Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Ile trzeba wyemitować, by nie emitować? Tyle CO2 wyemitujemy, budując bezemisyjną energetykę
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Technologia
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
W miarę wzrostu globalnych temperatur drzewa będą emitowały więcej izoprenu, który pogorszy jakość powietrza, wynika z badań przeprowadzonych na Michigan State University. Do takich wniosków doszedł zespół profesora Toma Sharkeya z Plant Resilience Institute na MSU. Naukowcy zauważyli, że w wyższych temperaturach drzewa takie jak dąb czy topola wydzielają więcej izoprenu. Mało kto słyszał o tym związku, tymczasem jest to drugi pod względem emisji węglowodór trafiający do atmosfery. Pierwszym jest emitowany przez człowieka metan.
Sharkey bada izopren od lat 70., kiedy był jeszcze doktorantem. Rośliny emitują ten związek, gdyż pozwala on im radzić sobie z wysoką temperaturą i szkodnikami. Problem w tym, że izopren, łącząc się z zanieczyszczeniami emitowanymi przez człowieka, znacznie pogarsza jakość powietrza. Mamy tutaj do czynienia z pewnym paradoksem, który powoduje, że powietrze w mieście może być mniej szkodliwe niż powietrze w lesie. Jeśli bowiem wiatr wieje od strony miasta w stronę lasu, unosi ze sobą tlenki azotu emitowane przez elektrownie węglowe i pojazdy silnikowe. Tlenki te trafiając do lasu wchodzą w reakcję z izoprenem, tworząc szkodliwe i dla roślin, i dla ludzi, aerozole, ozon i inne związki chemiczne.
Sharkey prowadził ostatnio badania nad lepszym zrozumieniem procesów molekularnych, które rośliny wykorzystują do wytwarzania izoprenu. Naukowców szczególnie interesowała odpowiedź na pytanie, czy środowisko wpływa na te procesy. Skupili się zaś przede wszystkim na wpływie zmian klimatu na wytwarzanie izoprenu.
Już wcześniej widziano, że niektóre rośliny wytwarzają izopren w ramach procesu fotosyntezy. Wiedziano też, że zachodzące zmiany mają znoszący się wpływ na ilość produkowanego izoprenu. Z jednej powiem strony wzrost stężenia CO2 w atmosferze powoduje, że rośliny wytwarzają mniej izoprenu, ale wzrost temperatury zwiększał jego produkcję. Zespół Sharkeya chciał się dowiedzieć, które z tych zjawisk wygra w sytuacji, gdy stężenie CO2 nadal będzie rosło i rosły będą też temperatury.
Przyjrzeliśmy się mechanizmom regulującym biosyntezę izoprenu w warunkach wysokiego stężenia dwutlenku węgla. Naukowcy od dawna próbowali znaleźć odpowiedź na to pytanie. W końcu się udało, mówi główna autorka artykułu, doktor Abira Sahu.
Kluczowym elementem naszej pracy jest zidentyfikowanie konkretnej reakcji, która jest spowalniana przez dwutlenek węgla. Dzięki temu mogliśmy stwierdzić, że temperatura wygra z CO2. Zanim temperatura na zewnątrz sięgnie 35 stopni Celsjusza, CO2 przestaje odgrywać jakikolwiek wpływ. Izopren jest wytwarzany w szaleńczym tempie, mówi Sharkey. Podczas eksperymentów prowadzonych na topolach naukowcy zauważyli też, że gdy liść doświadcza wzrostu temperatury o 10 stopni Celsjusza, emisja izoprenu rośnie ponad 10-krotnie.
Dokonane odkrycie można już teraz wykorzystać w praktyce. Chociażby w ten sposób, by w miastach sadzić te gatunki drzew, które emitują mniej izoprenu. Jeśli jednak naprawdę chcemy zapobiec pogarszaniu się jakości powietrza, którym oddychamy, powinniśmy znacząco zmniejszyć emisję tlenków azotu. Wiatr wiejący od strony terenów leśnych w stronę miast będzie bowiem niósł ze sobą izopren, który wejdzie w reakcje ze spalinami, co pogorszy jakość powietrza w mieście.
