Els Combustibles i la Contaminació

IES Josep VallverdúCurs: 10-2011

IntroduccióA la nostra societat i a la nostra vida, s'utilitzen com a font indispensable d’energia els combustibles fòssils. Aquets combustibles són els formats per la fossilització de la matèria orgànica, és a dir, formats a partir d’éssers vius morts fa milions d’anys. Els principals són el carbó, el petroli i el gas natural. Quan es produeix la combustió d’aquests combustibles, aquests generen gasos contaminant i perjudicials per a la salut humana. Aquets gasos són, alguns, molt comuns com ara el diòxid de carboni (CO2) o el metà (CH4), però també n’hi ha alguns de no tant coneguts, com ara el òxid de nitrogen o d’hidrogen i en alguns cassos contenen Fluor, Clor i Brom. La seva conseqüència es denota en l’escalfament global o efecte hivernacle i també en la pluja àcida.És tant gran el problema actualment que alguns països ja s’han reunit per pactar acords i lluitar contra la contaminació, i molts habitants dels nostre planeta ja estan utilitzant alternatives diverses ha aquests combustibles que un dia, i no massa lluny, s’esgotaran.

IndexEls Combustibles Fòssils

Carbó. Petroli. Gas natural.

Gasos contaminants. CO2(Diòxid de Carboni). CH4(Metà).

Conseqüències dels gasos contaminants. L’efecte hivernacle. La pluja àcida. El pH de l’aigua de la pluja.

Òxid de sofre.Òxid de nitrogen.Alternatives.Conferència Internacional de l’ONU sobre el canvi climàtic a

Copenhaguen.ConclusionsCrèdits.

Els Combustibles FòssilsEl CarbóÉs un mineral o roca sedimentària de color negre, molt rica en carboni, utilitzada com a combustible fòssil.

El Carbó conté elements que poden ser alliberats durant la combustió, gasificació o piròlisis , donant lloc a contaminants potencials de l’atmosfera.Si la combustió és bona obtindrem gasos com ara: CO2, H2, SO2, N2, O2; i si la combustió és dolenta, els gasos que obtindrem seran: CO2, CO, H2O, SO2, N2, O2.

Els Combustibles FòssilsEl Petroli

El petroli és un compost químic complex en el qual coexisteixen parts sòlides, líquides i gasoses.

El petroli es un combustible que produeix els desastres mediambientals més terribles o devastadors. L’inconvenient que presenta, entre altres, és el perill que comporta el seu transport. Ja que en un possible accident en el mar, el vessament d’aquest pot produir efectes perjudicials en el desenvolupament de l’ecosistema marí; afectaria a la fotosíntesis de les plantes, fet que provocaria el desens d’emissions d’O2 a l’aigua i com a conseqüència moririen algunes espècies marines i molt animals es quedarien sense aliment, el resultat també seria la mort de moltes espècies marines.La combustió del petroli també és molt

perillosa per al medi ambient, ja que produeix gasos contaminants que contribueixen al canvi climàtic i altres fenòmens.

Els Combustibles FòssilsEl Gas Natural

Està constituït per una barreja d'hidrocarburs, unes molècules formades per àtoms de carboni i hidrogen. És una energia que es pot obtenir sense transformació. Es tracta de l'energia fòssil més neta en quant a residus i emissions atmosfèriques, i del combustible més eficient per a l'obtenció d'electricitat a les centrals tèrmiques.

El CO2 i els altres hidrocarburs, età, propà, butà… expulsats a l’atmosfera pel gas produeixen una reacció solar menys energètica. Això, doncs, fa que la Terra es vegi afectada per un increment de 0,2-0,5ºC cada dècada ja que els raigs del sol incideixen en l’atmosfera, però una part d'ells no surt i es reflecteix en a la Terra.

