Wysysanie metali z dna morskiego sposobem na uniknięcie kryzysu?
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Ciekawostki
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Rosnący popyt na metale i minerały powoduje, że zagrożone jest istnienie ponad 4000 gatunków kręgowców. Problem staje się coraz większy z powodu zwiększającego się wydobycia minerałów potrzebnych do budowy systemów czystej energii. Minerały takie często bowiem znajdują się w miejscach o dużej różnorodności biologicznej. Naukowcy z Uniwersytetów w Sheffield i Cambridge informują na łamach Current Biology, że górnictwo oraz wydobycie ropy i gazu zagrażają 4642 gatunkom kręgowców.
Największe ryzyko stwarza wydobycie materiałów potrzebnych do przejścia na czystą energię, takich jak lit i kobalt. Wiele gatunków jest też narażonych przez kamieniołomy, w których wydobywa się wapień, niezbędny do produkcji cementu. A zagrożenie dla zwierząt nie ogranicza się wyłącznie do miejsc wydobycia. Zagrożone są też gatunki zamieszkujące bardzo daleko od miejsc prowadzenia działalności wydobywczej. Górnictwo zanieczyszcza bowiem wody, a budowa kopalń – czy to wydobywających minerały czy ropę naftową lub gaz – bardzo często związana jest z wycinką lasów zarówno w miejscu samej kopalni, jak i dróg dojazdowych i innej niezbędnej infrastruktury.
Autorzy badań zwracają uwagę, że bardzo szybkim i łatwym sposobem na zmniejszenie negatywnego wpływu kopalń na kręgowce jest skupienie się na zmniejszeniu zanieczyszczeń generowanych przez takie zakłady.
Nie jesteśmy w stanie przestawić się na czystą energię i zmniejszyć naszego wpływu na klimat bez wydobywania potrzebnym materiałów. I tutaj pojawia się problem, gdyż często prowadzimy działalność górniczą w miejscach o dużej bioróżnorodności. Bardzo wiele gatunków, szczególnie ryb, jest narażonych z powodu zanieczyszczenia wód przez górnictwo. Łatwo możemy zapobiegać tego typu zanieczyszczeniom i w ten sposób zmniejszyć negatywny wpływa górnictwa na bioróżnorodność, stwierdza profesor David Edwards z University of Cambridge.
Z badań wynika, że najbardziej narażone są właśnie ryby. Górnictwo zagraża aż 2053 gatunkom tych zwierząt. Kolejnymi na liście zagrożonych są gady, płazy, ptaki i ssaki. Wszystko wskazuje na to, że największe niebezpieczeństwo wisi nad gatunkami żyjącymi w wodach słodkich oraz na tymi o małym zasięgu występowania.
Zapotrzebowanie na wapień, podstawowy składnik naszej działalności budowlanej, to poważne zagrożenie dla dzikich zwierząt. Bardzo wiele gatunków żyje w miejscach, gdzie istnieją kamieniołomy, gdyż są wyspecjalizowane w życiu na terenach występowania wapienia. Tymczasem kopalnia może dosłownie unicestwić wzgórze będące domem dla różnych gatunków, dodaje główny autor badań Ieuan Lamb z University of Sheffield. Uczony podaje przykład jaszczurki Cyrtodactylus hidupselamanya. To gatunek endemiczny dla Malezji, ściśle związany ze skałami wapiennymi. Występuje on na jednym wzgórzu i chroni w jego szczelinach oraz jaskiniach. Niestety, istnieją plany zniszczenia wzgórza w celu pozyskania wapienia. To zaś będzie oznaczało zagładę całego gatunku.
Kopalnie mogą negatywnie wpływać na cieki wodne na powierzchni setek tysięcy kilometrów kwadratowych. Wpływ ten może być bardzo różny. Na przykład wydobycie piasku powoduje, że dochodzi do zmian we wzorcach przepływu wody w rzekach i na mokradłach, przez co wiele gatunków ptaków staje się łatwiej dostępnych dla drapieżników. Górnictwo zagraża zwierzętom w bardzo ważnych centrach bioróżnorodności w tropikalnych Andach, Afryce Centralnej i Zachodniej czy Azji Południowo-Wschodniej. I nie musi to być działalność prowadzona na wielką skalę przemysłową. Na przykład prowadzone na niewielką skalę ręczne wydobycie złota z osadów rzecznych w Ghanie powoduje zanieczyszczenie rtęcią ważnych miejsc występowania ptaków.
