Geowissenschaften (Deutsch)

Lektion Ziele

• Beschreiben Sie die wichtigsten Möglichkeiten, dass der Energieverbrauch reduziert werden kann.
• Diskutieren Sie neue Technologien, die zur Reduzierung von Luftschadstoffen, einschließlich Treibhausgasen, entwickelt werden.
• Beschreiben Sie den Unterschied zwischen der Emissionsobergrenze und der Emissionsminderung.,

• biofuel
• cap-and-trade
• carbon sequestration
• carbon tax
• catalyst
• catalytic converter
• fuel cell
• gasification
• hybrid vehicle

Introduction

The Clean Air Act of 1970 und die Änderungen haben seitdem großartige Arbeit geleistet, um die Menschen zu verpflichten, die Luft über den Vereinigten Staaten aufzuräumen. Die Emissionen der sechs durch das Clean Air Act geregelten Hauptschadstoffe Kohlenmonoxid, Blei, Lachgas, Ozon, Schwefeldioxid und Partikel sind um mehr als 50% gesunken., Autos, Kraftwerke und Fabriken setzen einzeln weniger Umweltverschmutzung frei als Mitte des 20. Aber es gibt noch viel mehr Autos, Kraftwerke und Fabriken. Viele Schadstoffe werden noch freigesetzt und es wurde festgestellt, dass es sich bei einigen Substanzen um Schadstoffe handelt, von denen in der Vergangenheit nicht bekannt war, dass sie Schadstoffe sind. Es gibt noch viel zu tun, um die Luft weiter zu reinigen.

Wege zur Verringerung der Luftverschmutzung

Wie kann die Luftverschmutzung reduziert werden? Die Verwendung weniger fossiler Brennstoffe ist eine Möglichkeit, die Umweltverschmutzung zu verringern., Einige Beispiele für Möglichkeiten, fossile Brennstoffe zu schonen, sind:

• Fahrrad fahren oder zu Fuß gehen, anstatt zu fahren.
• Bus oder Mitfahrgelegenheit.
• Kauf eines Autos mit höherer Kraftstoffeffizienz.
• Lichter und Geräte ausschalten, wenn sie nicht benutzt werden.
• Mit energieeffizienten Glühbirnen und Geräten.
• Kaufen Sie weniger Dinge, die mit fossilen Brennstoffen hergestellt werden.

All diese Maßnahmen reduzieren die Energiemenge, die Kraftwerke produzieren müssen.

Die Entwicklung alternativer Energiequellen ist wichtig. Denken Sie zurück an das Kapitel, die Energie der Erde., Was sind einige der Probleme, mit denen eine breitere Akzeptanz alternativer Energiequellen konfrontiert ist?

• Die Technologien für verschiedene alternative Energiequellen, einschließlich Solar und Wind, werden noch entwickelt.
• Solar und Wind sind im Vergleich zu fossilen Brennstoffen immer noch teuer. Die Technologie muss vorankommen, damit der Preis fällt.
• Einige Bereiche erhalten wenig Sonnenlicht und sind nicht für Solar geeignet. Andere haben nicht viel wind. Es ist wichtig, dass Regionen entwickeln, was am besten zu ihnen passt., Während der Südwesten der Wüste Solar entwickeln muss, können die Great Plains Windenergie als Energiequelle nutzen. Vielleicht werden einige Standorte auf Kernkraftwerke angewiesen sein, obwohl die derzeitigen Kernkraftwerke große Probleme mit der Sicherheit und Abfallentsorgung haben.

Manchmal sind technologische Ansätze erforderlich.

National Geographic videos Erkundung Energieeinsparung finden sich in der Umgebung von Videos, Energie: http://video.nationalgeographic.com/video/player/environment/.,

• Alternative Energie
• Brennstoffzellen
• Solarenergie

Reduzierung der Luftverschmutzung durch Fahrzeuge

Reduzierung der Luftverschmutzung durch Fahrzeuge kann auf verschiedene Arten erfolgen.

• Abbau von Schadstoffen, bevor sie in die Atmosphäre freigesetzt werden. Kraftfahrzeuge emittieren aufgrund von Katalysatoren weniger Schadstoffe als früher (Abbildung unten). Katalysatoren enthalten einen Katalysator, der chemische Reaktionen beschleunigt und Lachgas, Kohlenmonoxid und VOCs abbaut., Katalysatoren funktionieren nur, wenn sie heiß sind, so dass beim Aufwärmen des Autos viel Auspuff austritt.

