Earth Science (Nederlands)

Lesdoelstellingen

• beschrijven de belangrijkste manieren waarop het energieverbruik kan worden verminderd.
• bespreken van nieuwe technologieën die worden ontwikkeld om luchtverontreinigende stoffen, waaronder broeikasgassen, te verminderen.
• beschrijf het verschil tussen het plaatsen van emissieplafonds en het verminderen van emissies.,

woordenschat

• biobrandstof
• cap-and-trade
• koolstofvastlegging
• koolstofbelasting
• katalysator
• katalysator
• brandstofcel
• vergassing
• hybride voertuig

Inleiding

de Clean Air Act van 1970 en de wijzigingen sindsdien hebben uitstekend werk verricht door mensen te verplichten de lucht boven de Verenigde Staten schoon te maken. De emissies van de zes belangrijkste verontreinigende stoffen die onder de Clean Air Act vallen, namelijk koolmonoxide, lood, stikstofoxiden, ozon, zwaveldioxide en deeltjes, zijn met meer dan 50% gedaald., Auto ‘ s, energiecentrales en fabrieken laten individueel minder vervuiling vrij dan in het midden van de 20e eeuw. Maar er zijn veel meer auto ‘ s, energiecentrales en fabrieken. Veel verontreinigende stoffen komen nog steeds vrij en sommige stoffen blijken verontreinigende stoffen te zijn waarvan in het verleden niet bekend was dat ze verontreinigende stoffen waren. Er moet nog veel werk worden verzet om de lucht te blijven zuiveren.

manieren om luchtverontreiniging te verminderen

Hoe kan luchtverontreiniging worden verminderd? Minder fossiele brandstoffen gebruiken is een manier om vervuiling te verminderen., Enkele voorbeelden van manieren om fossiele brandstoffen te besparen zijn:

• fietsen of lopen in plaats van rijden.
• met de bus of carpooling.
• het kopen van een auto met een grotere brandstofefficiëntie.
• lichten en apparaten uitschakelen wanneer deze niet in gebruik zijn.
• met behulp van energie-efficiënte lampen en apparaten.
• minder dingen kopen die met behulp van fossiele brandstoffen worden vervaardigd.

al deze acties verminderen de hoeveelheid energie die energiecentrales nodig hebben om te produceren.

het ontwikkelen van alternatieve energiebronnen is belangrijk. Denk terug aan het hoofdstuk, Aarde ‘ s energie., Wat zijn enkele van de problemen waarmee een bredere toepassing van alternatieve energiebronnen wordt geconfronteerd?

• De technologieën voor verschillende alternatieve energiebronnen, waaronder zonne-en windenergie, worden nog steeds ontwikkeld.
• zonne-en windenergie zijn nog steeds duur in vergelijking met het gebruik van fossiele brandstoffen. De technologie moet vooruit zodat de prijs daalt.
• sommige gebieden krijgen weinig zonlicht en zijn niet geschikt voor zonne-energie. Anderen hebben niet veel wind. Het is belangrijk dat regio ‘ s ontwikkelen wat het beste bij hen past., Terwijl de woestijn Zuidwest zonne-energie moet ontwikkelen, kunnen de Great Plains windenergie gebruiken als energiebron. Misschien zullen sommige locaties afhankelijk zijn van kerncentrales, hoewel de huidige kerncentrales grote problemen hebben met de veiligheid en de afvalverwerking.

soms zijn technologische benaderingen nodig.

National Geographic video ’s over energiebesparing zijn te vinden in Milieuvideo’ s, energie:http://video.nationalgeographic.com/video/player/environment/.,

• alternatieve energie
• brandstofcellen
• zonne-energie

vermindering van de luchtverontreiniging door Voertuigen

vermindering van de luchtverontreiniging door voertuigen kan op een aantal manieren gebeuren.

• afbraak van verontreinigende stoffen voordat deze in de atmosfeer vrijkomen. Motorvoertuigen stoten minder vervuiling uit dan ooit door katalysatoren (figuur hieronder). Katalysatoren bevatten een katalysator die chemische reacties versnelt en stikstofoxiden, koolmonoxide en Vos afbreekt., Katalysatoren werken alleen als ze warm zijn, dus veel uitlaat ontsnapt als de auto opwarmt.

