lovesouthernsocial.com

Azotni oksid, koji u značajnim količinama emituje poljoprivredni sektor, takođe uništava ozonski omotač

Photo-Rabe image by Pixabay

Azot oksid je bezbojan, nezapaljiv gas na sobnoj temperaturi i obično je poznat kao gas za smejanje ili nitro (NOS). Azot-oksid je gas koji se prirodno proizvodi u životnoj sredini i važan je za klimatsku ravnotežu, međutim, može se proizvoditi i industrijski za nekoliko primena. Azot je jedan od najvažnijih atoma za zemaljski život i prisutan je u nekoliko molekularnih struktura. Element azot (N) je takođe veoma važan deo atmosfere i prirodnih ciklusa kao što je ciklus azota.

azot oksid (N2O)

Formiran od dva atoma azota i jednog kiseonika, azot-oksida, koristi se u industriji kao:

• Oksidant u raketnim motorima;
• Optimizator sagorevanja goriva u motorima (nitro);
• Aerosol pogonsko gorivo;
• Anestetik (uglavnom u oblasti stomatologije, poznat kao gas za smeh).

U prirodi, azot prisutan u atmosferi biva zarobljen od strane biljaka i pretvara se u amonijak, koji će se taložiti u tlu i kasnije koristiti biljkama. Ovaj proces se naziva fiksacija azota. Amonijak deponovan u tlu može da prođe procese nitrifikacije, što rezultira nitratima. Mikroorganizmi prisutni u zemljištu mogu da transformišu ove deponovane nitrate u gasoviti azot (N2) i azot oksid (N2O), kroz proces denitrifikacije, i tako ih emituju u atmosferu.

Гасови стаклене баште

Gasovima sa najvećim doprinosom povećanju efekta staklene bašte smatraju se:

• Ugljen dioksid (CO2);
• vodena para (H2Ov);
• Metan (CH4);
• Azot oksid (N2O);
• CFC (CFxCly).

Mnogo se govori o CO2 zbog njegove visoke koncentracije u atmosferi i njegovog većeg uticaja na globalno zagrevanje, ali je i emisija ostalih navedenih gasova veoma zabrinjavajuća. Koncentracija azot-oksida u atmosferi postaje sve zabrinjavajuća, preduzimajući neophodne radnje za smanjenje njegovih emisija.

Uticaj viška azot-oksida na atmosferu

Kao i kod svega u prirodi, višak nečega može promeniti ravnotežu i stabilnost sistema, pa čak i planete u celini. Višak gasova, kao što su oni za koje se smatra da potencijalno izazivaju efekat staklene bašte, primer je uticaja globalnih razmera.

Industrijalizacija i grupisanje civilizacije u gradove generisali su potrebe za zadovoljenjem velikih razmera, kao što je proizvodnja hrane, promovisanje velikog rasta poljoprivrede, posebno u proizvodnji žitarica za proizvodnju stočne hrane (više o ovoj temi saznajte u članak: Intenzivno stočarstvo za konzumaciju mesa ima uticaja na životnu sredinu i zdravlje potrošača." Sa ovim potrebama, mnogi gasovi su počeli da se proizvode i emituju u atmosferu u gigantskim razmerama, uzrokujući njihovu akumulaciju u atmosferi i menjajući nekoliko zemaljskih ciklusa , takođe utiče na prosečnu temperaturu planete Jedan od ovih gasova je azot oksid.

Azot-oksid (N2O) je prisutan u mnogo manjim razmerama od ugljen-dioksida (CO2), ali je njegovo dejstvo mnogo veće. Njegovo prisustvo u troposferi je inertno, doprinoseći samo apsorpciji toplotne energije, međutim, kada je prisutno u stratosferi, degradira ozonski omotač. Azot-oksid ima svojstvo zadržavanja toplote u atmosferi oko 300 puta veću od CO2, odnosno jedan molekul azot-oksida je ekvivalentan 300 molekula CO2 u atmosferi. Azotni oksid takođe utiče na ozonski omotač, doprinoseći njegovoj degradaciji, i ostaje u atmosferi više od 100 godina pre nego što se prirodno razgradi. Procenjuje se da ljudi emituju 5,3 teragrama (Tg) azot-oksida u jednoj godini (1 Tg je ekvivalentan 1 milijardi kg).

izvori emisije

U novembru 2013. godine, Program Ujedinjenih nacija za životnu sredinu (UNEP) objavio je izveštaj o azot-oksidu i njegovom uticaju na klimu planete i ozonski omotač. Prema izveštaju, azot oksid je treći gas, koji se emituje ljudskim aktivnostima, koji najviše doprinosi globalnom zagrevanju, a gas sa najvećim uticajem na degradaciju ozonskog omotača. Na osnovu sprovedenog istraživanja, analizirajući koncentraciju gasova prisutnih u vazdušnim mehurićima zarobljenim u stubovima leda na polovima, napravljeno je poređenje sa trenutnom koncentracijom CO2 (delovi na milion - ppm) i N2O (delovi na milijardu - ppb) i iscrtan je grafik koji pokazuje povećanje ovih gasova tokom vremena.