Els Gasos ContaminantsAltres noms: Àcid carbònic, anhidre carbònic o gel sec(sòlid).Formula molecular: CO2

Massa molar: 44,01 g/molEstat sòlid: gel secAspecte: gas incolor

PropietatsDensitat: 1600 kg/m³, sòlidSolubilitat en aigua: 1.45 kg/m³Punt de fusió: −57 °C (216 K), pressuritzatPunt d’ebullició: −78 °C (195 K), sublimacióEstructuraForma molecular: linealEstructura cristal·lina: tipus quarsMoment dipolar: zero

El CO2

Les conseqüències que pot portar aquest gas són molt variades:1. La temperatura ha

augmentat 0,6ºCdurant el segle XX, i encara continua augmentant.

2. El nivell del mar augmentarà entre 9 i 88cm depenent de la zona d'emissió.

3. Increment de fenòmens d'erosió i  salinització en àrees costaneres.

4. Propagació de malalties infeccioses.

5. Desplaçament de les espècies cap a altituds o latituds més fredes . Les espècies que no siguin capaços d’adaptar-se ni desplaçar-se, s’extingiran.

6. Augment en freqüència i intensitat dels fenòmens meteorològics extrems

 .

Els Gasos Contaminants

Nom sistemàtic: metàAltres noms: Gas dels pantansFórmula molecular: CH4

Massa molar: 16,0425 g/molAspecte: gas incolor.

PropietatsDensitat: 0.717 kg/m3 (gas)Solubilitat en aigua: 3,5 mg/100 ml (17 °C)Punt de fusió: −182,5 °C (90,6 K, -296,5 °F)Punt d'ebullició: −161,6 °C (111,55 K, -258,88 °F)

El metà és un gas que es produeix naturalment quan es descompon les escombraries. En alguns farcits sanitaris on s’ha enterrat escombraries, amb el pas del temps es produeix el suficient metà com per ser font d’energia. Es perforen pous per extreure el metà que alimenta generadors d’electricitat, la qual es ven a llars i fàbriques, sent així una font alternativa d’energia.

El metà és el responsable del 16% de l’efecte hivernacle.La contribució de cada molècula de metà en l’efecte hivernacle és aproximadament 21 vegades superior a la de cada molècula de CO2.El seu temps de permanència en l’atmosfera és de 9 a 15 anys.

Metà(CH4)

Conseqüències dels gasos contaminants

Efecte hivernacleQuè és?

Entra la radiació solar a l’atmosfera

Les capes altes reflecteixen una part cap a l’espai

La resta s’absorveix per diferents components Atmosfèrics, i per la superfície terrestre.

L’ozó, vapor d’aigua i núvols

La superfícies terretre emet rediacións infrarrojes cap a l’espai

En travessar l’atmosfera el CO2 i el CH4 absorveixen part d’aquesta radiació tèrmica i la tornen cap a la Terra escalfant-la

Conseqüències dels gasos contaminants

ConseqüènciesLa temperatura mitjana terrestre augmenta produint grans climàtics: sequeres, tempestes, zones fèrtils convertides en deserts, fosa de gels i glaceres i com a conseqüència d’això últim, vastes regions quedaran submergides sota les aigües dels oceans, que elevaran visiblement la seva alçada. Aquests canvis anunciats durant dècades pels científics, estan essent visibles ja a hores d’ara, però la humanitat amb la seva natural autodeterminació en l’autodestrucció segueix avançant cap al caos dia rere dia A més, en el món animal, la modificació de diferents ecosistemes estaria causant risc d’extinció en certes espècies al mateix temps que un progrés gradual de plagues de insectes. 

Els gasos hivernacle, responsables dels efectes descrits són:*Vapor d'aigua (H2O)*Diòxid de carboni (CO2)*Metà (CH4)

*Òxids de nitrogen (N2O)*Ozó (O3)*Clorofluorocarburs (CFCl3)

Conseqüències dels gasos contaminants

C02, el Principal Culpable

El carbó, el petroli i el gas natural són combustibles fòssils. Els cremem a les nostres calderes, fàbriques, cotxes i centrals tèrmiques per produir calor i energia. Però els combustibles fòssils contenen grans quantitats de carboni i, quan es cremen, alliberen l'energia que han acumulat durant milions d'anys. Llavors emeten diòxid de carboni (CO2) a l'atmosfera. Aquest gas s'acumula i contribueix a augmentar l'efecte hivernacle.