Autorzy badań skupili się na zagrożeniach dla kręgowców, jednak przypuszczają, że działalność górnicza zagraża również bezkręgowcom i roślinom.
Nie ma wątpliwości, że musimy wydobywać potrzebne nam materiały. Wszystkie społeczeństwa się na tym opierają. Jednak wiążą się z tym zagrożenia środowiskowe. Nasz raport to pierwszy krok w kierunku uniknięcia utraty bioróżnorodności w obliczu przewidywanego drastycznego zwiększenia działalności górniczej, mówi Edwards.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W niektórych miejscach Europy poziom radioaktywnego cezu w mięsie dzików jest tak wysoki, że ich mięsa nie wolno przeznaczać do konsumpcji dla człowieka. Co gorsza, ten wysoki poziom utrzymuje się od 30 lat, mimo że z zarówno nasza wiedza na temat cezu oraz badania innych zwierząt leśnych wskazują, że powinien on spadać. Problem znany jest jako paradoks dzika i został on szczegółowo opisany przez naukowców z Uniwersytetu Leibniza w Hanowerze i Uniwersytetu Technicznego w Wiedniu.
Uczeni przyjrzeli się dzikom żyjącym w Bawarii. Poziom cezu w ich mięsie wynosi od 370 do 15 000 Bq/kg (bekereli na kilogram). Przepisy dopuszczają poziom radioaktywności rzędu 600 Bq/kg, zatem normy w mięsie dzików są przekroczone nawet 25-krotnie. Badacze porównali stosunek izotopów cezu 135 i 137 w mięsie dzików z Bawarii i stwierdzili, że za zanieczyszczenie odpowiedzialne są z w znacznej mierze... testy broni jądrowej. To zaskakujące stwierdzenie, gdyż dotychczas sądzono, iż głównym źródłem zanieczyszczeń jest opad radioaktywny pochodzący z Czernobyla. Tymczasem okazało się, że to testy sprzed 60 lat odpowiadają za od 10 do 68 procent radioaktywności mięsa przekraczającego normy, a w niektórych przypadkach to sam opad z testów broni jądrowej wystarczył, by normy zostały przekroczone. W sumie aż 25% zbadanych próbek mięsa zawierało tak dużo radioaktywnego cezu pochodzącego z prób broni jądrowej, że normy w nich byłyby przekroczone nawet wówczas, gdyby nie doszło do katastrofy w Czarnobylu.
Po wypadku w Czarnobylu poziom zanieczyszczenia gleby w Bawarii znacząco wzrósł, a zanieczyszczenie mięsa dzików nawet o 2 rzędy wielkości przekraczało normy. Mięso innych dzikich zwierząt, jak jeleni, również było zanieczyszczone, ale u nich poziom radioaktywności znacząco spada. U dzików tak szybkiego spadku nie zauważono, co więcej, był on wolniejszy niż tempo półrozpadu cezu.
Zdaniem naukowców poziom radioaktywnego cezu w mięsie dzików nie spada, gdyż zwierzęta te ryją w ziemi i żywią się m.in. podziemnymi grzybami, które w odpowiednich warunkach mogą akumulować cez. Cez – zarówno ten z testów broni jądrowej, jak i z katastrofy w Czernobylu – wciąż trafia z gleby do pożywienia dzików.
Również w Polsce mięso dzikich zwierząt zanieczyszczone jest pierwiastkami radioaktywnymi. W naszym kraju regionem o szczególnie dużym poziomie zanieczyszczeń jest region Opola. Po raz pierwszy udowodniliśmy, że rejonie tym, w którym występuje najwyższy poziom promieniowania gamma w Polsce, aktywność cezu-137 w tkance mięśniowej wszystkich trzech badanych gatunków rośnie w czasie, piszą autorzy badań przeprowadzonych w 2022 roku. Badane przez nich gatunki to dzik, sarna europejska i jeleń szlachetny.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Pierwsze ogólnoświatowe badania zanieczyszczeń pyłem zawieszonym PM2.5 wykazało, że jedynie na 0,18% powierzchni Ziemi stężenie pyłu zawsze jest niższe niż określona przez WHO granica bezpieczeństwa. A czystym powietrzem oddycha zwykle tylko 0,001% ludzkości.
Autorzy badań, naukowcy z kanadyjskiego Monash University zauważyli również, że o ile w ciągu dwóch pierwszych dekad XXI wieku stężenie PM2.5 w powietrzu nad Europą i Ameryką Północną zmniejszyło się, to wzrosło nad Azją Południową, Australią, Nową Zelandią, Ameryką Południową i Karaibami. Średnio globalnie normy PM2.5 są przekroczone przez 70% roku.
