lovesouthernsocial.com

Saznajte o glavnim gasovima staklene bašte i njihovom uticaju na globalno zagrevanje

Gasovi staklene bašte (GHG) su gasovi koji apsorbuju deo sunčevih zraka i preraspodele ih u vidu radijacije u atmosferi, zagrevajući planetu u fenomenu koji se zove efekat staklene bašte. Glavni GHG koji imamo su: CO2, CH4, N2O, O3, halougljenici i vodena para.

Oznaka efekat staklene bašte je data po analogiji sa grejanjem koje stvaraju staklenici, inače napravljeni od stakla, u uzgoju biljaka. Staklo omogućava slobodan prolaz sunčeve svetlosti i ova energija se delimično apsorbuje, delimično reflektuje. Apsorbovani deo ima poteškoća da ponovo prođe kroz staklo, zračeći se nazad u unutrašnje okruženje.

Isto rezonovanje se može koristiti i za zagrevanje Zemlje, gde gasovi staklene bašte igraju ulogu stakla. Sunce, kao glavni izvor energije na Zemlji, emituje skup zračenja koji se naziva solarni spektar. Ovaj spektar se sastoji od svetlosnog zračenja (svetlosti) i toplotnog zračenja (toplote), u kome se izdvaja infracrveno zračenje. Svetleće zračenje ima kratku talasnu dužinu, lako prolazi kroz atmosferu, dok infracrveno zračenje (toplotno zračenje) ima dugu talasnu dužinu, teško prelazi atmosferu i apsorbuje ga gasovi staklene bašte kada izvode ovaj podvig.

Pogledajte ovaj video u produkciji Earth Minute o tome kako gasovi staklene bašte zaista funkcionišu:

Takođe pogledajte video na portalu eCycle o problemu:

Zašto je intenziviranje efekta staklene bašte zabrinjavajuće?

Efekat staklene bašte je, kako je objašnjeno, prirodni fenomen koji omogućava postojanje života na Zemlji kakvog poznajemo, jer bi bez njega toplota pobegla, izazivajući zahlađenje koje bi planetu učinilo nenastanjivom za mnoge vrste.

Problem je u tome što je ovaj efekat umnogome pojačan ljudskim delovanjem – zabeležena je evidencija emisije CO2 u atmosferu 2014. godine, prema podacima Svetske meteorološke organizacije (WMO). Ovo intenziviranje je uglavnom posledica sagorevanja fosilnih goriva, od strane industrije i automobila, paljenja šuma i stoke, što dovodi do globalnog zagrevanja.

Prema SMO, u poslednjih 140 godina globalna prosečna temperatura porasla je za 0,7°C. Iako ne zvuči mnogo, bilo je dovoljno da izazove značajne klimatske promene. A prognoza je da će, ako stopa zagađenja nastavi da raste sadašnjom stopom, 2100. godine prosečna temperatura porasti za 4,5°C do 6°C.

Ovo povećanje globalne temperature za posledicu ima otapanje velikih masa leda u polarnim regionima, izazivajući porast nivoa mora, što može dovesti do problema kao što su potapanje primorskih gradova i prisilna migracija ljudi; povećanje prirodnih katastrofa kao što su uragani, tajfuni i cikloni; dezertifikacija prirodnih područja; češće suše; promene u obrascima padavina; problemi u proizvodnji hrane, jer promene temperature mogu uticati na proizvodne prostore; i mešanje u biodiverzitet, što može dovesti do izumiranja mnogih vrsta. Tada možemo videti da je globalno zagrevanje više od porasta temperature – ono je povezano sa najrazličitijim klimatskim promenama.

Koji su glavni gasovi koji izazivaju ovaj efekat?

1. CO2

Ugljen-dioksid je tečni gas, bez boje, mirisa, nezapaljiv, rastvorljiv u vodi, blago kiseli i identifikovan od strane Međuvladinog panela za klimatske promene (IPCC) kao glavni faktor koji doprinosi globalnom zagrevanju, koji učestvuje u 78% ljudskih emisija i predstavlja 55% ukupne globalne emisije gasova staklene bašte.

