obiectivele lecției
- descrieți principalele modalități prin care consumul de energie poate fi redus.
- discutați despre noile tehnologii care sunt dezvoltate pentru a reduce poluanții atmosferici, inclusiv gazele cu efect de seră.
- descrieți diferența dintre plasarea capacelor pe emisii și reducerea emisiilor.,
Vocabular
- biocombustibil
- cap-and-trade
- sechestrării de carbon
- taxa de carbon
- catalizator
- catalizator
- celule de combustibil
- gazeificare
- vehicul hibrid
Introducere
Clean Air Act din 1970 și modificările de atunci au făcut o treabă excelentă în a necesita oameni pentru a curăța aerul de-a lungul Statele Unite ale americii. Emisiile celor șase poluanți majori reglementați de Legea aerului curat, monoxidul de carbon, plumbul, oxizii de azot, ozonul, dioxidul de sulf și particulele au scăzut cu mai mult de 50%., Mașinile, centralele electrice și fabricile eliberează individual mai puțină poluare decât au făcut-o la mijlocul secolului XX. Dar există mult mai multe mașini, centrale electrice și fabrici. Mulți poluanți sunt încă eliberați, iar unele substanțe s-au dovedit a fi poluanți despre care nu se știa că sunt poluanți în trecut. Mai sunt multe de făcut pentru a continua curățarea aerului.
modalități de reducere a poluării aerului
cum poate fi redusă poluarea aerului? Utilizarea mai puțin combustibil fosil este o modalitate de a reduce poluarea., Câteva exemple de modalități de conservare a combustibililor fosili sunt:
- mersul pe bicicletă sau mersul pe jos în loc de a conduce.
- luând un autobuz sau carpooling.
- cumpărarea unei mașini care are o eficiență mai mare a combustibilului.
- stingerea luminilor și a aparatelor atunci când acestea nu sunt utilizate.
- folosind becuri și aparate eficiente din punct de vedere energetic.
- cumpărarea mai puține lucruri care sunt fabricate folosind combustibili fosili.toate aceste acțiuni reduc cantitatea de energie pe care centralele electrice trebuie să o producă.dezvoltarea surselor alternative de energie este importantă. Gândiți-vă la Capitol, energia Pământului., Care sunt unele dintre problemele cu care se confruntă adoptarea mai largă a surselor alternative de energie?tehnologiile pentru mai multe surse de energie alternativă, inclusiv energia solară și eoliană, sunt încă în curs de dezvoltare.
- Soarele și vântul sunt încă scumpe în raport cu utilizarea combustibililor fosili. Tehnologia trebuie să avanseze, astfel încât prețul să scadă.
- unele zone primesc cantități mici de lumină solară și nu sunt potrivite pentru soare. Alții nu au prea mult vânt. Este important ca regiunile să dezvolte ceea ce le convine cel mai bine., În timp ce sud-vestul deșertului va trebui să dezvolte solar, Marile Câmpii pot folosi energia eoliană ca sursă de energie. Poate că unele locații se vor baza pe centrale nucleare, deși centralele nucleare actuale au probleme majore cu siguranța și eliminarea deșeurilor.uneori abordările tehnologice sunt ceea ce este necesar.videoclipurile National Geographic care explorează conservarea energiei se găsesc în videoclipurile de mediu, Energie: http://video.nationalgeographic.com/video/player/environment/.,
- energie alternativă
- celule de combustibil
- energie solară
reducerea poluării aerului de la vehicule
reducerea poluării aerului de la vehicule se poate face în mai multe moduri.descompunerea poluanților înainte de a fi eliberați în atmosferă. Autovehiculele emit mai puțină poluare decât au făcut-o odată din cauza convertoarelor catalitice (figura de mai jos). Convertoarele catalitice conțin un catalizator care accelerează reacțiile chimice și descompune oxizii de azot, monoxidul de carbon și COV., Convertoarele catalitice funcționează numai atunci când sunt fierbinți, astfel încât o mulțime de evacuare scapă pe măsură ce mașina se încălzește.
convertoarele catalitice sunt plasate pe mașinile moderne din Statele Unite.