Za pomocą metod maszynowego uczenia zintegrowaliśmy wiele danych meteorologicznych i geologicznych, by ocenić dzienną koncentrację PM2.5 na obszarach o wymiarach 10x10 kilometrów obejmujących całą planetę. Braliśmy pod uwagę lata 2000-2019 i skupiliśmy się na miejscach, gdzie poziom PM2.5 przekraczał 15 µg/m3, czyli poziom bezpieczeństwa określony przez WHO. Trzeba dodać, że poziom ten budzi kontrowersje, mówi główny autor badań Yuming Guo.
Naukowcy zauważyli też, że globalna ilość PM2.5 nieco spadła w badanym okresie. Do roku 2019 koncentracja pyłów powyżej 15 µg/m3 utrzymywała się przez ponad 70% dni w roku, ale na południu i wschodzie Azji było to ponad 90% dni.
Średnia globalna koncentracja w latach 2000–2019 wynosiła w skali globu 32,8 µg/m3. Najwyższa była zaś w na wschodzie (50,0 µg/m3) i południu (37,2 µg/m3) Azji. Na trzecim miejscu znajdowała się północna Afryka ze średnim stężeniem 30,1 µg/m3. Najniższe średnie roczne stężenia zanotowano zaś w Australii i Nowej Zelandii (8,5 µg/m3), Oceanii (12,6 µg/m3) oraz Ameryce Południowej (15,6 µg/m3).
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Krzem, który jest standardowo wykorzystywany do wytwarzania ogniw słonecznych, jest drogi w pozyskiwaniu i oczyszczaniu. Alternatywną dla niego mogą być znacznie tańsze perowskity, a budowane z nich ogniwa słoneczne już teraz są bardziej wydajne od tych krzemowych. Naukowcy z University of Rochester poinformowali, że ich wydajność można zwiększyć ponad dwukrotnie.
Grupa profesora Chunleia Guo zauważyła, że jeśli w ogniwach perowskitowych w roli substratu użyjemy metalu lub naprzemiennie ułożonych warstw metalu i dielektryka – zamiast standardowo używanego szkła – to wydajność takiego ogniwa wzrośnie aż o 250%. To olbrzymi postęp, gdyż już w tej chwili perowskitowe ogniwa słoneczne charakteryzują się wydajnością przekraczającą 30%.
Nikt dotychczas nie zaobserwował takiego zjawiska. Gdy pod perowskit wsadziliśmy metal nagle doszło do gwałtownej zmiany interakcji elektronów w materiale. Wykorzystaliśmy więc metodę fizyczną do wywołania tej interakcji, mówi Guo. Kawałek metalu może tutaj wykonać tyle roboty, co złożone prace z dziedziny inżynierii chemicznej, cieszy się uczony.
Aby ogniwa słoneczne działały, fotony ze Słońca muszą wzbudzić elektrony w materiale ogniwa fotowoltaicznego, które w wyniku tego opuszczą swoje dotychczasowe miejsca i wygenerują prąd. Idealnie byłoby, gdyby do budowy ogniw użyć materiału, w którym wzbudzone elektrony są bardzo słabo wciągane z powrotem na swoje miejsca. Zespół Guo wykazał, że w perowskitach takiej rekombinacji, powrotu wzbudzonych elektronów na miejsce, można uniknąć łącząc perowskit z metalem lub metamateriałem zbudowanym z naprzemiennych warstw srebra i tlenku aluminium. Wówczas, dzięki wielu zdumiewającym zjawiskom fizycznym ma miejsce znaczna redukcja liczby rekombinacji. Jak wyjaśnia Guo, warstwa metalu działa jak lustro tworzące odwrócone obrazy par dziura-elektron, zmniejszając prawdopodobieństwo rekombinacji elektronów z dziurami. Za pomocą prostego miernika zaobserwowano, że wydajność perowskitowego ogniwa zwiększyła się o 250%.
Perowskity to niezwykle obiecująca grupa materiałów pod względem produkcji energii elektrycznej ze Słońca. Mają jednak poważną wadę. Ulegają szybkiej degradacji pod wpływem wysokiej temperatury i ich wydajność drastycznie spada. Jednak i na tym polu widoczny jest wyraźny postęp. Gdy rozpoczynano badania perowskitów pod kątem ich wykorzystania do pozyskiwania energii elektrycznej, perowskitowe ogniwa pracowały od kilku minut do kilku godzin. W ubiegłym roku w US National Renewable Energy Laboratory powstało perowskitowe ogniwo fotowoltaiczne, które po 2400 godzinach nieprzerwanej pracy w temperaturze 55 stopni Celsjusza zachowało 87% swojej pierwotnej sprawności. Czas pracy ogniw perowskitowych może już teraz sięgać wielu miesięcy. A ich wydajność właśnie zwiększono o 250%.