Altres Culpables

Hi ha molts altres gasos hivernacle a l'atmosfera en petitíssimes quantitats a part del diòxid de carboni que n’és el més abundant. Malauradament, el seu poder d'atrapar la calor és aterrador. S'estima que el del metà és unes 30 vegades més gran que el del diòxid de carboni; l'òxid de nitrogen, 150 vegades: l'ozó de la superfície, 2.000 vegades i el CFC, de 10-23.000 vegades. Alguns d'aquests gasos tenen una vida molt llarga a l'atmosfera. Encara que l'ozó de superfície només dura unes setmanes, l'òxid de nitrogen pot sobreviure uns 170 anys, Es calcula que alguns CFC duren aproximadament un segle, i altres tenen una vida de fins a 20,000 anys.

Conseqüències dels gasos contaminants

La pluja Àcida

FUMS DELESINDÚSTRIES

HUMITAT AIRE I OZÓ

ES CONVINEN AMB

Modifiquen la composició de les gotes de pluja

indústries

Conseqüències dels gasos contaminants

El carbó i alguns derivats del petroli contenen quantitat de sofre(s).Al cremar-se aquests combustibles en les calderes de les fàbriques, també crema el sofre , formant Diòxid de sofre (SO2). Aquest gas se llança a l’atmosfera per les xemeneies .El SO2 s’oxida lentament, generant triòxid de sofre(SO3). De forma ràpida, el SO3 reacciona amb l’aigua dels núvols , formant àcid sulfúric(H2SO4). Aquest àcid, molt perillós, queda dissolt en l’aigua dels núvols.  L’aigua d’aquest núvols, amb la seva perillosa càrrega àcida, acaba caient sobre el terra en forma de pluja, a vegades en llocs molt llunyans del seu origen. És la “pluja àcida”. L’acidesa de l’aigua produeix canvis en el terra i modifica els ecosistemes. Alguns arbres, com els pins i els avet, resulten molt afectats. El fenomen es apreciable en els boscos de Europa central. Molts peixos i llacs moren per l’excessiva acidesa de l’aigua. El terra s’empobreix en nutrients i moltes de les bactèries que descomponen la matèria orgànica desapareixen. 

Conseqüències dels gasos contaminants

La pluja àcida té un valors de pH inferiors a els de la pluja normal: 5.7 -6.5. Depenent del grau de contaminació atmosfèrica del país.

El pH de l’aigua de la pluja:  I que és el pH? El pH és una escala que va de 0 a 14 i

ens indica que tan àcida o alcalina és una substància, per exemple, l’aigua pura té un valor de pH de 7, i que es considera neutre, valors de pH menors a 7 són àcids, com el suc de llimona que té un valor pH de 2.3, li correspon un pH de el vinagre al qual 02/09 i el vi negre de pH és de 3.8 i valors superiors a 7 es consideren alcalins, per exemple, la sosa que té un valor de pH de 14, o bé la sang humana amb un valor de 7.3.Quan el nombre de protons iguala al nombre de ions hidroxil, l’aigua és neutra. Quan el pH d’una substància és major de 7, és una substància bàsica. Quan el pH d’una substància està per sota de 7, és una substància àcida. 

Conseqüències dels gasos contaminants

Valors del pH de la pluja àcida al món:El fenomen de la pluja àcida és un problema a nivell mundial, el qual es presenta tant en països desenvolupats com en aquells en vies de desenvolupament, el que ha causat una intensa preocupació pels efectes, declarats o sospitats, que ocasiona sobre els ecosistemes, la salut i l’economia. En països com els Estats Units d’Amèrica del Nord, Canadà, Suècia, Alemanya i Japó, entre altres, s’han desenvolupat intensos programes per entendre els processos que comporten a la formació de la pluja àcida i els efectes que està ocasionant sobre els ecosistemes, tant terrestres com aquàtics, les àrees de cultiu i els materials de construcció emprats per l’home.