Ovaj gas se prirodno proizvodi u disanju, razgradnji biljaka i životinja i prirodnim šumskim požarima. Njegova proizvodnja je prirodna i neophodna za život, problem je u ogromnom povećanju ove proizvodnje CO2, koji šteti planeti.

Čovek je u velikoj meri odgovoran za ovo povećanje koncentracije ugljen-dioksida u atmosferi. Spaljivanje fosilnih goriva i krčenje šuma su dve glavne aktivnosti koje doprinose velikom oslobađanju ovog gasa u atmosferu.

Sagorevanje fosilnih goriva, materija mineralnog porekla formiranih od ugljeničnih jedinjenja, uključujući mineralni ugalj, prirodni gas i derivate nafte, kao što su benzin i dizel ulje, koji se koriste za proizvodnju električne energije i pokretanje automobila, odgovorni su za preteranu emisiju ugljen-dioksida u atmosferu, izazivajući zagađenje i promene u toplotnoj ravnoteži planete. Krčenje šuma je takođe odgovorno za izazivanje neravnoteže ugljen-dioksida u atmosferi, jer osim što oslobađa gas sagorevanjem drveta, smanjuje se broj stabala odgovornih za fotosintezu, koja apsorbuju CO2 prisutan u atmosferi.

Intenziviranje efekta staklene bašte ne utiče samo na život na kopnu, već ima i veliki uticaj na morski život. Grejanje morske vode deluje direktno na korale. Korali su cnidarije koje žive u simbiozi sa algom iz roda simbiodinijum (zooksantele). Ove alge se smeštaju u šupljine egzoskeleta kalcijum karbonata (bele boje) korala, koje im pomažu da uklone sunčevu svetlost koja prodire u morsku vodu, a višak energije proizveden fotosintezom ovih algi prenosi se na korale (pored bojenja). Kada se temperatura morske vode poveća, ove alge počinju da proizvode hemikalije koje su toksične za korale. Da bi se odbranio, cnidarian ima strategiju proterivanja algi. Proces izbacivanja je traumatičan i taj višak energije koji su alge dale koralu nestaje preko noći. Rezultat je izbeljivanje i smrt ovih korala (pogledajte više u našem članku „Klimatske promene će dovesti do izbeljivanja korala, upozorenje UN“).

Studije dokazuju da su stoka i njeni nusproizvodi odgovorni za najmanje 32 milijarde tona ugljen-dioksida (CO2) godišnje, ili 51% svih emisija gasova staklene bašte širom sveta – pogledajte više u „Daleko izvan eksploatacije životinja: stočarstvo promoviše potrošnju prirodni resursi i šteta po životnu sredinu u stratosferskim razmerama"

Pored toga, visoka koncentracija CO2 uzrokuje povećanje njegovog parcijalnog pritiska u odnosu na smešu gasova u atmosferi, što ubrzava njegovu apsorpciju kada je u direktnom kontaktu sa tečnošću, kao u slučaju okeana. Ova veća apsorpcija izaziva neravnotežu, jer CO2 u kontaktu sa vodom formira ugljenu kiselinu (H2CO3), koja se razlaže i oslobađa H+ jone (odgovorne za povećanje kiselosti u medijumu), karbonatne i bikarbonatne jone, zasićujući Okean. Zakiseljavanje okeana je odgovorno za ometanje sposobnosti kalcificirajućih organizama da formiraju školjke, što dovodi do njihovog nestanka (pogledajte više u našem članku „Zakiseljavanje okeana: ozbiljan problem za život na planeti“).

Štaviše, CO2 ima dugo vreme boravka u atmosferi, u rasponu od 50 do 200 godina; pa čak i kada bismo uspeli da prestanemo sa izdavanjem, trebalo bi mnogo vremena da se planeta oporavi. Ovo pokazuje potrebu za smanjenjem emisija koliko god je to moguće, omogućavajući da se ugljen-dioksid prirodno apsorbuje od strane okeana i vegetacije, posebno šuma, i korišćenjem tehnika za neutralizaciju CO2 koji se već emituje.