- face un vehicul mai eficient de combustibil. Vehiculele mai ușoare și mai raționalizate au nevoie de mai puțină energie. Vehiculele hibride au un motor electric și o baterie reîncărcabilă. Energia care s-ar pierde în timpul frânării este canalizată în încărcarea bateriei, care apoi poate alimenta mașina., Motorul cu ardere internă preia numai atunci când alimentarea bateriei s-a epuizat. Hibrizii pot reduce emisiile auto cu 90% sau mai mult, dar multe modele nu maximizează eficiența posibilă a combustibilului vehiculului.un hibrid plug-in este conectat la o sursă de energie electrică atunci când nu este utilizat, Poate într-un garaj, pentru a vă asigura că bateria este încărcată. Hibrizii Plug-in funcționează mai mult timp pe electricitate și astfel sunt mai puțin poluanți decât hibrizii obișnuiți. Hibrizii Plug-in încep să devină disponibili în 2010.dezvoltarea de noi tehnologii care nu folosesc combustibili fosili., Alimentarea unei mașini cu altceva decât un combustibil lichid pe bază de organice este dificilă. O celulă de combustibil transformă energia chimică în energie electrică. Pilele de combustie cu hidrogen valorifică energia eliberată atunci când hidrogenul și oxigenul se unesc pentru a crea apă (figura de mai jos). Pilele de combustie sunt extrem de eficiente și nu produc poluanți. Dar dezvoltarea tehnologiei cu celule de combustibil a avut multe probleme și nimeni nu știe când sau dacă vor deveni practice.
o mașină cu celule de combustibil cu hidrogen arată ca o mașină pe benzină.,
reducerea poluării aerului Industrial
poluanții sunt îndepărtați din fluxurile de evacuare ale centralelor electrice și ale centralelor industriale înainte de a intra în atmosferă. Particulele pot fi filtrate, iar oxizii de sulf și azot pot fi descompuși de catalizatori. Eliminarea acestor oxizi reduce poluanții care provoacă ploi acide.particulele sunt relativ ușor de îndepărtat din emisii prin utilizarea mișcării sau a energiei electrice pentru a separa particulele de gaze. Scruberele elimină particulele și gazele reziduale din evacuare folosind lichide sau materiale de neutralizare (figura de mai jos)., Gazele, cum ar fi oxizii de azot, pot fi defalcate la temperaturi foarte ridicate.
scruberele elimină particulele și gazele reziduale din evacuare.Gazificarea este o tehnologie în curs de dezvoltare. În gazificare, cărbunele (rareori este un alt material organic utilizat) este încălzit la temperaturi extrem de ridicate pentru a crea syngas, care este apoi filtrat și energia continuă să conducă un generator. Gazele de sinteză eliberează cu aproximativ 80% mai puțină poluare decât centralele obișnuite de cărbune, iar gazele cu efect de seră sunt, de asemenea, mai mici., Instalațiile de cărbune curate nu au nevoie de scrubere sau alte dispozitive de control al poluării. Deși tehnologia este gata, instalațiile de cărbune curate sunt mai scumpe de construit și de operat. De asemenea, încălzirea cărbunelui la temperaturi suficient de ridicate folosește o mare cantitate de energie, astfel încât tehnologia nu este eficientă din punct de vedere energetic. În plus, cantități mari de gaze cu efect de seră CO2 sunt încă eliberate cu tehnologia cărbunelui curat. Cu toate acestea, câteva dintre aceste fabrici funcționează în Statele Unite și în întreaga lume.,
reducerea distrugerii ozonului
o poveste de succes în reducerea poluanților care dăunează atmosferei se referă la substanțele chimice care distrug ozonul. În 1973, oamenii de știință au calculat că CFC-urile ar putea ajunge în stratosferă și să se despartă. Aceasta ar elibera atomi de clor, care ar distruge apoi ozonul. Pe baza calculelor lor, Statele Unite și majoritatea țărilor scandinave au interzis CFC-urile în cutii de pulverizare în 1978.mai multă confirmare că CFC-urile descompun ozonul a fost necesară înainte de a se face mai mult pentru a reduce producția de substanțe chimice care distrug ozonul., În 1985, membrii British Antarctic Survey au raportat că o reducere de 50% a stratului de ozon a fost găsită peste Antarctica în cele trei izvoare anterioare. Doi ani mai târziu, „Protocolul de la Montreal privind substanțele care epuizează stratul de ozon” a fost ratificat de națiuni din întreaga lume.Protocolul de la Montreal controlează producția și consumul a 96 de substanțe chimice care afectează stratul de ozon (figura de mai jos). Substanțele periculoase sunt eliminate treptat mai întâi de țările dezvoltate și un deceniu mai târziu de țările în curs de dezvoltare. Substanțele mai periculoase sunt eliminate mai repede., CFC-urile au fost eliminate în cea mai mare parte din 1995, deși au fost utilizate în țările în curs de dezvoltare până în 2010. Unele dintre substanțele mai puțin periculoase nu vor fi eliminate treptat până în 2030. Protocolul prevede, de asemenea, ca națiunile mai bogate să doneze bani pentru a dezvolta tehnologii care vor înlocui aceste substanțe chimice.
