i někteří lidé v zasažených oblastech.

Malá část zasažených totiž byla pouze v hlubokém bezvědomí, ze kterého se po více než 24 hodinách probrali jen proto, aby s úděsem zjistili, že jejich blízcí či známí jsou po smrti.

Někteří z nich podle svědků poté v této těžko představitelné situaci sami spáchali sebevraždu.

Rychle se ukázalo, že příčinu je zapotřebí hledat nejspíše v blízkém jezeře Nyos. Svědci popsali, že večer 21. srpna se z jeho směru ozval silný hluk. Z jezera se pak zvedl oblak bílého kouře a pěny.

Jedna svědkyně, která žila blízko jezera a přišla během katastrofy o zbytek rodiny, vzpomínala, že se zvedl silný vítr, který zasáhl její domek – a pak už si na nic nepamatuje. Probrala se až ráno.

Během několika dní se k Nyosu sjela řada vědců. Nejprve se domnívali, že dlouho spící sopka pod kráterem vybuchla a vypustila smrtící výpary. Postupně se však ukázalo, že vysvětlení je jiné. A že by se katastrofa mohla opakovat.

Následná měření totiž ukázala, že v hlubinách jezera Nyos se nachází velké množství – nejméně kilometry krychlové – rozpuštěného oxidu uhličitého. V srpnu před 35 lety se část plynu z vody uvolnila a zaplavila okolí. Protože je oxid uhličitý těžší než zbytek atmosféry, oblak se držel při zemi, dokud ho nerozptýlil vítr.

Nebyla to první událost svého druhu. K jiné takzvané limnické erupci došlo téměř přesně o dva roky dříve také v Kamerunu, v blízkosti jezera Monoun. I z něj se zvedl oblak v té době neznámého původu a složení, který za sebou nechal 34 mrtvých. Ale i proto, že škody na životech nebyly tak veliké, událost nevzbudila takovou pozornost.

V Kamerunu je řada oblastí s poměrně silnou vulkanickou činností. Nacházejí se tu místa, kde ze zemského pláště stoupají roztavené horniny, tedy magma. To proniká někdy až k povrchu, vytvoří sopku. Nyos a Monoun vznikly právě na sopkách. Jejich krátery vznikly, když stoupající magma narazilo na vrstvy horniny nasycené vodou. Prohlubně pak vyplnila.

I když se už magma nedostane až k povrchu, pod povrchem je stále rušno. V místě panují velké tlaky, které mimo jiné vedou k tomu, že z hornin k povrchu stoupá i v horninách jeden hojně zastoupený plyn: oxidu uhličitý.

V samotném Kamerunu, který leží v dosti aktivní oblasti, je známo více než sto míst, kde oxid uhličitý uniká ve velkém, ale ne nebezpečném množství ze země.

Důležité je, kam uniká. Pokud je to plyn na povrchu nebo i na dně mělké vodní plochy, nic se neděje. Může se shromáždit u dna, ale pokud není jezero hluboké, stačí silnější vítr, aby se vody promíchaly, a plyn se uvolní.

Nezbytnou podmínku pro vznik jezer nasycených plynem je tedy dostatečná hloubka (Nyos má maximálně cca 208 metrů, Monoun 210 metrů). Svrchní vrstvy vody fungují jako zátka a izolace v jednom: jejich váha udrží ve vodě rozpuštěné velké množství plynu. Brání i tomu, aby se voda v jezeře promíchala vlivem větru. Voda z hloubek se tak nemůže dostat blíže k povrchu, kde je tlak menší a plyn by se z ní uvolnil jako z otevřeného šampaňského.

Poslední důvod je pak čistě klimatický: vznik podobného jezera totiž vyžaduje celoročně velmi stálé teploty. Plyny mohou unikat i do hloubek jezer a přehrad v mírném klimatickém pásu. Ale jejich voda se v průběhu roku promíchává: každý podzim se hladina jezera ochladí, voda na povrchu tak zhoustne a klesne. Na plyn bohaté vody se dostanou blíže k povrchu a jezero „vydechne“.

V tropech se nic takového nestane, a plynu se tak u dna může shromáždit značné množství. Neznamená to nutně, že každé takové jezero musí vybuchnout. Plyny z vody unikají i tak, záleží jen na rozdílu mezi jeho „přítokem“ a „odtokem“. Systém může dosáhnout rovnovážného stavu, kdy se množství plynu ve vodě vlastně dlouhodobě nemění, a samo od sebe by tedy „explodovat“ nemělo.