Poput ugljen-dioksida, drugi gasovi staklene bašte utiču na planetu. Da bi se izgradio uporedni obrazac između potencijala globalnog zagrevanja ovih gasova, kreiran je koncept ekvivalenta ugljenika (CO2-ekvivalent). Ovaj koncept se zasniva na predstavljanju drugih gasova staklene bašte u CO2, tako da se efekat staklene bašte svakog gasa u CO2 izračunava množenjem količine gasa sa njegovim potencijalom globalnog zagrevanja (Potencijal globalnog zagrevanja - GWP), što je povezano sa kapacitetom svakog od njih da apsorbuje toplotu u atmosferi (radijativna efikasnost) u datom vremenu (obično 100 godina), u poređenju sa istim kapacitetom apsorpcije toplote CO2.

2. CH4

Metan je bezbojni gas bez mirisa sa malo rastvorljivosti u vodi i koji postaje veoma eksplozivna smeša kada se doda vazduhu. To je drugi najvažniji gas staklene bašte, koji doprinosi oko 18% globalnog zagrevanja. Njegova koncentracija je sada oko 1,72 delova na milion po zapremini (ppmv), povećavajući se po stopi od 0,9% godišnje.

Njegova proizvodnja prirodnim procesima dolazi uglavnom iz močvara, aktivnosti termita i okeana. Povećanje njegove koncentracije u atmosferi, međutim, uglavnom je posledica bioloških procesa, kao što su anaerobna razgradnja (bez kiseonika) organizama, varenje životinja i sagorevanje biomase, pored toga što je prisutan na deponijama, u tretmanu tečnih efluenta i na deponijama, u stočarstvu, u poljima pirinča, u proizvodnji i distribuciji fosilnih goriva (gas, nafta i ugalj) i u rezervoarima hidroelektrana.

Među proizvodnjama koje proističu iz ljudskog faktora, Međuvladin panel za klimatske promene (IPCC) ocenio je da polovina svih emisija metana potiče iz poljoprivrede, iz stomaka goveda i ovaca, iz naslaga izmeta koji se koriste kao đubrivo, kao i sa plantaža пиринач. Kako rast stanovništva samo raste, tako raste i oslobađanje metana.

Metan ima kraće vreme boravka (deset godina) u atmosferi u poređenju sa ugljen-dioksidom, međutim njegov potencijal zagrevanja je mnogo veći, ima 21 puta veći uticaj od CO2 (pogledajte više u našem članku „Gas metana puca i ugrožava meta od 2 stepeni”). Pored svog visokog kapaciteta da apsorbuje infracrveno zračenje (toplotu), metan stvara i druge gasove staklene bašte, kao što su CO2, troposferski O3 i stratosferska vodena para. Kada bi u atmosferi bile jednake količine metana i ugljen-dioksida, planeta bi bila nenastanjiva.

Veliki ponor ovog gasa staklene bašte nastaje kroz hemijsku reakciju između njega i hidroksilnog radikala (OH) u troposferi, koji je odgovoran za uklanjanje više od 90% emitovanog metana. Ovaj proces je prirodan, ali na njega utiče reakcija hidroksila sa drugim emisijama gasova koje stvaraju ljudi, uglavnom ugljen monoksida (CO) i ugljovodonika koje emituju motori vozila. Pored ovoga, postoje i dva manja ponora, koji se upijaju gaziranim zemljištem i transportuju u stratosferu. Da bi metan stabilizovao svoje koncentracije prisutne u atmosferi, bilo bi neophodno trenutno smanjenje od 15 do 20% globalnih emisija.

3. N2O

Azot-oksid je bezbojan gas, prijatnog mirisa, niske tačke topljenja i ključanja, nezapaljiv, netoksičan i niske rastvorljivosti. To je jedan od glavnih gasova koji doprinosi intenziviranju efekta staklene bašte i posledičnom globalnom zagrevanju. Iako postoji niska emisija u odnosu na druge gasove, njegov efekat staklene bašte je oko 300 puta intenzivniji od CO2 i ostaje u atmosferi dugo – oko 150 godina. N2O može da apsorbuje veoma veliku količinu energije, budući da je gas koji izaziva najviše razaranja ozonskog omotača, odgovoran za zaštitu zemljine površine od ultraljubičastog zračenja.

