Углекислый газ уже давно вызывает гнев экологически сознательного человечества. Уровни CO2 в атмосфере, образующиеся в результате сжигания ископаемого топлива, сейчас выше, чем когда-либо за последние 400 000 лет. С потеплением, которое это оказывает на глобальную окружающую среду, снижение этих показателей является основной целью ученых и политиков во всем мире.
Однако это только часть истории. Углекислый газ не одинок в своей роли парникового газа, многие другие вещества вносят значительный вклад в глобальное повышение температуры. Поскольку человечество изо всех сил пытается удержать потепление ниже 2 градусов по Цельсию в течение столетия, потребуются стратегии для решения этой проблемы на всех фронтах.
Вокруг метана неприятный запах
Жвачные животные являются основным источником выбросов парниковых газов, что, вероятно, неудивительно для некоторых."images/001/image-2253-2.jpg" "Image" />
Нефтегазовые предприятия выбрасывают в атмосферу значительное количество метана, часто из-за утечек или сбоев в работе установок.
Уровни метана в атмосфере были низкими по сравнению с углекислым газом. Метан также имеет короткую жизнь в атмосфере, около 9 лет. Эти факторы означают, что метан исторически вызывал меньшую озабоченность природоохранных организаций. Однако после того, как уровни стабилизировались с 1990-х до середины 2000-х годов, они снова начали стремительно расти. Ученым еще предстоит определить причину этого роста, и он может свести на нет упорные достижения в борьбе с глобальным потеплением на фронте CO2. Теории варьируются от снижения уровня химических веществ, расщепляющих метан в атмосфере, до увеличения животноводства или развития индустрии гидроразрыва пласта.
Какова бы ни была причина недавнего роста, его сдерживание потребует значительной работы. Фонд защиты окружающей среды запускает MethaneSAT, чтобы лучше определять местонахождение и количественно определять выбросы в атмосферу, стремясь остановить легко устраняемые утечки в операциях с ископаемым топливом. Другие идеи включают использование антибиотиков для снижения выброса метана животными или для улавливания выбросов со свалок и использования их в качестве источника энергии. Вероятно, потребуется строгий подход как к мониторингу, так и к сокращению выбросов, чтобы контролировать уровень метана.
Закись азота
Закись азота - не просто любимый газ в «Форсаже». Это также мощный парниковый газ с потенциалом нагрева в 300 раз больше, чем у двуокиси углерода, фунт за фунтом. Обладая большой выносливостью, он остается в атмосфере в среднем 114 лет. Поскольку 40 процентов выбросов NOx приходится на деятельность человека, это важный фактор в плане выбросов парниковых газов.
Использование удобрений в сельском хозяйстве является основной причиной выбросов закиси азота в атмосферу. По мере того, как фермерские хозяйства стремятся к постоянному увеличению урожайности, наблюдается соответствующее увеличение использования азотосодержащих удобрений. Другие меньшие источники включают сжигание ископаемого топлива и различные процессы химического производства.
Сокращение выбросов закиси азота в значительной степени является сложной задачей. Сокращение урожайности ферм нецелесообразно, если мы хотим продолжать кормить как можно больше людей. Вместо этого повышение эффективности применения удобрений является более жизнеспособным путем. Правильное применение удобрений в нужном количестве в нужное время позволяет сократить выбросы закиси азота, а также снизить затраты на сельскохозяйственные работы. Другие преимущества в этой области могут быть достигнуты за счет сокращения использования ископаемого топлива путем перехода на производство возобновляемой энергии или более чистые технологии сжигания. Знаменитый каталитический нейтрализатор, внедренный в автомобили с бензиновым двигателем в 1970-х годах, играет важную роль в снижении этих выбросов, а впрыск мочевины делает то же самое в дизельных двигателях, о которых мы говорили ранее..
Sulphur Hexa-что теперь?
Гексафторид серы широко используется в высоковольтных распределительных устройствах, как показано здесь, на этой гидроэлектростанции. Этот автоматический выключатель рассчитан на 115 кВ, 1200 А.
Недавно гексафторид серы стал объектом пристального внимания. Также известный по своей химической формуле SF6, это сильнодействующий парниковый газ с потенциалом нагрева более чем в 23 000 раз больше, чем у CO2Ценится за свои характеристики в качестве газообразной диэлектрической среды, он широко используется в высоковольтных автоматических выключателях в современных электрических сетях. Это позволяет создавать гораздо более компактные распределительные устройства, оставаясь при этом безопасными и надежными в эксплуатации.
Концентрации SF6 в последнее время начали расти, что вызывает тревогу. Предполагается, что это связано с утечкой газа из электрооборудования. По мере изменения мирового энергетического баланса сети стали полагаться на более распределенную генерацию из таких источников, как ветряные электростанции и солнечная энергия. Этот режим генерации требует гораздо большего количества подключений к сети, что означает большее количество распределительных устройств и, следовательно, больше SF6 в дикой природе.