Pokud ho k němu tedy něco nepošťouchne. V případě Nyosu v roce 1984 to podle nejrozšířenějšího odhadu mohl být sesuv půdy, který promíchal vodu jezera. Není to jisté, jde spíše o vysvětlení, které zbylo po vyloučení jiných možností. Nic totiž nenasvědčuje tomu, že by v místě došlo k zemětřesení či třeba k podvodní sopečné erupci.

Problém smrtících jezer má poměrně jednoduché řešení: plyn lze z jezer postupně vypustit. V podstatě spočívá v tom, že se voda z hlubin postupně vyvede k povrchu potrubím. Voda z hlubin se k povrchu dere z velké části sama a plyn se z vody samovolně uvolňuje.

Samozřejmě jsou tu možná rizika. Voda se musí do jezera vracet tak, aby se jeho rovnováha příliš nenarušila a nedošlo k jeho „překlopení“.

Nápad vznikl poměrně brzy po katastrofě, ale jeho realizace trvala dlouho. První potrubí, jež má zabránit nárůstu tlaku v jezeře, funguje od roku 2003. Zjistilo se ovšem, že tlak neklesá dostatečně rychle, a v roce 2011 tak přibyla další. Stejné opatření bylo zavedeno i na jezeře Monoun a to bylo od té doby plynu zbaveno.

V případě Nyosu je ovšem nebezpečí ještě jedno. Jedna ze stěn kráteru, ve kterém jezero leží, je podle některých geologů oslabena natolik, že by mohlo dojít k jejímu prolomení. Hladina jezera by klesla o 40 metrů, což by nepochybně vedlo k úniku velké části plynu v jezeře. Kombinace plynného oblaku a záplav by se asi těžko obešla bez velkých obětí na životech.

Problém zkoumal v roce 2005 tým vybraný organizací OSN (archivovaná zpráva v PDF). Dospěl k alarmujícímu závěru, že by kolaps stěny skutečně mohl nastat během několika desítek let. Skupina tehdy navrhla snížit uměle hladinu jezera a oslabenou část stěny kráteru pak odstřelit. Ale protože jde o opravdu veliký, a tedy i nákladný problém, zatím se situace nijak neposunula.

Nyos je tedy dodnes rizikový. Potenciálně největší riziko ovšem představuje třetí jezero tohoto typu, které jsme zatím nezmínili: Kivu na hranicích Rwandy a Konga.

Toto mírně slané, přitom ovšem ryze vnitrozemské jezero leží zhruba 1 500 metrů nad mořem v geologicky velmi aktivní oblasti africké Velké příkopové propadliny. Jeho rozloha je téměř čtyřikrát větší než rozloha Balatonu a zabírá plochu cca 2 700 kilometrů čtverečních. Na rozdíl od maďarského jezera je ale velmi hluboké s maximem 485 metrů.

Nejhlubší oblast jezera leží na jeho severním konci, kde kdysi údolí přehradily dvě nově vzniklé sopky. V důsledku vulkanické činnosti se do jezera v hloubkách vlévají teplé prameny s vysokým obsahem oxidu uhličitého a také některých minerálů.

Tato těžší voda se drží u dna. Váha horních vrstev stačí na to, aby se ve spodních vrstvách vod jezer udrželo zhruba 250 kilometrů krychlových oxidu uhličitého. Tyto vrstvy bohaté na oxid uhličitý leží od hloubky kolem 250 metrů níže, najdou se primárně jen v nejhlubší, severní části jezera.

Kdyby se čistě hypoteticky všechen plyn v jeho hloubkách uvolnil najednou, pokryl by údolí a břehy jezera do výšky cca kolem 140 metrů, odhadují geologové. Okolí jezera je přitom hustě osídlené, a v ohrožení by se tak mohly ocitnout stovky tisíc lidí, možná i více než milion.

Samo od sebe se to nejspíše nestane. Jezero se zdá být stabilní: plyn z něj uniká zhruba stejným tempem, jako v něm vzniká. Přitom je Kivu podle hydrologů naplněno plynem zhruba do poloviny své kapacity (jednoduché shrnutí např. v tomto PDF). Poměry v jezeře mohla změnit nějaká vnější událost, třeba zemětřesení. Stopy náhlých velkých lokálních „vymírání“ v sedimentech jezera naznačují, že k podobným událostem už v minulosti došlo.

Řešením je stejně jako u jezer Nyos a Monoun upouštění plynu z jezera. Kivu má ovšem jednu zvláštnost: v jeho případě za tuto možnost bude někdo platit.