Solar Energy Technologies Office, działające w ramach amerykańskiego Departamentu Energii, stawia sobie za cel opracowanie perowskitowego ogniwa, które będzie działało przez co najmniej 20, a idealnie ponad 30 lat.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z University of Chicago opracowali sposób na wytwarzanie materiału, który można produkować równie łatwo jak plastik, ale który przewodzi elektryczność tak dobrze, jak metale. Na łamach Nature uczeni opisali, w jaki sposób stworzyć dobrze przewodzący materiał, którego molekuły są nieuporządkowane. Jego istnienie przeczy temu, co wiemy o elektryczności.
Nasze odkrycie pozwala na stworzenie nowej klasy materiałów, które przewodzą elektryczność, są łatwe w kształtowaniu i bardzo odporne na warunki zewnętrzne, mówi jeden z głównych autorów badań, profesor John Anderson. To sugeruje możliwość istnienia nowej grupy materiałów, niezwykle ważnej z technologicznego punktu widzenia, dodaje doktor Jiaze Xie.
Materiały przewodzące są nam niezbędne w codziennym życiu. To dzięki nim funkcjonują urządzenia napędzane prądem elektrycznym. Najstarszą i największa grupą takich materiałów są metale, jak miedź czy złoto. Około 50 lat temu stworzono przewodniki organiczne, w których materiał wzbogacany jest o dodatkowe atomy. Takie przewodniki są bardziej elastyczne i łatwiej jest je przetwarzać niż metale, jednak są mało stabilne i w niekorzystnych warunkach – przy zbyt wysokiej temperaturze czy wilgotności – mogą tracić swoje właściwości.
I metale i przewodniki organiczne mają pewną cechę wspólną – są zbudowane z uporządkowanych molekuł. Dzięki temu elektrony mogą z łatwością się w nich przemieszczać. Naukowcy sądzili więc, że warunkiem efektywnego przewodnictwa jest uporządkowana struktura przewodnika.
Jiaze Xie zaczął jakiś czas temu eksperymentować z wcześniej odkrytymi, jednak w dużej mierze pomijanymi, materiałami. Długie łańcuchy węgla i siarki poprzeplatał atomami niklu. Ku zdumieniu jego i jego kolegów okazało się, że taka nieuporządkowana struktura świetnie przewodzi prąd. Co więcej, okazała się bardzo stabilna. Podgrzewaliśmy nasz materiał, schładzaliśmy, wystawialiśmy na działanie powietrza i wilgoci, nawet zamoczyliśmy w kwasie i nic się nie stało, mówi Xie. Najbardziej jednak zdumiewający był fakt, że struktura materiału była nieuporządkowana. On nie powinien tak dobrze przewodzić prądu. Nie mamy dobrej teorii, która by to wyjaśniała, przyznaje profesor Anderson.
Andreson i Xie poprosili o pomoc innych naukowców ze swojej uczelni, by wspólnie zrozumieć, dlaczego materiał tak dobrze przewodzi elektryczność. Obecnie naukowcy sądzą, że tworzy on warstwy. I pomimo, że poszczególne warstwy nie są uporządkowane, to tak długo, jak się ze sobą stykają, elektrony mogą pomiędzy nimi swobodnie przepływać.
Jedną z olbrzymich zalet nowego materiału jest możliwość łatwego formowania. Metale zwykle trzeba stopić, by uzyskać odpowiedni kształt. To proces nie tylko energochłonny, ale i poważnie ograniczający ich zastosowanie, gdyż oznacza, że inne elementu budowanego układu czy urządzenia muszą wytrzymać wysokie temperatury podczas produkcji. Nowy materiał pozbawiony jest tej wady. Można go uzyskiwać w temperaturze pokojowej i używać tam, gdzie występują wysokie temperatury, środowisko kwasowe, zasadowe czy wysoka wilgotność. Dotychczas wszystkie tego typu zjawiska poważnie ograniczały zastosowanie nowoczesnych technologii.
Badania nad nowym materiałem są finansowane przez Pentagon, Departament Energii oraz Narodową Fundację Nauki.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.