Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Zastąpienie węgla gazem nie wpłynie znacząco na klimat?
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Metan to od setek lat jedno z najpoważniejszych zagrożeń w górnictwie. Dzięki postępowi technologicznemu potrafimy go wykrywać i odprowadzać z kopalń. To jednak rodzi kolejny problem – emisję metanu, niezwykle silnego gazu cieplarnianego, do atmosfery. Tymczasem w UE trwają prace nad rozporządzeniem zakazującym takiej emisji. Czy to oznacza konieczność zamknięcia kopalń metanowych? Niekoniecznie. Potrzeba okazała się matką wynalazku i polscy naukowcy opracowali VAMPIRE, przełomową instalację, która przekształca metan w tak przydatny w kopalni... chłód.
Technologia VAMPIRE została stworzona przez Centrum Promocji i Transferu Technologii dzięki funduszom z Narodowego Centrum Badań i Rozwoju (NCBR). Działa ona w oparciu o modułowy reaktor katalityczny przekształcający metan z powietrza wentylacyjnego kopalni w energię, wykorzystywaną do klimatyzowania regionów, w których prowadzone jest wydobycie. Reaktor jest dziełem naukowców z Wydziału Chemii Uniwersytetu Jagiellońskiego, którzy pracowali pod kierunkiem prof. Joanny Profic-Paczkowskiej i dr. inż. Romana Jędrzejczaka. Drugim z niezbędnych elementów jest absorber zbudowany przez firmę DPMTech, który przekształca gorące powietrze z reaktora w tzw. wodę lodową zasilającą urządzenia klimatyzacyjne.
Niezwykle ważnym elementem jest tutaj modułowa budowa całej instalacji, która musi zmieścić się w korytarzach kopalni, być łatwa w transporcie i montażu. Modułowy jest też sam reaktor, umożliwiający bezpieczne spalanie metanu w niskiej temperaturze. Dzięki takiej budowie można go składać jak z klocków, by osiągnąć wymaganą wydajność przetwarzania powietrza wentylacyjnego.
Prototypową instalację VAMPIRE przetestował Główny Instytut Górnictwa – Państwowy Instytut Badawczy Kopalnia Doświadczalna „Barbara”. Testy wykazały, że pozwala ona na ograniczenie emisji metanu i wykorzystanie go do poprawienia mikroklimatu w wyrobiskach.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside (UC Riverside) dokonali niespodziewanego odkrycia. Silny gaz cieplarniany, metan, nie tylko ogrzewa Ziemię, ale i... ją ochładza. Nowo odkrytego zjawiska nie uwzględniono jeszcze w modelach klimatycznych.
Gazy cieplarniane tworzą w atmosferze Ziemi warstwę przypominającą koc, która blokuje promieniowanie długofalowe, przez co utrudnia wypromieniowywanie ciepła przez planetę ogrzewaną przez Słońce. To prowadzi do wzrostu temperatury na powierzchni. Naukowcy z UC Riverside zauważyli niedawno, że znajdujący się w atmosferze metan absorbuje krótkofalowe promieniowanie ze Słońca. To powinno ogrzewać planetę. Jednak – wbrew intuicji – absorpcja promieniowania krótkofalowego prowadzi do takich zmian w chmurach, które mają niewielki efekt chłodzący, mówi profesor Robert Allen. Na podstawie przygotowanego modelu komputerowego naukowcy obliczyli, że dzięki temu efektowi chłodzącemu metan kompensuje ok. 30% swojego wpływu ocieplającego.
Z tym zjawiskiem wiąże się też drugi, niespodziewany, mechanizm. Metan zwiększa ilość opadów, ale jeśli weźmiemy pod uwagę jego efekt chłodzący, to ten wzrost opadów powodowany przez metan jest o 60% mniejszy, niż bez efektu chłodzącego.
Oba rodzaje energii, długofalowa z Ziemi i krótkofalowa ze Słońca, uciekają z atmosfery w większej ilości niż są do niej dostarczane. Atmosfera potrzebuje więc mechanizmu kompensującego ten niedobór. A kompensuje go ciepłem uzyskiwanym z kondensującej się pary wodny. Ta kondensacja objawia się w opadach. Opady to źródło ciepła, dzięki któremu atmosfera utrzymuje równowagę energetyczną, mówi Ryan Kramer z NASA. Jednak metan zmienia to równanie. Zatrzymuje on w atmosferze energię ze Słońca, przez co atmosfera nie musi pozyskiwać jej z opadów. Ponadto absorbując część energii metan zmniejsza jej ilość, jaka dociera do powierzchni Ziemi. To zaś zmniejsza parowanie. A zmniejszenie parowania prowadzi do zmniejszenia opadów.
Odkrycie to ma znaczenie dla lepszego zrozumienia wpływu metanu i być może innych gazów cieplarnianych na klimat. Absorpcja promieniowania krótkofalowego łagodzi ocieplenie i zmniejsza opady, ale ich nie eliminuje, dodaje Allen.