« 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
Przemysł produkcji stali jest odpowiedzialny za około 10% antropogenicznej emisji węgla do atmosfery. Gdyby przemysł ten stanowił oddzielne państwo byłby 3. – po Chinach i USA – największym emitentem CO2. Przedstawiciele firmy Electra z Boulder twierdzą, że opracowali praktycznie bezemisyjny proces elektrochemicznej produkcji stali, a pozyskany w ten sposób materiał nie będzie droższy od wytworzonego metodami tradycyjnymi.
Aż 90% CO2 emitowanego w procesie produkcji stali powstaje podczas wytopu żelaza z rudy. Dlatego też, jeśli chcemy mówić o dekarbonizacji procesu produkcji stali, mówimy o dekarbonizacji wytopu, stwierdza prezes i współzałożyciel Elektry, Sandeep Nijhawan.
Electra opracowała „elektrochemiczny proces hydrometalurgiczny”, dzięki któremu zawarty w rudzie tlenek żelaza jest redukowany do żelaza w temperaturze 60 stopni Celsjusza. Nie trzeba przy tym spalać węgla. Najpierw ruda jest rozpuszczana w specjalnym roztworze kwasów. To znany proces hydrometalurgiczny, który stosowany jest np. podczas produkcji miedzi czy cynku. Jednak dotychczas nie udawało się go stosować w odniesieniu do żelaza. Nijhawan wraz z zespołem opracowali unikatowy proces, który to umożliwia. Dzięki niemu oddzielają zanieczyszczenia od rudy, a następnie pozyskują samo żelazo przepuszczając przez roztwór prąd elektryczny. Cały proces może być napędzany energią słoneczną i wiatrową. Ma on jeszcze jedną olbrzymią zaletę, do produkcji można używać tanich rud o niskiej zawartości żelaza. Możemy korzystać z rud, które obecnie są traktowane jak odpady. W kopalniach jest olbrzymia ilość takich rud, których nikt nie wydobywa, stwierdza Nijhawan.
Electra podpisała już umowę z firmą Nucor Corporation, największym producentem stali w USA. Firma zebrała też 85 milionów dolarów od inwestorów za które rozwija swoją technologię i buduje eksperymentalną fabrykę w Boulder w USA. Ma ona ruszyć jeszcze w bieżącym roku, a przed końcem dekady ma rozpocząć się komercyjna produkcja stali z wykorzystaniem nowej technologii.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Trwający niemal przez cały obecny rok kryzys energetycznych spowodował, że do produkcji energii w większym stopniu zaczęto wykorzystywać węgiel, co spowodowało obawy o znaczne zwiększenie emisji dwutlenku węgla do atmosfery. Emisja rzeczywiście wzrosła w porównaniu z rokiem 2021, ale o mniej niż 1%. To znacznie mniej niż prognozowano i znacznie mniej niż wynosił wzrost ubiegłoroczny. A stało się tak dzięki bardziej intensywnemu użyciu źródeł odnawialnych oraz samochodów elektrycznych.
Międzynarodowa Agencja Energetyczna (MAE, ang. IEA) poinformowała, że do końca bieżącego roku związana z produkcją energii emisja dwutlenku węgla do atmosfery wzrośnie o niemal 300 milionów ton w porównaniu z rokiem ubiegłym i wyniesie około 33,8 miliarda ton. To znacznie mniej niż wzrost o 2 miliardy ton, który miał miejsce w roku 2021. Za tegoroczny wzrost odpowiada głównie sektor produkcji energii elektrycznej oraz lotnictwa pasażerskiego.