• een voertuig zuiniger maken. Lichtere meer gestroomlijnde voertuigen hebben minder energie nodig. Hybride voertuigen hebben een elektromotor en een oplaadbare batterij. De energie die verloren zou gaan tijdens het remmen wordt omgeleid in het opladen van de batterij, die vervolgens de auto kan aandrijven., De verbrandingsmotor neemt het alleen over als de batterij leeg is. Hybrides kunnen de uitstoot van auto ‘ s met 90% of meer verminderen, maar veel modellen maximaliseren de mogelijke brandstofefficiëntie van het voertuig niet.

een plug-inhybride wordt aangesloten op een elektriciteitsbron wanneer deze niet wordt gebruikt, bijvoorbeeld in een garage, om er zeker van te zijn dat de accu is opgeladen. Plug-in hybriden draaien voor een langere tijd op elektriciteit en zijn dus minder vervuilend dan reguliere hybriden. Plug-in hybriden beginnen beschikbaar te komen in 2010.

• ontwikkeling van nieuwe technologieën die geen gebruik maken van fossiele brandstoffen., Een auto tanken met iets anders dan een vloeibare organische brandstof is moeilijk. Een brandstofcel zet chemische energie om in elektrische energie. Waterstof brandstofcellen benutten de energie die vrijkomt wanneer waterstof en zuurstof samenkomen om water te creëren (figuur hieronder). Brandstofcellen zijn uiterst efficiënt en produceren geen verontreinigende stoffen. Maar de ontwikkeling van de brandstofceltechnologie heeft veel problemen gehad en niemand weet wanneer en of ze praktisch zullen worden.

vermindering van industriële luchtverontreiniging

verontreinigende stoffen worden uit de uitlaatstromen van energiecentrales en industriële installaties verwijderd voordat zij de atmosfeer binnenkomen. Deeltjes kunnen worden gefilterd en zwavel en stikstofoxiden kunnen worden afgebroken door katalysatoren. Het verwijderen van deze oxiden vermindert de verontreinigende stoffen die zure regen veroorzaken.

deeltjes zijn relatief gemakkelijk te verwijderen uit emissies door met behulp van beweging of elektriciteit deeltjes van de gassen te scheiden. Gaswassers verwijderen deeltjes en afgassen uit de uitlaat met behulp van vloeistoffen of neutraliserende materialen (figuur hieronder)., Gassen, zoals stikstofoxiden, kunnen bij zeer hoge temperaturen worden afgebroken.

vergassing is een zich ontwikkelende technologie. Bij de vergassing wordt steenkool (zelden is een ander organisch materiaal gebruikt) verwarmd tot extreem hoge temperaturen om syngas te creëren, dat vervolgens wordt gefilterd en de energie gaat verder om een generator aan te drijven. Syngas geeft ongeveer 80% minder vervuiling af dan gewone kolencentrales, en broeikasgassen zijn ook lager., Schone kolencentrales hebben geen gaswassers of andere voorzieningen voor verontreinigingsbeheersing nodig. Hoewel de technologie klaar is, zijn schone kolencentrales duurder om te bouwen en te exploiteren. Ook het verwarmen van de kolen tot hoge temperaturen kost veel energie, dus de technologie is niet energiezuinig. Bovendien komen grote hoeveelheden van het broeikasgas CO2 nog steeds vrij met schone steenkooltechnologie. Toch zijn een paar van deze fabrieken actief in de Verenigde Staten en over de hele wereld.,

vermindering van de Ozonvernietiging

Eén succesverhaal bij de vermindering van verontreinigende stoffen die schadelijk zijn voor de atmosfeer betreft ozonvernietigende chemische stoffen. In 1973 berekenden wetenschappers dat CFK ‘ s de stratosfeer konden bereiken en uiteen konden vallen. Dit zou chlooratomen vrijgeven, die dan ozon zouden vernietigen. Alleen op basis van hun berekeningen hebben de Verenigde Staten en de meeste Scandinavische landen in 1978 CFK ‘ s in spuitbussen verboden.

meer bevestiging dat CFK ‘ s ozon afbreken was nodig voordat meer werd gedaan om de productie van ozonvernietigende chemicaliën te verminderen., In 1985 rapporteerden leden van de British Antarctic Survey dat de ozonlaag boven Antarctica in de drie voorgaande bronnen met 50% was verminderd. Twee jaar later werd het” Montreal Protocol on Substances that Deplete the Ozone Layer ” geratificeerd door landen over de hele wereld.