W ostatnich latach naukowcy zaczęli bardziej interesować się wpływem metanu na klimat. Emisja tego gazu rośnie, a głównymi jego antropogenicznymi źródłami są rolnictwo, przemysł i wysypiska odpadów. Istnieje obawa, że w miarę roztapiania się wiecznej zmarzliny, uwolnią się z niej olbrzymie ilości metanu. Potrafimy dokładnie mierzyć stężenie gazów cieplarnianych w atmosferze. Musimy jak najlepiej rozumieć, co te wartości oznaczają. Badania takie jak te prowadzą nas do tego celu, mówi Ryan Kramer.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Sprawdzają się przewidywania naukowców, który prognozują, że już w roku 2016 średnia roczna koncentracja CO2 przekroczy 400 części na milion (ppm). W ubiegłym roku, w nocy z 7 na 8 maja, po raz pierwszy zanotowano, że średnia godzinowa koncentracja dwutlenku węgla przekroczyła 400 ppm. Tak dużo CO2 nie było w atmosferze od 800 000 – 15 000 000 lat.
W bieżącym roku możemy zapomnieć już o średniej godzinowej i znacznie wydłużyć skalę czasową. Czerwiec był trzecim z kolei miesiącem, w którym średnia miesięczna koncentracja była wyższa niż 400 części na milion.
Granica 400 ppm została wyznaczona symbolicznie. Ma nam jednak uświadomić, jak wiele węgla wprowadziliśmy do atmosfery. Z badań rdzeni lodowych wynika, że w epoce preindustrialnej średnia koncentracja dwutlenku węgla w atmosferze wynosiła 280 części na milion. W roku 1958, gdy Charles Keeling rozpoczynał pomiary na Mauna Loa w powietrzu znajdowało się 316 ppm. Wraz ze wzrostem stężenia CO2 rośnie też średnia temperatura globu. Naukowcy nie są zgodni co do tego, jak bardzo możemy ogrzać planetę bez narażania siebie i środowiska naturalnego na zbytnie niebezpieczeństwo. Zgadzają się zaś co do tego, że już teraz należy podjąć radykalne kroki w celu redukcji emisji gazów cieplarnianych. Paliwa niezawierające węgla muszą szybko stać się naszym podstawowym źródłem energii - mówi Pieter Tans z Narodowej Administracji Oceanicznej i Atmosferycznej.
Kwiecień 2014 roku był pierwszym, w którym przekroczono średnią 400 ppm dla całego miesiąca. Od maja, w związku z rozpoczęciem się najintensywniejszego okresu fotosyntezy na półkuli północnej, rozpoczął się powolny spadek koncentracji CO2, która w szczytowym momencie osiągnęła 402 ppm. Jednak przez cały maj i czerwiec średnia dzienna, a zatem i średnia miesięczna, nie spadły poniżej 400 części CO2 na milion. Eksperci uważają, że w trzecim tygodniu lipca koncentracja dwutlenku węgla spadnie poniżej 400 ppm. Do ponownego wzrostu dojdzie zimą i wzrost ten utrzyma się do maja.
Rośliny nie są jednak w stanie pochłonąć całego antropogenicznego dwutlenku węgla i wraz z każdym sezonem pozostawiają go w atmosferze coraz więcej. Dlatego też Pieter Tans przypuszcza, że w przyszłym roku pierwszym miesiącem, dla którego średnia koncentracja tego gazu przekroczy 400 ppm będzie już luty, a tak wysoki poziom CO2 utrzyma się do końca lipca, czyli przez sześć pełnych miesięcy. Od roku 2016 poziom 400 ppm będzie stale przekroczony.
Dopóki ludzie będą emitowali CO2 ze spalanego paliwa, dopóty poziom tego gazu w oceanach i atmosferze będzie się zwiększał - mówi Tans.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Węgiel, jeden z najbardziej rozpowszechnionych pierwiastków we wszechświecie, jest podstawowym budulcem organizmów żywych. Cieszy się więc szczególnym zainteresowaniem naukowców. Wiemy, że struktura krystaliczne węgla ma wpływ na jego właściwości. Naukowcy obliczyli, że przy ciśnieniu przekraczającym 1000 GPa powinno dojść do zmiany struktury atomowej tego pierwiastka. Naukowcy z Oksfordu i LLNL poddali właśnie węgiel rekordowemu ciśnieniu 2000 GPa. To 5-krotnie więcej niż w jądrze Ziemi. Takie ciśnienie może panować we wnętrzach niektórych egzoplanet.
Odkryliśmy, że – ku naszemu zaskoczeniu – w takich warunkach nie doszło do żadnej przewidywanej zmiany fazy w węglu. Zachował on swoją krystaliczną strukturę do najwyższego ciśnienia, jakiemu go poddaliśmy. Te same ultrasilne wiązania, które są odpowiedzialne za to, że przy ciśnieniu atmosferycznym diament bezterminowo zachowuje swoją strukturę, prawdopodobnie zapobiegają zmianie fazy przy ciśnieniu przekraczającym 1000 GPa, mówi główna autorka badań, fizyk Amy Jenei z Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL).