Na jezero Kivu se totiž dá dívat nejen jako na geologické riziko, ale také jako na zdroj cenné suroviny: metanu. Ten v něm vzniká částečně v důsledku činnosti mikroorganismů v jeho hlubokých vrstvách jezera, které rozkládají shora padající biologické zbytky. Bilanční odhady ovšem naznačují, že přítomnost mikrobů nevysvětluje vše. Kromě toho stejný plyn vzniká v důsledku nějakého jiného, dnes neznámého procesu. Možná do vody ze dna proniká ještě vodík, který se redukuje s oxidem uhličitým, odhadují například geologové.

Metan zůstává ve spodních vrstvách jezera zachycený stejně jako oxid uhličitý. Celkem je ho v jezeře zhruba 60 kilometrů krychlových. Dost na to, aby sloužil řádově k pohonu gigawattových zdrojů po několik desítek let. A zhruba stomegawattový zdroj by mohl u jezera fungovat nastálo jen s plynem, který v jezeře vzniká průběžně. Navíc metan se ve vodě rozpouští hůře než oxid uhličitý, a tak je jeho odčerpávání účinný způsob, jak snížit tlak v jezeře.

Obrovský potenciální problém na dně jezera to samozřejmě nevyřeší úplně. Většinu plynu tvoří oxid uhličitý, jenž ve vodě zůstane. Ale protože jde o problém tak ohromný, i částečné řešení by mohlo zvýšit odolnost jezera vůči nenadálým událostem. A ty se v této geologicky velmi aktivní oblasti stávají.

Obavy například vzbudil nedávný výbuch sopky Nyiragongo, jedné z těch, jež vytvořily přirozenou „hráz“, za kterou jezero vzniklo. Nikdo nedokázal říci, co by se mohlo stát, když rychle tekoucí láva ze sopky doteče až k jezeru. (Rychle tekoucí láva není v tomto případě přehnaný termín, místní láva je nejrychleji tekoucí na světě.)

Získávání vody z jezera by mělo být v principu bezpečné: probíhá odsáváním vody z hlubokých vrstev (cca 350 m) několik kilometrů od břehu. Z ní se má získat větší část obsaženého metanu a pak se voda pod tlakem znovu napumpuje pod hladinu. Při dodržení určitých parametrů a dostatečném monitorování by nemělo dojít k nebezpečným událostem. Empirické důkazy ovšem samozřejmě chybí, podobné závody nikde na světě nestály.

Už několik desítek let obě země, jež leží na březích jezera (Rwanda a Kongo), uvažují o využití tohoto zdroje. Metan z jezera několik let využíval menší pivovar na jeho březích, ale rozjezd větších projektů se dlouho nedařil.

Situace se začala reálně měnit zhruba v polovině minulé dekády. V roce 2015 zbankrotoval malý projekt KP1 s výkonem 3,6 megawattu (MW), který spolufinancovala i rwandská vláda. Ale brzy našel kupce. Potenciál jezera začal skutečně lákat investory, kteří se nebojí rizika.

Zmíněný projekt KP1 koupila v USA zapsaná společnost Symbion, jež se specializuje na energetické projekty v Africe. Po několika letech zkušebního provozu v současné době jeho výkon zvyšuje na 50 MW. Zároveň staví další elektrárnu o výkonu cca 56 MW.

Od roku 2016 také na jezeře pracuje projekt KivuWatt, za kterým stojí skotská společnost ContourGlobal. Zatím má maximální výkon 26 MW. V roce 2022 by měla začít pracovat druhá část elektrárny, jež má přidat dalších zhruba 74 MW instalovaného výkonu.

Z českého hlediska by šlo o menší, spíše lokální zdroje elektřiny (a u nás nejspíše i tepla). Rwanda jako řada okolních zemí však trpí energetickou chudobou. Země, jejíž ekonomika posledních 20 let solidně roste o několik procent ročně (HDP se za tu dobu zvýšil trojnásobně), měla v roce 2020 k dispozici cca 253 MW elektrárenských bloků; tedy asi polovinu výkonu jednoho ze čtyř jaderných bloků, které stojí v Dukovanech. Přitom je to znatelný pokrok, protože ještě před 10 lety byl celkový výkon rwandských elektráren kolem 80 MW.

Zhruba jen 30 procent obyvatel země má přístup k elektřině ze sítě (a před pěti lety to bylo méně než 20 procent). Poptávka je samozřejmě vyšší. Země experimentuje s dnes již levnou fotovoltaikou, ale průmysl by potřeboval spolehlivé dodávky minimálně po většinu dne.

Rwanda tedy mimo jiné vyjednává se svými sousedy (Keňou a Etiopií) o dovozu elektřiny, ale energie je nedostatkové zboží v celém regionu. I proto nebezpečné jezero tak láká.