На этом графике показаны эквивалентные выбросы за весь срок службы технологии AirPlus по сравнению с технологией SF6. Благодаря низкому потенциалу AirPlus в отношении глобального потепления можно получить значительные преимущества.
Работа ведется, чтобы замедлить эту тенденцию, прежде чем ситуация выйдет из-под контроля. Замена была разработана в сотрудничестве между ABB и 3M под названием AirPlus. В то время как производственный процесс высвобождает больше CO2, в течение жизненного цикла установки, распределительное устройство на базе AirPlus должно оказывать гораздо меньшее влияние на нагрев. Это связано с тем, что при попадании в атмосферу AirPlus разлагается под воздействием УФ-излучения всего за 15 дней, а SF6 - за 3200 лет. Его потенциал глобального потепления меньше 1, что означает он имеет меньший эффект нагревания, чем даже CO2, обеспечивая при этом диэлектрические характеристики, сравнимые с SF6 Доступны варианты как для среднего, так и для высокого напряжения.
Со временем, по мере того как правительства будут работать над сокращением распространенности SF6в новых установках, вполне вероятно, что мы увидим, как AirPlus и другие альтернативы набирают обороты. Газ уже запрещен в ЕС для всех неэлектрических целей с 2014 года. Промышленность, как правило, действует медленно, если нет веских экономических обоснований, поэтому вмешательство правительства, вероятно, изменит правила игры, подтолкнув к внедрению новых, более чистых технологий. в этом пространстве.
Другие фторсодержащие газы
SF6 - это всего лишь один из серии фторированных газов, обладающих значительным потенциалом глобального потепления. Многие из них были введены в качестве заменителей хлорфторуглеродов (ХФУ), которые имеют тенденцию проедать дыру в озоновом слое. К счастью, эта проблема была в значительной степени решена, когда в 1996 году было прекращено производство фреонов, но их замена по-прежнему может вызывать новые проблемы.
При жизни в верхних слоях атмосферы от сотен до тысяч лет такие газы, как гидрофторуглероды и перфторуглероды, оказывают огромное влияние на потепление атмосферы, в тысячи раз больше, чем CO2 on на молекулярную основу. Они находят применение в качестве аэрозольных пропеллентов, растворителей и антипиренов, но в основном они используются в качестве хладагентов в системах охлаждения. ГФУ-134а является наиболее известным, широко используемым в системах кондиционирования воздуха по всему миру, особенно в автомобилях. Это привело к тому, что он стал самым распространенным ГФУ в атмосфере.
Предпринимаются усилия по ограничению воздействия этих химических веществ с помощью мер предосторожности. Это включает в себя большую осторожность при ремонте и утилизации систем HVAC, а также проектирование систем, которые в первую очередь должны быть более устойчивыми к утечкам. Методы рециркуляции также полезны для обеспечения того, чтобы, по возможности, эти газы улавливались, а не просто выбрасывались в атмосферу. Правоприменение в широком масштабе остается проблемой.
Автопроизводители уже планируют перевести системы кондиционирования воздуха на использование газов с меньшим потенциалом глобального потепления. Источник: Mercedes Benz
Иногда лучше вообще избежать проблемы. Осуществляется отказ от использования хладагентов, таких как ГФУ-134а. Агентство по охране окружающей среды постановило, что все легковые автомобили, произведенные или проданные в США к 2021 модельному году, больше не должны использовать ГФУ-134а. Вместо этого будут разрешены такие альтернативы, как ГФО-1234yf, ГФУ-152а и R-744. Первые два легко воспламеняются, в то время как последний является просто другим названием старого доброго CO2. Эти хладагенты потребуют другой технологии, чем существующие кондиционеры. В частности, системы на основе CO2 должны работать при давлении, в 10 раз превышающем давление традиционных систем. Однако прогресс в технологиях должен позволить этим газам взять верх, снизив влияние этих охлаждающих газов на глобальное потепление.
Борьба продолжается
CO2 по-прежнему остается основным парниковым газом, но это еще не все. Мы рассмотрели широкий спектр химических веществ, каждое из которых играет свою важную роль и влияет на атмосферу Земли. Это подчеркивает тот факт, что не существует единой панацеи от глобального потепления; вместо этого требуется широкомасштабный подход ко всем аспектам человеческой деятельности.
Остановить воздействие этих химических веществ сложно, и для этого потребуются решительные действия со стороны обоих государственных органов, а также сотрудничество соответствующих отраслей. В некоторых случаях можно получить дополнительные выгоды, в то время как в других решение сопряжено с большими затратами и болезненными изменениями. Мы спроектировали себя в этой ситуации, поэтому мы, вероятно, можем спроектировать себя и из нее. В любом случае, если человечество хочет процветать в следующем столетии, предстоит еще много работы.