N2O se može prirodno proizvesti u šumama i okeanima. Njegov emisioni proces se odvija tokom denitrifikacije ciklusa azota. Azot (N2) prisutan u atmosferi biljke hvataju i pretvaraju u amonijak (NH3) ili amonijum jone (NH4+) u procesu koji se naziva nitrifikacija. Ove supstance se talože u zemljištu i kasnije ih koriste biljke. Taloženi amonijak može proći kroz proces nitrifikacije, stvarajući nitrate. A kroz proces denitrifikacije, mikroorganizmi prisutni u zemljištu mogu da transformišu nitrate u gasoviti azot (N2) i azot oksid (N2O), emitujući ih u atmosferu.

Glavni ljudski izvor emisije azot-oksida je poljoprivredna aktivnost (otprilike 75%), dok energija i industrijska proizvodnja i sagorevanje biomase doprinose oko 25% emisija. IPCC ističe da oko 1% azotnog đubriva koje se koristi u plantažama završava u atmosferi u obliku azot-oksida.

U poljoprivrednoj delatnosti postoje tri izvora proizvodnje N2O: poljoprivredno zemljište, sistemi stočarske proizvodnje i indirektne emisije. Dodavanje azota zemljištu može se desiti upotrebom sintetičkih đubriva, životinjskog đubriva ili ostataka useva. A do njegovog oslobađanja može doći putem procesa nitrifikacije i denitrifikacije koje sprovode bakterije u zemljištu, ili razgradnjom stajnjaka. Do indirektnih emisija može doći, na primer, usled povećanja proizvodnje N2O u vodenim sistemima, kao rezultat procesa ispiranja (erozije sa ispiranjem hranljivih materija) poljoprivrednog zemljišta.

U proizvodnji energije, procesi sagorevanja mogu da formiraju N2O sagorevanjem goriva i oksidacijom atmosferskog N2. Velike količine ovog GHG emituju vozila opremljena katalizatorima. Sagorevanje biomase, s druge strane, oslobađa N2O tokom sagorevanja vegetacije, sagorevanja smeća i krčenja šuma.

Još uvek postoji mala, ali značajna emisija ovog gasa u atmosferu koja dolazi iz industrijskih procesa. Ovi procesi uključuju proizvodnju adipinske i azotne kiseline.

Prirodni ponor za ovaj gas su fotolitičke reakcije (u prisustvu svetlosti) u atmosferi. U stratosferi, koncentracija azot-oksida opada sa visinom, uspostavljajući vertikalni gradijent u njegovoj brzini mešanja. Deo N2O emitovanog na površini se razlaže, uglavnom ultraljubičastom fotolizom, kada uđe u stratosferu preko tropopauze.

Prema IPCC-u, da bi se stabilizovale trenutne koncentracije azot-oksida, trebalo bi da dođe do trenutnog smanjenja od oko 70 do 80% njegove proizvodnje.

4. O3

Stratosferski ozon je sekundarni zagađivač, odnosno ne emituje se direktno ljudskim aktivnostima, već nastaje reakcijom sa drugim zagađivačima koji se ispuštaju u atmosferu.

U stratosferi, ovo jedinjenje se nalazi u prirodi i ima važnu funkciju da apsorbuje sunčevo zračenje i spreči ulazak većine ultraljubičastih zraka. Međutim, kada se formira u troposferi dodavanjem drugih zagađivača, veoma je oksidirajući i štetan.

Troposferski ozon se može dobiti u ograničenim količinama zbog pomeranja stratosferskog ozona iu većoj količini složenim fotohemijskim reakcijama koje su povezane sa emisijom gasova od strane čoveka, obično azot-dioksida (NO2) i isparljivih organskih jedinjenja. Ovi zagađivači se uglavnom oslobađaju pri sagorevanju fosilnih goriva, isparavanju goriva, stočarstvu i poljoprivredi.

U atmosferi, ovo jedinjenje aktivno doprinosi intenziviranju efekta staklene bašte, sa većim potencijalom od CO2, i odgovorno je za sivi dim u gradovima. Njegova visoka koncentracija može izazvati probleme po zdravlje ljudi, a glavni efekti su pogoršanje simptoma astme i respiratorne insuficijencije, kao i drugih plućnih bolesti (emfizem, bronhitis i dr.) i kardiovaskularnih (arterioskleroza). Pored toga, dugotrajna izloženost može dovesti do smanjenog kapaciteta pluća, razvoja astme i smanjenog životnog veka.