• Ein Fahrzeug sparsamer machen. Leichtere, stromlinienförmigere Fahrzeuge benötigen weniger Energie. Hybridfahrzeuge haben einen Elektromotor und einen Akku. Die Energie, die beim Bremsen verloren gehen würde, wird in das Laden der Batterie geleitet, die dann das Auto antreiben kann., Der Verbrennungsmotor übernimmt nur, wenn der Strom in der Batterie aufgebraucht ist. Hybride können Autoemissionen um 90% oder mehr reduzieren, aber viele Modelle maximieren nicht die mögliche Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs.

Ein Plug-in-Hybrid wird an eine Stromquelle angeschlossen, wenn er nicht benutzt wird, vielleicht in einer Garage, um sicherzustellen, dass die Batterie geladen ist. Plug-In-Hybride laufen länger mit Strom und sind daher weniger umweltschädlich als normale Hybride. Plug-In-Hybride werden ab 2010 verfügbar.

• Entwicklung neuer Technologien, die keine fossilen Brennstoffe verwenden., Ein Auto mit etwas anderem als flüssigem Kraftstoff auf organischer Basis zu betanken, ist schwierig. Eine Brennstoffzelle wandelt chemische Energie in elektrische Energie um. Wasserstoff-Brennstoffzellen nutzen die Energie, die freigesetzt wird, wenn Wasserstoff und Sauerstoff zusammenkommen, um Wasser zu erzeugen (Abbildung unten). Brennstoffzellen sind extrem effizient und produzieren keine Schadstoffe. Die Entwicklung der Brennstoffzellentechnologie hatte jedoch viele Probleme, und niemand weiß, wann oder ob sie praktisch werden.

Verringerung der industriellen Luftverschmutzung

Schadstoffe werden aus den Abgasströmen von Kraftwerken und Industrieanlagen entfernt, bevor sie in die Atmosphäre gelangen. Partikel können herausgefiltert und Schwefel-und Stickoxide durch Katalysatoren abgebaut werden. Das Entfernen dieser Oxide reduziert die Schadstoffe, die sauren Regen verursachen.

Partikel lassen sich relativ leicht aus Emissionen entfernen, indem sie durch Bewegung oder Elektrizität Partikel von den Gasen trennen. Wäscher entfernen Partikel und Abgase mit Flüssigkeiten oder neutralisierenden Materialien aus dem Abgas (Abbildung unten)., Gase wie Stickoxide können bei sehr hohen Temperaturen abgebaut werden.

Vergasung ist eine sich entwickelnde Technologie. Bei der Vergasung wird Kohle (selten wird ein anderes organisches Material verwendet) auf extrem hohe Temperaturen erhitzt, um Synthesegas zu erzeugen, das dann gefiltert wird und die Energie einen Generator antreibt. Syngas setzt etwa 80% weniger Umweltverschmutzung frei als normale Kohlekraftwerke, und die Treibhausgase sind ebenfalls geringer., Saubere Kohlekraftwerke benötigen keine Wäscher oder andere Verschmutzungsschutzgeräte. Obwohl die Technologie bereit ist, sind saubere Kohlekraftwerke teurer zu bauen und zu betreiben. Außerdem verbraucht das Erhitzen der Kohle auf ausreichend hohe Temperaturen viel Energie, sodass die Technologie nicht energieeffizient ist. Darüber hinaus werden mit Clean Coal Technology noch große Mengen des Treibhausgases CO2 freigesetzt. Dennoch sind einige dieser Werke in den USA und auf der ganzen Welt in Betrieb.,

Reduzierung der Ozonzerstörung

Eine Erfolgsgeschichte bei der Reduzierung von Schadstoffen, die die Atmosphäre schädigen, betrifft ozonzerstörende Chemikalien. 1973 berechneten Wissenschaftler, dass FCKW die Stratosphäre erreichen und auseinanderbrechen könnten. Dies würde Chloratome freisetzen, die dann Ozon zerstören würden. Nur aufgrund ihrer Berechnungen verboten die Vereinigten Staaten und die meisten skandinavischen Länder 1978 FCKW in Spraydosen.

Mehr Bestätigung, dass FCKW Ozon abbauen, war erforderlich, bevor mehr getan wurde, um die Produktion ozonzerstörender Chemikalien zu reduzieren., 1985 berichteten Mitglieder der British Antarctic Survey, dass in den drei vorangegangenen Quellen eine Verringerung der Ozonschicht um 50% gegenüber der Antarktis festgestellt worden war. Zwei Jahre später wurde das“ Montrealer Protokoll über Substanzen, die die Ozonschicht abbauen “ von Nationen auf der ganzen Welt ratifiziert.