Het Protocol van Montreal regelt de productie en het verbruik van 96 chemische stoffen die de ozonlaag beschadigen (figuur hieronder). Gevaarlijke stoffen worden eerst uitgefaseerd door ontwikkelde landen en tien jaar later door ontwikkelingslanden. Meer gevaarlijke stoffen worden sneller afgebouwd., CFK ‘ s zijn sinds 1995 grotendeels uitgefaseerd, hoewel ze tot 2010 in ontwikkelingslanden werden gebruikt. Sommige van de minder gevaarlijke stoffen zullen pas in 2030 worden afgebouwd. Het Protocol vereist ook dat rijkere landen geld doneren om technologieën te ontwikkelen die deze chemicaliën zullen vervangen.

als CFK ‘ s niet waren uitgefaseerd, zouden er in 2050 tien keer meer gevallen van huidkanker zijn geweest dan in 1980. Het resultaat zou zijn geweest ongeveer 20 miljoen meer gevallen van huidkanker in de Verenigde Staten en 130 miljoen gevallen wereldwijd.

aangezien CFK ‘ s vele jaren nodig hebben om de stratosfeer te bereiken en ze daar lang kunnen overleven voordat ze afbreken, zal het ozongat waarschijnlijk enige tijd blijven groeien voordat het begint te krimpen. De ozonlaag zal in één of twee eeuwen dezelfde niveaus bereiken als vóór 1980, rond 2068 en 1950.,klimaatwetenschappers zijn het erover eens dat klimaatverandering een mondiaal probleem is dat moet worden aangepakt door één wereld met één doel. Alle landen moeten samenwerken om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen. Het is echter moeilijk gebleken om landen tot overeenstemming te brengen over wat dan ook. Er zijn enkele ideeën voorgesteld en in sommige landen worden ze uitgevoerd.,

internationale overeenkomsten

De eerste poging om de uitstoot van broeikasgassen te beperken was het Protocol van Kyoto, dat volgens klimaatwetenschappers niet genoeg heeft gedaan om de uitstoot te verminderen of om landen ertoe aan te zetten deel te nemen. Bij het Protocol van Kyoto is een “cap-and-trade” – systeem ingevoerd. Cap-and-trade is een monetaire stimulans voor landen om technologieën te ontwikkelen die de uitstoot verminderen en energie besparen. Sommige staten en steden in de Verenigde Staten zijn begonnen met hun eigen cap-and-trade systemen.

de Klimaatconferentie van de Verenigde Naties komt jaarlijks op een andere locatie bijeen., Hoewel er elk jaar aanbevelingen worden gedaan, heeft de groep de landen niet zover gekregen om een bindende overeenkomst te ondertekenen. Door niets te doen doen we iets – we blijven het broeikasgassenniveau verhogen en we zijn er niet in geslaagd ons voor te bereiden op de komende milieuveranderingen.

hoe slecht kunnen een paar graden zijn? National Geographic heeft een set video ‘ s over wat te verwachten als de temperatuur stijgt met elk van deze hoeveelheden met graden Celsius.

koolstofbelasting

De eenvoudigste en snelste manier is om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen door de energie-efficiëntie te verhogen., Een effectieve manier om efficiëntie te stimuleren is financieel. Er kan een CO2-belasting worden ingesteld op CO2-emissies om het behoud te bevorderen. De belasting zou worden gelegd op benzine, kooldioxide uitgestoten door fabrieken, en thuis energierekeningen zodat mensen of bedrijven die meer koolstof uitstoten meer geld zouden betalen. Dit zou het behoud bevorderen, want wanneer mensen bijvoorbeeld een nieuwe auto kopen, zouden ze eerder een energie-efficiënt model kopen. Het geld van de koolstofbelasting zou worden gebruikt voor onderzoek naar alternatieve energiebronnen., Alle plannen voor een koolstofbelasting maken een belastingkrediet mogelijk voor mensen die het zich niet kunnen veroorloven om meer te betalen voor energie, zodat ze niet oneerlijk lijden.

nieuwe technologieën kunnen worden ontwikkeld, zoals hernieuwbare bronnen die werden besproken in het hoofdstuk “energie van de aarde”. Biobrandstoffen kunnen benzine in voertuigen vervangen, maar ze moeten verstandig worden ontwikkeld (figuur hieronder). Tot nu toe wordt veel van de biobrandstof geproduceerd uit gewassen zoals maïs. Maar wanneer voedselgewassen worden gebruikt als brandstof, gaat de prijs van voedsel omhoog. De moderne landbouw is ook zeer afhankelijk van fossiele brandstoffen voor pesticiden, meststoffen en het werk van de landbouw., Dit betekent dat er niet veel energie wordt gewonnen uit het gebruik van een biobrandstof in plaats van het direct gebruiken van fossiele brandstoffen. Er wordt nu onderzoek gedaan naar veelbelovende gewassen voor biobrandstoffen. Verrassend genoeg worden algen onderzocht als brandstof! De algen kunnen worden gekweekt in gebieden die niet nuttig zijn voor de landbouw, en het bevat ook veel meer bruikbare olie dan gewassen zoals maïs.