Eksperymenty były prowadzone w ramach programu Discovery Science, dzięki któremu zewnętrzne zespoły badawcze mają łatwy dostęp do jednego z flagowych ośrodków LLNL – National Ignition Facility (NIF).
Profesor Justin Wark z University of Oxford, który odpowiadał za teoretyczną część badań stwierdził, że, prowadzony przez NIF projekt Discovery Science przynosi olbrzymie korzyści środowisku akademickiemu. Nie tylko daje nam możliwość przeprowadzenia eksperymentów, których nigdzie indziej przeprowadzić się nie da, ale – co bardzo ważne – daje studentom, którzy przecież w przyszłości będą naukowcami, szansę pracy w unikatowej jednostce badawczej.
Podczas eksperymentów, w których udział brali też naukowcy z University of Rochester i University of York, wykorzystano wysokoenergetyczne źródło laserów w NIF do poddania stałej formy węgla ciśnieniu sięgającemu 2000 GPa. Strukturę próbki badano za pomocą rentgenografii strukturalnej. Jednocześnie niemal 2-krotnie pobito rekord ciśnienia, przy którym wykorzystano tę technikę.
Badania wykazały, że nawet przy tak ekstremalnych ciśnieniach węgiel zachował swoją strukturę, co wskazuje na istnienie wysokoenergetycznych barier zapobiegających przejściu fazowemu. Wciąż otwarte pozostaje pytanie, czy we wnętrzach egzoplanet istnieje mechanizm pozwalający przezwyciężyć tę barierę i umożliwiający pojawienie się przewidywanych form węgla. Potrzebne są kolejne badania z wykorzystaniem alternatywnych metod kompresji lub innej formy węgla, wymagającej mniejszych energii do wywołania zmiany struktury.
O wynikach badań poinformowano na łamach Nature.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Od ostatnich 30 lat Biegun Południowy ociepla się ponadtrzykrotnie szybciej niż średnia globalna, wynika z badań przeprowadzonych przez profesora Ryana Fogta i Kyle'a Clema z Ohio State University. Naukowcy informują, że ocieplanie to jest głównie powodowane przez naturalną zmienność klimatu i dodatkowo wzmacniane przez emisję gazów cieplarnianych.
Clem, który obecnie pracuje na nowozelandzkim Victoria University, mówi, że zawsze pasjonowała go pogoda, jej potęga i nieprzewidywalność. Dzięki pracy z Ryanem nauczyłem się wszystkiego o klimacie Antarktyki i półkuli południowej. Przede wszystkim zaś dowiedziałem się wiele o Antarktyce Zachodniej, jego ocieplaniu się, topnieniu lodu i wzrostu poziomu oceanów. Antarktyka doświadcza jednych z największych ekstremów i zmienności pogodowych na planecie, a w powodu jej izolacji, bardzo niewiele o tym kontynencie wiemy. Co roku zaskakuje nas czymś nowym, mówi Clem.
Wiemy, że przez cały XX wiek większość Antarktyki Zachodniej oraz Półwysep Antarktyczny ogrzewały się i dochodziło do utraty lodu. Jednocześnie zaś Biegun Południowy, znajdujący się w odległym wysoko położonym regionie, ochładzał się aż do lat 80. ubiegłego wieku. Od tamtej pory znacząco się ocieplił.
Clem i jego zespół przeanalizowali dane ze stacji pogodowej na Biegunie Południowym oraz wykorzystali modele klimatyczne do zbadania mechanizmu ocieplania się wnętrza Antarktyki. Okazało się, że w latach 1989–2018 Biegun Południowy ocieplił się o 1,8 stopnia Celsjusza. Średnie tempo ogrzewania wynosiło więc 0,6 stopnia na dekadę, było więc trzykrotnie większe niż średnia globalna w tym czasie.
Autorzy badań stwierdzili, że ogrzewanie się wnętrza Antarktyki jest spowodowane głównie przez tropiki, szczególnie zaś przez wysokie temperatury wód oceanicznych zachodniego Pacyfiku, które doprowadziły do zmiany rozkładu wiatrów na Południowym Atlantyku, przez co zwiększył się transport ciepłego powietrza nad Biegun Południowy. Te zmiany na południowym Atlantyku to, zdaniem uczonych, ważny mechanizm powodujący anomalie klimatyczne we wnętrzu Antarktyki.
Zdaniem Clema i Fogta, ogrzewanie się wnętrza kontynentu, mimo iż sam mechanizm zmian jest naturalny, nie miałoby miejsca gdyby nie działalność człowieka. Naturalny mechanizm, czyli zmiana układu wiatrów u atlantyckich wybrzeży Antarktyki spowodowana przez temperatury wód na zachodnim Pacyfiku, został bowiem bardzo wzmocniony przez emisję gazów cieplarnianych, przez którą wody Pacyfiku są wyjątkowo gorące.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.