Das Montrealer Protokoll kontrolliert die Produktion und den Verbrauch von 96 Chemikalien, die die Ozonschicht schädigen (Abbildung unten). Gefährliche Stoffe werden zuerst von den Industrienationen und ein Jahrzehnt später von den Entwicklungsländern auslaufen. Mehr gefährliche Stoffe werden schneller aus dem Verkehr gezogen., FCKW wurden seit 1995 größtenteils auslaufen, obwohl sie bis 2010 in Entwicklungsländern verwendet wurden. Einige der weniger gefährlichen Stoffe werden erst 2030 auslaufen. Das Protokoll verlangt auch, dass reichere Nationen Geld spenden, um Technologien zu entwickeln, die diese Chemikalien ersetzen.

Wären die FCKW nicht ausgestiegen, hätte es bis 2050 zehnmal mehr Hautkrebsfälle gegeben als 1980. Das Ergebnis wären etwa 20 Millionen weitere Fälle von Hautkrebs in den USA und 130 Millionen Fälle weltweit gewesen.

Da FCKW viele Jahre brauchen, um die Stratosphäre zu erreichen und dort lange überleben können, bevor sie zerfallen, wird das Ozonloch wahrscheinlich noch einige Zeit wachsen, bevor es zu schrumpfen beginnt. Die Ozonschicht wird in ein oder zwei Jahrhunderten das gleiche Niveau wie vor 1980 um 2068 und 1950 erreichen.,

Reduzierung der Treibhausgase

Klimaforscher sind sich einig, dass der Klimawandel ein globales Problem ist, das von einer vereinten Welt mit einem einzigen Ziel angegriffen werden muss. Alle Nationen müssen zusammenkommen, um die Treibhausgasemissionen zu reduzieren. Es hat sich jedoch als schwierig erwiesen, die Nationen dazu zu bringen, sich auf irgendetwas zu einigen. Ein paar Ideen wurden vorgeschlagen und in einigen Nationen werden erlassen.,

Internationale Abkommen

Der erste Versuch, die Treibhausgasemissionen zu begrenzen, war das Kyoto-Protokoll, dem die Klimaforscher zustimmen, dass es nicht genug getan hat, um die Emissionen zu senken oder die Nationen zur Teilnahme zu bewegen. Mit dem Kyoto-Protokoll wurde ein Gap-and-Trade-System eingeführt. Cap-and-Trade bietet den Nationen einen monetären Anreiz, Technologien zu entwickeln, die Emissionen reduzieren und Energie sparen. Einige Staaten und Städte in den Vereinigten Staaten haben ihre eigenen Cap-and-Trade-Systeme begonnen.

Die Klimakonferenz der Vereinten Nationen trifft sich jährlich an einem anderen Ort., Obwohl jedes Jahr Empfehlungen abgegeben werden, hat die Gruppe die Nationen nicht dazu gebracht, ein verbindliches Abkommen zu unterzeichnen. Indem wir nichts tun, tun wir etwas – wir erhöhen weiterhin die Treibhausgasemissionen und bereiten uns nicht auf die kommenden Umweltveränderungen vor.

Wie schlimm könnten ein paar Grad sein? National Geographic hat eine Reihe von Videos darüber, was zu erwarten ist, wenn die Temperatur um jede dieser Mengen um Grad Celsius steigt.

CO2-Steuer

Der einfachste und schnellste Weg zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen ist die Steigerung der Energieeffizienz., Ein effektiver Weg, um Effizienz zu fördern, ist finanziell. Um die Erhaltung zu fördern, kann eine CO2-Steuer auf CO2-Emissionen erhoben werden. Die Steuer würde auf Benzin, Kohlendioxid, das von Fabriken emittiert wird, und Hausrechnungen erhoben, so dass Menschen oder Unternehmen, die mehr Kohlenstoff emittieren, mehr Geld bezahlen würden. Dies würde die Energieeinsparung fördern, da Menschen beim Kauf eines neuen Autos beispielsweise eher ein energieeffizientes Modell kaufen würden. Das Geld aus der Kohlenstoffsteuer würde für die Erforschung alternativer Energiequellen verwendet., Alle Pläne für eine Kohlenstoffsteuer ermöglichen eine Steuergutschrift für Menschen, die es sich nicht leisten können, mehr für Energie zu bezahlen, damit sie nicht ungerecht leiden.

Es können neue Technologien entwickelt werden,wie erneuerbare Quellen, die im Kapitel Energie der Erde diskutiert wurden. Biokraftstoffe können Benzin in Fahrzeugen ersetzen, müssen aber sinnvoll entwickelt werden (Abbildung unten). Bisher wird ein Großteil des Biokraftstoffs aus Pflanzen wie Mais hergestellt. Aber wenn Nahrungspflanzen als Treibstoff verwendet werden, steigt der Preis für Lebensmittel. Die moderne Landwirtschaft ist auch extrem auf fossile Brennstoffe für Pestizide, Düngemittel und die Arbeit der Landwirtschaft angewiesen., Dies bedeutet, dass nicht viel Energie aus der Verwendung eines Biokraftstoffs gegenüber der direkten Nutzung fossiler Brennstoffe gewonnen wird. Mehr vielversprechende Pflanzen für Biokraftstoffe werden jetzt erforscht. Überraschenderweise wird Algen als Brennstoffquelle untersucht! Die Algen können in Gebieten angebaut werden, die für die Landwirtschaft nicht nützlich sind, und sie enthalten auch viel mehr brauchbares Öl als Getreide wie Mais.