Conseqüències dels gasos contaminants

Conseqüències de la pluja àcida

La pluja àcida genera severs danys ambientals i per això la importància des del punt de vista ecològic. Sense cap dubte, hi ha diferències entre alguns ecosistemes que els fan més susceptibles que altres. Les característiques biològiques dels sòls més afectats són: els formats per partícules gruixudes sobre granit, pricipalment, de poca profunditat i no calcaris, presenten poca capacitat de processar la matèria orgànica, la qual cosa genera que tota la substància que ingressa a l’ecosistema sigui eliminada de manera pausada. Hem de pensar que a més del dany produït a través de la terra, existeix un dany directe sobre els elements vegetals produïts pels tòxics presents en la pluja àcida.Els efectes poden arribar a ser devastadors, des de l’acidificació de rius, llacs i mars que dificulten la vida aquàtica, fins a desgast i mort de la vida vegetal en boscos.Però no només als éssers vius afecta, sinó que corroeix les construccions i infraestructures humanes. Per exemple estàtues i monuments fets de marbre o calcària, es desfan amb cada pluja àcida.

Òxid de sofre FONT Percentatge del total anual d’emissió d’òxid de sofre(SOX)

Transport 2.4*Vehicles Motoritzats (gasolina) 0.6*Vehicles Motoritzats (diesel) 0.3*Vehicles marins   0.9

*Ús del combustible de motor 0.3per a fins diferents del transport

*Ferrocarrils     0.3

*Combustió de productes energètics(fonts estacionàries, plantes 73.5d'energia, calefacció d'espais industrials, etc.)  *Carbó     60.5*Oli combustible (combustóleo) 13.0*Processos Industrials   22.0*Eliminació de Deixalles Sòlids 0.3*Diversos     1.8

El diòxid de sofre s’origina per la combustió de combustibles que contenen sofre (dièsel o combustóleo principalment) i la fosa de minerals rics en sulfats. Es genera principalment per la indústria (incloent les termoelèctriques), seguit dels vehicles automotors.

Òxid de sofre Com afecta a l’ambient?El SO2 atmosfèric pot oxidar a SO3 per diferents mitjans i reaccionar amb la humitat de l’entorn (H2O) per produir partícules, que són o és àcid sulfúric (H2SO4), les quals es dispersen en l’ambient en forma de pluja, plugim, boira, neu o rosada donant origen a un procés d’acidificació de la terra i cossos d’aigua Com afecta a la salut?En altes concentracions, el diòxid de sofre pot ocasionar dificultats per respirar, humitat excessiva en les mucoses de les conjuntives, irritació severa en vies respiratòries i fins i tot a l’interior dels pulmons per formació de partícules d’àcid sulfúric, ocasionant vulnerabilitat en les defenses.  

El diòxid de sofre és causant de malalties respiratòries com broncoconstricció, bronquitis i traqueïtis, podent arribar a causar broncospasmes en persones sensibles com els asmàtics, agreujament de malalties respiratòries i cardiovasculars existents i la mort, si bé els efectes assenyalats depenen en gran mesura de la sensibilitat de cada individu, els grups de la població més sensibles al diòxid de sofre inclou els nens i ancians, als asmàtics i a aquells amb malalties pulmonars cròniques com bronquitis i emfisema.

Òxid de nitrogenFONTS Percentatge del Total anual d'emissió d'òxid de nitrogen(NOX)

Transport     39.5*Vehicles motoritzats (gasolina). 32.0*Vehicles (dièsel).   2.9*Ferrocarrils.     1.9*Ús de combustible de motor

1.5*Vehicle marins   1.0*Combustió de Productes            energètics (Fonts estacionàries - 48.5 Plantes d'energia, calefacció     d'Espais Industrials)              *Gas Natural     23.3*Carbó     19.4*Combustóleo     4.8*Fusta     1.0*Processos Industrials (plantes

1.0d'Àcid Nítric, etc.)  *Eliminació de deixalles sòlides 2.9

*Diversos (incendis forestals, crema8.3 agrícola, etc.)  