Analitycy MAE dodają, że tegoroczny wzrost emisji przekroczyłby 1 miliard ton, gdyby nie duże inwestycje w źródła odnawialne i rozpowszechnianie się samochodów elektrycznych. W wyniku rosyjskiej napaści na Ukrainę znacząco wzrosły ceny gazu, co spowodowało, że świat zaczął spalać więcej węgla. Jednak ta zwiększona emisja z węgla została w dużej mierze zniwelowana poprzez szersze użycie źródeł odnawialnych. W wyniku tego nieco poprawiła się światowa średnia emisji na jednostkę wyprodukowanej energii. To bardzo dobry prognostyk, gdyż wskazuje, że pogorszenie się tego wskaźnika w ubiegłym roku – co było spowodowane znacznym wzrostem emisji przy wychodzeniu gospodarki z kryzysu po pandemii – było tylko przejściowe i udało się utrzymać trend zmniejszania emisji na jednostkę energii. To bardzo ważne, gdyż po kryzysie finansowym z 2008 roku wskaźnik emisji na jednostkę wyprodukowanej energii pogarszał się przez wiele lat.
Globalny kryzys energetyczny spowodowany inwazją Rosji na Ukrainę spowodował, że wiele krajów zaczęło zastępować gaz innymi źródłami energii. Optymistycznym zjawiskiem jest fakt, że energetyka słoneczna i wiatrowa uzupełniły większość niedoborów, dzięki czemu zwiększenie emisji spowodowane wykorzystywaniem węgla wydaje się zjawiskiem niewielkim i przejściowym. To oznacza, że emisja CO2 rośnie znacznie wolniej niż się obawiano i dochodzi do rzeczywistej strukturalnej zmiany w sektorze produkcji energii, komentuje dyrektor MAE Fatih Birol.
W 2022 roku globalna produkcja mocy ze słońca i wiatru wzrosła w porównaniu z rokiem ubiegłym o ponad 700 TWh. To największy roczny wzrost w historii. Gdyby nie on, emisja CO2 byłaby w bieżącym roku o ponad 600 milionów ton wyższa. Ilość energii pozyskiwanej ze słońca i wiatru rośnie najszybciej w całym sektorze energetycznym. Mimo tego, w niektórych krajach – głównie w Azji – drugim najszybciej rosnącym źródłem energii jest węgiel. Dlatego też w bieżącym roku globalna emisja CO2 z węgla wzrośnie o ponad 200 milionów ton w porównaniu z rokiem ubiegłym.
W Unii Europejskiej, pomimo zwiększenia zużycia węgla, spodziewany jest spadek emisji. Eksperci sądzą, że wzrost ilości energii wytwarzanej z węgla jest w UE tymczasowy, a w przyszłym roku do europejskiej sieci zostaną podłączone źródła odnawialne o łącznej mocy około 50 GW. W Chinach tegoroczna emisja pozostanie niemal na niezmienionym poziomie. Będzie to spowodowane spowolnieniem gospodarczym, suszą wpływającą na hydroelektrownie oraz przyłączaniem dużych ilości źródeł odnawialnych.
Obok wspomnianych już hydroelektrowni, które w wielu regionach świata zmniejszyły produkcję energii z powodu suszy, kolejnym niskoemisyjnym źródłem, które dostarczyło mniej energii były elektrownie atomowe. Ich globalna produkcja zmniejszyła się w bieżącym roku o ponad 80 TWh. Za znaczną część niedoborów odpowiadały francuskie elektrownie atomowe, z których ponad połowa była wyłączona przez część roku. To zaś spowodowało zwiększenie produkcji energii z węgla i ropy.
Analitycy spodziewają się, że w związku ze zmniejszonym wykorzystywaniem gazu emisja CO2 z tego źródła zmniejszy się w bieżącym roku o około 40 milionów ton. Znacząco zwiększył się jednak popyt na ropę naftową, przez co o około 180 milionów ton wzrosła emisja CO2 z tego źródła. Związane jest to przede wszystkim ze znoszeniem ograniczeń w podróżowaniu. Lotnictwo pasażerskie odpowiadało za około 75% wzrostu emisji z ropy naftowej i to pomimo tego, że emituje obecnie o około 20% CO2 mniej niż przed pandemią.