nivelurile de ozon din America de Nord au scăzut între 1974 și 2009. Modelele viitorului prezic ce niveluri de ozon ar fi fost dacă CFC-urile nu ar fi fost eliminate treptat. Culorile mai calde indică mai mult ozon.,dacă CFC-urile nu ar fi fost eliminate treptat, până în 2050 ar fi fost de 10 ori mai multe cazuri de cancer de piele decât în 1980. Rezultatul ar fi fost cu aproximativ 20 de milioane de cazuri de cancer de piele în Statele Unite și 130 de milioane de cazuri la nivel global.deoarece CFC-urile au nevoie de mulți ani pentru a ajunge în stratosferă și pot supraviețui acolo mult timp înainte de a se descompune, gaura de ozon va continua probabil să crească ceva timp înainte de a începe să se micșoreze. Stratul de ozon va atinge aceleași niveluri pe care le-a avut înainte de 1980 în jurul nivelurilor 2068 și 1950 într-unul sau două secole.,oamenii de știință climatici sunt de acord că schimbările climatice sunt o problemă globală care trebuie atacată de o lume unificată cu un singur scop. Toate națiunile trebuie să se unească pentru a reduce emisiile de gaze cu efect de seră. Cu toate acestea, obținerea națiunilor de a conveni asupra oricărui lucru s-a dovedit a fi dificilă. Câteva idei au fost propuse și în unele națiuni sunt adoptate.,
Acorduri Internaționale
prima încercare De a pac emisiile de gaze de seră a fost Protocolul de la Kyoto, care oamenii de stiinta climatice sunt de acord nu au făcut suficient în termeni de reducere a emisiilor sau în obținerea națiuni de a participa. Protocolul de la Kyoto a instituit un sistem de plafonare și comercializare. Cap-and-trade oferă un stimulent monetar pentru națiuni pentru a dezvolta tehnologii care vor reduce emisiile și pentru a conserva energia. Unele state și orașe din Statele Unite și-au început propriile sisteme de cap-and-trade.Conferința Națiunilor Unite privind schimbările climatice se reunește anual într-o altă locație., Deși recomandările sunt făcute în fiecare an, grupul nu a ajuns națiunile să semneze un acord obligatoriu. Fără să facem nimic, continuăm să creștem nivelul gazelor cu efect de seră și nu ne pregătim pentru viitoarele schimbări de mediu.
cât de rău ar putea fi câteva grade? National Geographic are un set de clipuri video despre ce să se aștepte în cazul în care temperatura crește cu fiecare dintre aceste sume de grade Celsius.cel mai simplu și mai rapid mod este de a reduce emisiile de gaze cu efect de seră este de a crește eficiența energetică., O modalitate eficientă de a încuraja eficiența este financiară. O taxă pe carbon poate fi aplicată emisiilor de CO2 pentru a încuraja conservarea. Taxa ar fi plasată pe benzină, dioxid de carbon emis de fabrici și facturi de energie la domiciliu, astfel încât oamenii sau întreprinderile care emit mai mult carbon să plătească mai mulți bani. Acest lucru ar încuraja conservarea deoarece atunci când oamenii achiziționa o mașină nouă, de exemplu, ar fi mult mai probabil să cumpere un eficient energetic model. Banii din taxa pe carbon ar fi folosiți pentru cercetarea surselor alternative de energie., Toate planurile pentru o taxă pe carbon permit un credit fiscal pentru persoanele care nu își pot permite să plătească mai mult pentru energie, astfel încât să nu sufere nedrept.pot fi dezvoltate noi tehnologii, cum ar fi sursele regenerabile care au fost discutate în capitolul,energia Pământului. Biocombustibilii pot înlocui benzina în vehicule, dar trebuie dezvoltați în mod sensibil (figura de mai jos). Până în prezent, o mare parte din biocombustibil este produs din culturi precum porumbul. Dar când culturile alimentare sunt folosite pentru combustibil, prețul alimentelor crește. Agricultura modernă se bazează, de asemenea, extrem de mult pe combustibilii fosili pentru pesticide, îngrășăminte și activitatea agricolă., Aceasta înseamnă că nu se obține multă energie din utilizarea unui biocombustibil în detrimentul utilizării directe a combustibililor fosili. Acum sunt cercetate culturi mai promițătoare pentru biocombustibili. În mod surprinzător, algele sunt investigate ca sursă de combustibil! Algele pot fi cultivate în zone care nu sunt utile pentru agricultură și conțin, de asemenea, mult mai mult ulei utilizabil decât culturi precum porumbul.