Izvor: Drawing Down N2O / unep.org

Veliki porast koncentracija CO2 i N2O može se uočiti odmah nakon perioda industrijske revolucije, od 18. veka pa nadalje. U izveštaju su istaknuti glavni ljudski izvori emisije azot oksida kao što su poljoprivreda, industrija i fosilna goriva, sagorevanje biomase, kanalizacija i akvakultura, a zbir poslednja tri izvora ne dostiže količinu emisije azot oksida iz poljoprivrede.

Izvor: Drawing Down N2O / unep.org

Problem emisije N2O u svakom sektoru

Poljoprivreda

Azot, neophodan za proizvodnju hrane, je vitalni element za molekularne strukture kao što su enzimi, vitamini, aminokiseline, pa čak i DNK. Dodavanje azota u poljoprivredi, putem đubriva, ubrzava i povećava prinos useva, ali to takođe izaziva emisiju N2O. Procenjuje se da će oko 1% azota primenjenog na zemljište direktno emitovati N2O. 1% izgleda malo, ali ako razmislite o ukupnoj površini koju poljoprivreda zauzima u svetu i količini đubriva koja se koristi godišnje, možda i nije tako mala.

Među sektorima koji najviše emituju azot oksid, poljoprivreda je glavni odgovorni za godišnju emisiju: ​​oko 66% ukupne emisije. Za ovaj sektor se ne računaju samo direktne emisije N2O od primene đubriva, već i direktne i indirektne emisije iz procesa proizvodnje sintetičkih đubriva, životinjskog đubriva, životinja gajenih na pašnjacima, ispiranja i upravljanja stajnjakom.

Neke mere u primeni i rukovanju đubrivima i stajnjakom mogu pomoći da se smanji ovaj uticaj:

• Redovno testirajte mehanizam za raspodelu đubriva/stajnjaka kako biste bili sigurni da je primena tačna;
• Uverite se da je osoba koja primenjuje đubrivo/stajnjak dobro obučena da primenjuje onoliko malo koliko je potrebno;
• Sprovesti analizu zemljišta da bi se utvrdila potrebna količina đubriva;
• Pokušajte da koristite više stajnjaka nego neorganskih đubriva;
• Poboljšanje tehnika rukovanja stajnjakom.

Istraživanja za smanjenje emisije N2O đubrivima i efikasnim alternativnim sredstvima moraju se stalno sprovoditi.

Industrija i fosilna goriva

Emisije azotnog oksida iz industrije i vozila javljaju se na dva glavna načina. Prva se zove homogena reakcija, a to je kada reaktanti istog fizičkog stanja reaguju, primer je sagorevanje gasovitog goriva (gas sa gasom). U gasovitom gorivu može postojati prisustvo jedinjenja azota, koja se mogu generisati tokom zagrevanja u procesu sagorevanja. Drugi medijum se javlja u heterogenim reakcijama, gde jedna može biti gas, a druga čvrsta, primer je sagorevanje uglja ili stvaranje N2O u automobilskim katalizatorima.

Avioni, laka i teška vozila su glavni izvori emisije azot-oksida, iako nisu mnogo relevantni u poređenju sa emisijom CO2 koju pružaju – ovo nije izgovor da ne bude zabrinjavajuća činjenica.

U industriji, dva glavna izvora emisije azot-oksida su proizvodnja azotne kiseline (HNO3) i adipinske kiseline. Azotna kiselina se smatra ključnim sastojkom za proizvodnju đubriva, za proizvodnju adipinske kiseline, eksploziva, kao i za preradu crnih metala. Više od 80% sve azotne kiseline proizvedene u svetu ide u proizvodnju amonijum nitrata i dvostruke soli kalcijum amonijum nitrata - 3/4 amonijum nitrata ide u proizvodnju đubriva. Tokom sinteze HNO3, N2O se može formirati kao manji proizvod reakcije (oko 5 g N2O na svaki 1 kg proizvedenog HNO3).

Proizvodnja adipinske kiseline (C6H10O4) je drugi najveći izvor emisije azot-oksida u industrijskom sektoru. Ogromna većina proizvedene adipinske kiseline namenjena je za proizvodnju najlona, ​​a takođe se koristi u proizvodnji tepiha, odeće, guma, boja i insekticida.