Kohlenstoffabscheidung und-sequestrierung

Wenn der Klimawandel schlimm genug wird, können die Menschen versuchen, Treibhausgase aus der Atmosphäre zu entfernen, nachdem sie emittiert wurden. Die Kohlenstoffbindung erfolgt auf natürliche Weise, wenn Kohlendioxid von Bäumen in einem Wald aus der Atmosphäre entfernt wird. Eine Möglichkeit, Kohlenstoff zu entfernen, wäre, mehr Bäume zu pflanzen, aber leider geht derzeit mehr Waldland verloren als gewonnen.

Kohlenstoff kann auch künstlich sequestriert werden., Beispielsweise kann Kohlenstoff aus den Emissionen von Vergasungsanlagen abgefangen und dann unterirdisch in Salzschichten oder Kohlennähten gespeichert werden. Während einige kleine Sequestrierungsprojekte in der Entwicklung sind, wurde noch keine groß angelegte Sequestrierung versucht.

Diese Art der Kohlenstoffabscheidung und-sequestrierung steht unter der Überschrift Geoengineering. Es gibt viele andere faszinierende Ideen im Geoengineering, die die Leute vorgeschlagen haben und die es wert sind, betrachtet zu werden. Ein wildes Beispiel ist, den Planeten mit großen umlaufenden Objekten zu beschatten., Ein großer Spiegel im Orbit könnte etwa 2% der einfallenden Sonnenstrahlung zurück in den Weltraum reflektieren. Diese Art von Lösungen wäre teuer in Kosten und Energie.

So wie Individuen andere Arten der Luftverschmutzung verringern können, können Menschen die globale Erwärmung bekämpfen, indem sie Energie sparen. Außerdem können sich die Menschen an lokalen, regionalen und nationalen Bemühungen beteiligen, um fundierte Entscheidungen in der Energiepolitik zu treffen.

Lesson Summary

• Luftschadstoffe können in vielerlei Hinsicht reduziert werden. Die beste Methode ist, keine Energie zu verwenden, die die Schadstoffe durch Konservierung oder Steigerung der Energieeffizienz erzeugt.,
• Alternative Energiequellen sind ein weiterer guter Weg, um die Umweltverschmutzung zu reduzieren. Die meisten dieser alternativen Energietechnologien werden noch verfeinert (Solar, Wind) und einige haben andere Probleme (Kernkraft, Biokraftstoffe).
• Schadstoffe können aus einem Abgasstrom entfernt werden, indem sie herausgefiltert oder abgebaut werden. Einige Schadstoffe, wie FCKW, werden am besten gar nicht freigesetzt.

Überprüfungsfragen

1. Warum ist die Luft seit der Verabschiedung des Clean Air Act im Jahr 1970 immer noch nicht sauber?
2. Was sind einige Möglichkeiten, wie Sie Energie sparen kannst?,
3. Wie wirkt sich die Reduzierung von Luftschadstoffen, wie im Clean Air Act von 1970 beschrieben, auf die Treibhausgasemissionen aus?
4. Was muss getan werden, bevor alternative Energiequellen fossile Brennstoffe ersetzen können?
5. Was sind Katalysatoren?
6. Warum sind Hybridfahrzeuge energieeffizienter als normale Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor?
7. Warum sind Brennstoffzellenfahrzeuge noch nicht weit verbreitet?
8. Wie reduziert ein Zyklon die Feinstaubbelastung?
9. Wie kann Kohlekraft so gemacht werden, dass sie fast keinen Kohlenstoffbeitrag zur Atmosphäre leistet?,
10. Warum wird das Ozonloch für mehrere Jahrzehnte nicht geheilt?
11. Viele Leute denken, dass Biokraftstoffe die Lösung für viele Probleme des Klimawandels sind, aber andere sind anderer Meinung. Welche Anforderungen müssten Biokraftstoffe erfüllen, um Benzin in Kraftfahrzeugen wirklich effektiv zu ersetzen?

Punkte zu berücksichtigen

• Warum ist es wichtig, die Luftverschmutzung zu reduzieren?
• Was können Sie in Ihrem eigenen Leben tun, um Ihre Auswirkungen auf die Atmosphäre zu reduzieren?
• Warum sind weltweite Anstrengungen erforderlich, um die Bedrohung durch den globalen Klimawandel zu verringern?,