Specjaliści podkreślają, że niepewność na światowym rynku gazu będzie kształtowała również przyszłoroczne trendy. Jednak zmiany strukturalne i spowodowany nimi spadek emisji CO2 na jednostkę energii są ewidentne. Dlatego też analitycy spodziewają się, że korzystny trend będzie kontynuowany, tym bardziej, że w wielu miejscach na świecie rządzący przyjęli ambitne projekty redukcji emisji. Mowa tutaj o US Inflation Reduction Plan, europejskim Fit for 55, japońskim Green Transformation oraz o ambitnych planach dotyczących czystej energetyki przyjętych przez rządy Chin i Indii.
Ze szczegółami raportu MAE będziemy mogli zapoznać się w przyszłym tygodniu.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Teleskop Webba (JWST) zdobył pierwsze pewne dowody na obecność dwutlenku węgla w atmosferze egzoplanety. CO2 znaleziono w atmosferze gazowego olbrzyma znajdującego się w odległości 700 lat świetlnych od Ziemi. Odkrycie daje nadzieję, że Webb będzie w stanie wykryć i zmierzyć poziom dwutlenku węgla w atmosferach mniejszych podobnych do Ziemi planet skalistych.
Planeta, o której mowa, to WASP-39b, gazowy olbrzym o masie niemal czterokrotnie mniejszej od masy Jowisza, za to o średnicy o 30% większej. Tak niska masa w porównaniu z tak dużą objętością jest częściowo spowodowana wysokimi temperaturami planety, sięgającymi 900 stopni Celsjusza. WASP-39 znajduje się 8-krotnie bliżej swojej gwiazdy niż Merkury Słońca. Obiega ją w ciągu zaledwie 4 ziemskich dni.
Gazowy gigant został odkryty w 2011 roku, a dzięki teleskopom Hubble'a i Spitzera wiemy, że w jej atmosferze znajduje się para wodna, sód i potas. Dzięki niezwykłej czułości Webba w podczerwieni dowiedzieliśmy się właśnie o obecności CO2.
Odkrycia dokonano dzięki urządzeniu NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph). Zarejestrował on światło macierzystej gwiazdy przechodzące przez atmosferę planety. Jako, że różne gazy pochłaniają fale światła o różnej długości, analizując spektrum docierającego do nas światła możemy dowiedzieć się, jakie molekuły obecne są w atmosferze. Webb zarejestrował spadek ilości docierającego światła w zakresie pomiędzy 4,1 a 4,6 mikrometrów. W ten sposób zdobyliśmy pierwszy jednoznaczny dowód na obecność dwutlenku węgla w atmosferze planety poza Układem Słonecznym.
To bardzo ważne wydarzenie, będącym dowodem na czułość instrumentów Webba i możliwości całego teleskopu. Dotychczas bowiem nie dysponowaliśmy narzędziem, które pozwalałoby na rejestrowanie tak subtelnych zmian w spektrum pomiędzy 3 a 5,5 mikrometra w atmosferach egzoplanet. A to jest właśnie najbardziej interesujący nas zakres, gdyż w nim znajdują się pasma absorpcji takich gazów jak para wodna, metan czy właśnie dwutlenek węgla. Skoro zaś Webb udowodnił, że potrafi rejestrować te sygnały, powinien być w stanie zarejestrować je również w przypadku mniejszych skalistych planet. A obecność w ich atmosferach wody, metanu czy dwutlenku węgla może wskazywać na możliwość istnienia życia.
Ponadto analiza składu atmosfery zdradza wiele istotnych informacji na temat pochodzeniu i ewolucji planet. Mierząc dwutlenek węgla możemy stwierdzić, jaki był stosunek gazów i materiału stałego podczas formowania się planety. W nadchodzącej dekadzie JWST dokona wielu podobnych pomiarów na różnych planetach. Dzięki temu dowiemy się, jak powstają planety i na ile unikatowy jest Układ Słoneczny, mówi Mike Line z Arizona State University.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.