Tehnologije za smanjenje emisije N2O u proizvodnji adipinske kiseline su sada dostupne, smanjujući oko 90% emisije, a približno 70% industrija proizvodnje adipinske kiseline primenjuje ove tehnologije.

sagorevanje biomase

Sagorevanje biomase podrazumeva sagorevanje bilo kog materijala biljnog ili životinjskog porekla za proizvodnju energije. Ukratko, sagorevanje biomase se odnosi na sagorevanje prirodno ili ljudskim uzrocima, uglavnom šuma/šuma, pa čak i drvenog uglja.

Prosečnu količinu N2O koja se emituje sagorevanjem biomase teško je izmeriti, jer mnogo zavisi od sastava materijala koji se sagoreva, ali se procenjuje da je to treći najveći izvor emisije azot-oksida. Većina šumskih požara je uzrokovana prirodnim faktorima kao što je grom, ali ljudska akcija je takođe prilično zabrinjavajuća. Spaljivanje šuma radi unapređenja poljoprivrede i stočarstva je među najvećim problemima u vezi sa paljenjem šuma, prirodne vegetacije ili čak ostataka useva, jer je vatra jeftin i lak način za čišćenje područja.

Još jedna zabrinjavajuća činjenica je upotreba drveta i drvenog uglja za proizvodnju energije, pa čak i u pećima. U mnogim regionima sveta, proizvodnja biljne energije i njeno korišćenje za određene zadatke, kao što je kuvanje, je veoma uobičajeno, a takođe može biti uticajni izvor emisije N2O.

Moraju se preduzeti zakoni i radnje za smanjenje i sprečavanje gorenja kako bi se smanjila emisija N2O iz sagorevanja u „čista” područja, za poljoprivredu ili bilo koju drugu svrhu, kao i za kontrolu i gašenje požara prirodnim uzrocima. Osim što predstavlja rizik od nekontrolisanog plamena, koji bi mogao da opustoši ogromnu oblast, kao što se dogodilo u novembru 2015. u Chapada Diamantina, emisija zagađujućih i toksičnih gasova može u velikoj meri uticati na region.

Što se tiče emisije iz upotrebe biomase za proizvodnju energije i u pećima, poboljšanje tehnika za korišćenje manje goriva, sa većom efikasnošću i zamena gorivima koja ne oslobađaju N2O, kao što su gasovi iz nafte, predstavljaju održivu alternativu za smanjenje N2O. emisija iz ovih izvora. U slučaju njihove zamene gasovima iz nafte, imaćemo problem emisije CO2 – možda deluje suludo, ali bolje je da se umesto N2O ispusti CO2, jer N2O, pored toga što doprinosi uništavanju ozonskog omotača , ima 300 puta veću moć zadržavanja toplote od CO2.

Kanalizacija i akvakultura

Zajedno, kanalizacija i akvakultura čine 4% ukupne emisije azot-oksida koju izaziva čovek. Možda izgleda malo u poređenju sa drugim izvorima, ali oni su i dalje izvori zabrinutosti. Kanalizacija se karakteriše kao svaka odbačena voda koja sadrži zagađivače i nečistoće koje je potrebno tretirati kako ne bi uticali na životnu sredinu. Akvakultura je uzgoj vodenih organizama u zatvorenim ili kontrolisanim prostorima, kao što je uzgoj ribe za prodaju.

Emisija azot-oksida kanalizacijom može se odvijati na dva načina: hemijskom i biološkom transformacijom tokom tretmana kanalizacije i odlaganjem otpadnih voda u pritoke, u kojima će azot, sadržan u visokoj koncentraciji u kanalizaciji, biti transformisan u N2O od strane bakterija prisutnih u kanalizaciji. pritoke.

Kao i kod problema sa đubrivima, iu akvakulturi je problem velika količina primenjenog azota. Velika količina azota prisutna u hrani uzgajanih organizama dovodi do visokog nivoa azota prisutnog u vodi, koji će se hemijskim i/ili biološkim procesom transformisati u azot-oksid.

Glavno sredstvo za smanjenje azot-oksida koji emituju otpadne vode su tehnike tretmana, čime se smanjuje količina razblaženog azota. Neke tehnike mogu ukloniti do 80% razblaženog azota. Moraju se usvojiti i uspostaviti politike i tehnologije tretmana za smanjenje emisije azot-oksida.

Tehnike akvakulture se takođe mogu primeniti da bi se smanjile emisije N2O, kao što su: integracija poljoprivrede i sistema akvakulture, ponovno korišćenje vode bogate hranljivim materijama za zalivanje useva i vodenih biljaka za ishranu vodenih stvorenja, integracija između vodenih vrsta, kada otpad jedne vrste služi kao hrana za druge, modifikacija i optimizacija hrane i hranljivih materija, sa ciljem da se minimizira razblaživanje azota u medijumu.

Uticaji izazvani upotrebom azot-oksida skreću pažnju na nešto važno: planetarne granice. Da biste bolje razumeli ovu temu, pogledajte članak: „Šta su planetarne granice?“