5. Halokarboni

Najpoznatiji halougljenici u ovoj grupi gasova su hlorofluorougljenici (CFC), hidrohlorofluorougljenici (HCFC) i hidrofluorougljenici (HFC).

Hlorofluorougljenik je veštačka supstanca na bazi ugljenika koja sadrži hlor i fluor.Njegova upotreba je počela oko 1930-ih, kao alternativa amonijaku (NH3), pošto je manje toksičan i nezapaljiv, u industriji hlađenja i klimatizacije, pena, aerosola, rastvarača, proizvoda za čišćenje i aparata za gašenje požara.

Ova jedinjenja su smatrana inertnima sve do 1970-ih, kada je otkriveno da izazivaju rupe u ozonskom omotaču. Oštećenje ozonskog omotača pogoduje ulasku ultraljubičastih zraka koji izazivaju efekat staklene bašte i istovremeno povećavaju rizike po zdravlje ljudi, kao u slučaju raka kože izazvanog prekomernim izlaganjem suncu.

Sa ovim podacima, Brazil se, između ostalih zemalja, 1990. godine pridržavao Bečke konvencije i Montrealskog protokola, obavezujući se, između ostalih mera, kroz Uredbu 99.280/06/06/1990, da će u potpunosti eliminisati CFC do januara 2010. godine. Ciljevi nisu ispunjeni, ali postoji veliki trenutni trend preokretanja oštećenja ozonskog omotača, kako je izvestio Program Ujedinjenih nacija za razvoj (UNDP). Očekuje se da će oko 2050. sloj biti vraćen na nivoe pre 1980. godine.

Uništavanje ozonskog omotača ovim jedinjenjima je veliko. Degradacija sloja se dešava u stratosferi, gde sunčeva svetlost fotolizuje ova jedinjenja, oslobađajući atome hlora koji reaguju sa ozonom, smanjujući njegovu koncentraciju u atmosferi i uništavajući ozonski omotač.

Prvo, do degradacije ozona dolazi razlaganjem molekula CFC-a kroz sunčevo zračenje u stratosferi:

CH3Cl (g) → CH3 (g) + Cl(g)

Zatim, atomi hlora koji su oslobođeni reaguju sa ozonom, prema sledećoj jednačini:

Cl(g) + O3 → ClO(g) + O2 (g)

Formirani ClO(g) će ponovo reagovati sa slobodnim atomima kiseonika, formirajući više atoma hlora, koji će reagovati sa kiseonikom, itd.

ClO(g) + O (g) → Cl(g) + O2 (g)

Kako se reakcija atoma hlora sa ozonom odvija 1,5 hiljada puta brže od reakcije između slobodnih atoma kiseonika prisutnih u atmosferi koji razlažu ozon, dolazi do intenzivnog uništavanja ozonskog omotača. Dakle, jedan atom hlora je sposoban da uništi 100 molekula ozona.

Da bi se zamenila upotreba CFC-a, proizvedeni su HCFC-i, koji su mnogo manje štetni za ozonski omotač, ali i dalje izazivaju štetu i veliki doprinose intenziviranju efekta staklene bašte.

HFC gasovi stupaju u interakciju sa gasovima staklene bašte, doprinoseći globalnom zagrevanju. Ovi gasovi imaju mnogo veću radioaktivnu efikasnost od ugljen-dioksida, u poređenju sa potencijalom globalnog zagrevanja (GWP). Razvoj ovih jedinjenja smanjio je problem oštećenja ozonskog omotača, ali je povećao temperaturu planete, zbog globalnog zagrevanja izazvanog emisijom ovih jedinjenja.

Pogledajte i video snimak Nacionalnog instituta za svemirska istraživanja (Inpe) o degradaciji ozonskog omotača CFC-ima.

6. Vodena para

Vodena para je najveći doprinos prirodnom efektu staklene bašte, jer zadržava toplotu prisutnu u atmosferi i distribuira je po planeti. Njegovi glavni prirodni izvori su voda, led i snežne površine, površina zemljišta i biljne i životinjske površine. Prelazak u paru putem fizičkih procesa isparavanja, sublimacije i transpiracije.