koolstofafvang en-Opslag

als de klimaatverandering erg genoeg wordt, kunnen mensen proberen broeikasgassen uit de atmosfeer te verwijderen nadat ze zijn uitgestoten. Koolstofvastlegging komt van nature voor wanneer koolstofdioxide uit de atmosfeer wordt verwijderd door bomen in een bos. Een manier om koolstof te verwijderen zou zijn om meer bomen te planten, maar helaas, meer bos land wordt momenteel verloren dan gewonnen.

koolstof kan ook kunstmatig worden afgescheiden., Koolstof kan bijvoorbeeld worden opgevangen uit de emissies van vergassingsinstallaties en vervolgens ondergronds worden opgeslagen in zoutlagen of kolenlagen. Terwijl er enkele kleine projecten in ontwikkeling zijn, is er nog geen poging tot grootschalige inbeslagneming gedaan.

Dit type koolstofafvang en-opslag valt onder de noemer geo-engineering. Er zijn veel andere fascinerende ideeën in geo-engineering die mensen hebben voorgesteld die de moeite waard zijn om naar te kijken. Een wild voorbeeld is om de planeet te schaduwen met grote omcirkelende objecten., Een grote spiegel in een baan kan ongeveer 2% van de inkomende zonnestraling weerkaatsen in de ruimte. Dit soort oplossingen zou duur zijn in kosten en energie.net zoals individuen andere vormen van luchtverontreiniging kunnen verminderen, kunnen mensen de opwarming van de aarde bestrijden door energie te besparen. Ook kunnen mensen betrokken raken bij lokale, regionale en nationale inspanningen om goede keuzes te maken op het gebied van energiebeleid.

lesoverzicht

• luchtverontreinigende stoffen kunnen op vele manieren worden verminderd. De beste methode is om geen energie te gebruiken die de verontreinigende stoffen produceert door behoud of verhoging van de energie-efficiëntie.,
• alternatieve energiebronnen zijn een andere goede manier om vervuiling te verminderen. De meeste van deze alternatieve energietechnologieën worden nog steeds verfijnd (zonne-en windenergie) en sommige hebben daarmee andere problemen (kernenergie, biobrandstoffen).
• verontreinigende stoffen kunnen uit een uitlaatgasstroom worden verwijderd door te worden gefilterd of afgebroken. Sommige verontreinigende stoffen, zoals CFK ‘ s, kunnen het beste helemaal niet vrijkomen.Waarom is de lucht nog steeds niet schoon sinds de wet schone lucht in 1970 werd aangenomen?
• Wat zijn enkele manieren waarop u energie kunt besparen?,hoe beïnvloedt de vermindering van luchtverontreinigende stoffen, zoals beschreven in de Clean Air Act van 1970, de uitstoot van broeikasgassen?
• Wat moet er gebeuren voordat alternatieve energiebronnen fossiele brandstoffen kunnen vervangen?
• Wat zijn katalysatoren?
• Waarom zijn hybride voertuigen energiezuiniger dan gewone voertuigen met een verbrandingsmotor?
• Waarom zijn brandstofcelvoertuigen nog niet op grote schaal beschikbaar?
• Hoe vermindert een cycloon de vervuiling van deeltjes?
• Hoe kan kolenenergie zo worden geproduceerd dat deze bijna geen koolstof in de atmosfeer bevat?,
• Waarom is het zo dat het ozongat pas over enkele decennia geheeld zal zijn?veel mensen denken dat biobrandstoffen de oplossing zijn voor veel problemen van klimaatverandering, maar anderen zijn het daar niet mee eens. Aan welke eisen zouden biobrandstoffen moeten voldoen als ze echt effectief zouden zijn bij het vervangen van benzine in motorvoertuigen?

punten om te overwegen

• Waarom is het belangrijk om de luchtverontreiniging te verminderen?
• Wat kunt u in uw eigen leven doen om uw impact op de atmosfeer te verminderen?
• Waarom is een wereldwijde inspanning nodig om de dreiging van wereldwijde klimaatverandering te verminderen?,