un autobuz care rulează pe ulei de soia arată potențialul biocombustibililor.,captarea și sechestrarea carbonului dacă schimbările climatice devin destul de grave, oamenii pot încerca să elimine gazele cu efect de seră din atmosferă după ce sunt emise. Sechestrarea carbonului are loc în mod natural atunci când dioxidul de carbon este îndepărtat din atmosferă de copacii dintr-o pădure. O modalitate de a elimina carbonul ar fi să plantezi mai mulți copaci, dar, din păcate, în prezent se pierd mai multe terenuri forestiere decât se câștigă.
carbonul poate fi, de asemenea, sechestrat artificial., De exemplu, carbonul poate fi capturat din emisiile provenite de la instalațiile de gazificare și apoi depozitat subteran în straturi de sare sau cusături de cărbune. În timp ce unele proiecte de sechestrare mici sunt în curs de dezvoltare, sechestrarea pe scară largă nu a fost încă încercată.
acest tip de captare și sechestrare a carbonului se află la rubrica geoinginerie. Există multe alte idei fascinante în geoinginerie pe care oamenii le-au propus, care merită privite. Un exemplu sălbatic este de a umbri planeta cu obiecte mari care orbitează., O oglindă mare pe orbită ar putea reflecta aproximativ 2% din radiațiile solare primite înapoi în spațiu. Aceste tipuri de soluții ar fi costisitoare în ceea ce privește costurile și energia.la fel cum indivizii pot diminua alte tipuri de poluare a aerului, oamenii pot lupta împotriva încălzirii globale prin conservarea energiei. De asemenea, oamenii se pot implica în eforturile locale, regionale și naționale de a face alegeri solide cu privire la politica energetică.
Rezumatul lecției
- poluanții atmosferici pot fi reduse în multe feluri. Cea mai bună metodă este să nu folosiți energia care produce poluanții prin conservare sau creșterea eficienței energetice.,
- sursele Alternative de energie sunt o altă modalitate bună de a reduce poluarea. Cele mai multe dintre aceste tehnologii alternative de energie sunt încă în curs de perfecționare (solare, eoliene), iar unele au alte probleme asociate cu acestea (nucleare, biocombustibili).
- poluanții pot fi îndepărtați dintr-un flux de evacuare prin filtrare sau descompunere. Unii poluanți, cum ar fi CFC, nu sunt eliberați deloc.
întrebări de revizuire
- deoarece Legea aerului curat a fost adoptată în 1970, de ce aerul încă nu este curat?
- care sunt câteva modalități prin care puteți conserva energia?,
- cum afectează reducerea poluanților atmosferici, așa cum este descris în Legea aerului curat din 1970, emisiile de gaze cu efect de seră?
- ce trebuie făcut înainte ca sursele alternative de energie să poată înlocui combustibilii fosili?
- ce sunt convertizoarele catalitice?
- De ce vehiculele hibride sunt mai eficiente din punct de vedere energetic decât vehiculele obișnuite alimentate cu motoare cu ardere internă?
- De ce vehiculele cu celule de combustibil nu sunt încă disponibile pe scară largă?
- cum reduce un ciclon poluarea cu particule?
- cum se poate face puterea cărbunelui astfel încât să aibă o contribuție de carbon aproape zero în atmosferă?,
- de ce gaura de ozon nu va fi vindecată timp de câteva decenii?mulți oameni cred că biocombustibilii sunt soluția la o mulțime de probleme ale schimbărilor climatice, dar alții nu sunt de acord. Ce cerințe ar trebui să îndeplinească biocombustibilii dacă ar fi cu adevărat eficienți la înlocuirea benzinei în autovehicule?
puncte de luat în considerare
- De ce este important să se reducă poluarea aerului?
- ce puteți face în propria viață pentru a vă reduce impactul asupra atmosferei?
- De ce este necesar un efort la nivel mondial pentru a reduce amenințarea schimbărilor climatice globale?,