Vodena para je veoma promenljiv sastojak vazduha, koji lako menja fazu u skladu sa preovlađujućim atmosferskim uslovima. Ove fazne promene su praćene oslobađanjem ili apsorpcijom latentne toplote, koja, povezana sa transportom vodene pare kroz atmosfersku cirkulaciju, deluje na distribuciju toplote po zemljinoj kugli.

Ljudske aktivnosti imaju mali direktan uticaj na količinu vodene pare u atmosferi. Uticaj će se desiti indirektno, kroz intenziviranje efekta staklene bašte kao rezultat drugih aktivnosti.

Hladan vazduh zadržava malo vode u poređenju sa toplim vazduhom, tako da atmosfera iznad polarnih regiona sadrži malu količinu vodene pare u poređenju sa atmosferom iznad tropskih regiona. Dakle, ako dođe do intenziviranja efekta staklene bašte, što dovodi do povećanja globalne temperature, u atmosferi će biti više vodene pare kao rezultat veće brzine isparavanja. Ova para će, zauzvrat, zadržati više toplote, doprinoseći intenziviranju efekta staklene bašte.

Šta možemo učiniti da smanjimo intenziviranje ove pojave?

Visoka emisija ovih gasova sa efektom staklene bašte rezultat je ljudskih aktivnosti prema većini naučnih mišljenja. Njegovo smanjenje zavisi od promene stava kompanija, vlada i ljudi. Promene u kulturi su potrebne za obrazovanje usmereno ka održivom razvoju. Neophodno je da više ljudi počne da traži alternative koje izazivaju manji uticaj i koje zahtevaju od nadležnih i kompanija koje smanjuju emisiju gasova.

U Brazilu, glavni izvori emisija gasova sa efektom staklene bašte (GHG), fizičkih jedinica i procesa koji oslobađaju deo gasova staklene bašte u atmosferu, su: krčenje šuma, transport, stočarstvo, enterička fermentacija, termoelektrane na fosilna goriva i industrijski procesi.

Krčenje šuma je glavni faktor koji doprinosi i može se ublažiti pošumljavanjem i upotrebom recikliranog materijala. Za svaku tonu recikliranog papira sačuva se deset do 20 stabala. Ovo predstavlja uštedu u prirodnim resursima (neposečeno drveće nastavlja da apsorbuje CO2 kroz fotosintezu), a papir za reciklažu troši polovinu energije potrebne za njegovu proizvodnju konvencionalnim procesom. Reciklirana konzerva štedi energiju ekvivalentnu potrošnji televizora uključenog tri sata.

Saobraćajni sektor je veoma relevantan u smislu emisija iz sagorevanja fosilnih goriva, koje se mogu ublažiti tehnologijama kojima dominira i rasprostranjena u zemlji, kao što su etanol i biodizel, korišćenjem električnih vozila ili vozila na vodonik, ili upotrebom transport.Alternative kao što su bicikl i metro. Kao iu transportu, iu termoelektranama, zamena fosilnih goriva čistijom energijom, kao što je ona iz šećerne trske, takođe pomaže da se smanji emisija ovih gasova.

Enterička fermentacija doprinosi emisiji gasova kroz varenje preživara. Ovaj izvor se može smanjiti poboljšanjem ishrane stoke i poboljšanjem pašnjaka (pravilnim đubrenjem zemljišta). Zamena aditiva za hranu aditivima koji napadaju protozoe u buragu smanjuje emisiju metana kod životinja za 10 do 40%. Ideja je da ovi aditivi ubijaju protozoe, koje doprinose velikom delu proizvodnje vodonika koji koriste bakterije archaea (prisutan u crevima preživara). Kako ove bakterije dobijaju energiju apsorbujući vodonik i ugljen-dioksid, u procesu koji dovodi do metana, sa manje dostupnog vodonika biće manje proizvodnje metana.

Takođe postoji potreba da se poboljša proizvodni proces u industrijama, tražeći načine da imaju manji uticaj i da ne emituju previše gasova sa efektom staklene bašte.

Ove promene će nastati samo kroz zahteve ljudi, pa je neophodno da se svi kreću! Ako ne preduzmemo hitne mere, platićemo veoma visoku cenu za zanemarivanje naših postupaka.