La major font d'emissions d'òxids de nitrogen és l'ús de combustibles fòssils per fonts fixes i mòbils, encara que també es produeixen òxids de nitrogen durant la fabricació d'àcid nítric, l'ús d'explosius, ús de gas LP i el procés de soldadura.

Òxid de nitrogenEls òxids de nitrogen és generen de manera natural per activitat bacterial, volcànica, i per descàrregues elèctriques atmosfèriques, però, la quantitat generada es baixa en comparació amb les emissions d’origen antropogènic.La permanència mitjana del diòxid de nitrogen a l’atmosfera és d’un dia, aproximadament. Com afecta a l’ambient?

Molts dels efectes ambientals que atribueixen al NO2 es deuen en realitat als productes de diverses reaccions associades. En presència de llum solar el NO2 es dissocia en NO i O, on l’oxigen atòmic (O9 reacciona amb l’oxigen molecular de l’ambient (O2) per produir ozó (O39, el qual es un contaminant altament oxidant d’efectes coneguts.

AlternativesL’ús de les Fonts d’Energia Tradicional han causat

efectes devastadors que en un futur arribaran a ser encara més greus, per això les millor alternatives per

evitar la contaminació i per substituir les fonts tradicionals quan s’esgotin són les següents:

Característiques

Conferència Internacional de l’ONU sobre el canvi climàtic a Copenhaguen

La conferència de l'ONU sobre el canvi climàtic 2009 (COP15) fou una trobada al Bella Center de Copenhaguen (Dinamarca), del 7 al 8 de desembre de 2009, entre Estats reconeguts a l'Organització de les Nacions Unides amb l'objectiu de debatre noves mesures per aturar el canvi climàtic.La conferència inclou la 15a conferència de partits (COP 15) a l'entorn de la reunió de treball sobre el canvi climàtic de les Nacions Unides i la 5a trobada de partits (COP/MOP 5) per al protocol de Kyoto. En relació al full de ruta de Bali, durant aquesta trobada s'ha d'acordar una línia de treball per a la mitigació del canvi climàtic per abans del 2012. La conferència està precedida per una trobada de científics sota el títol "El canvi climàtic: riscos globals, reptes i decisions", que es va celebrar el març de 2009 també al Bella Center.

L'objectiu de la conferència, segons els organitzadors, és "la conclusió d'un acord jurídicament vinculant sobre el clima, vàlid en tot el món, que s'apliqués a partir de 2012".L'objectiu final (a llarg termini) és la reducció mundial de les emissions de CO2 en almenys un 50% el 2050 respecte a 1990, i per aconseguir-ho els països s'han de marcar objectius intermedis.Així, els països industrialitzats hauran de reduir les seves emissions de gasos d'efecte hivernacle entre un 25% i un 40%, respecte als nivells de 1990, l'any 2020 i haurien d'assolir una reducció entre el 80% i el 95% per a 2050.

Objectiu

ConclusionsÉs evident que al món actual existeix un fenomen que s’ha convertit en un dels problemes globals més importants, la contaminació, un fenomen que va iniciar-se amb la Revolució Industrial.En aquella època, però, ningú no era conscient de la gravetat dels fets, no se sabia que s’estava contaminant tant i que, com a conseqüència, s'està malmetent el planeta.Els estudis realitzats per científics i investigadors amb els avenços científics ens han permès prendre consciència de la gravetat de la gravetat de les nostres accions; el treball ens ha permet conèixer i estudiar els efectes de l’acció de l'home sobre l'ecosistema. Tothom sap què passa, tothom n’és conscient, però els països més rics no volen renunciar a allò que anomenen desenvolupament i riquesa, i els més pobres veuen la contaminació( i totes les seves conseqüències) com un mal menor a favor del desenvolupament. Econòmic.

Les fàbriques han de seguir existint, perquè generen riquesa i són la base de l'economia; els governs, però, han de consolidar polítiques mediambientals efectives i han de ser conscients de la necessitat d’invertir en noves alternatives energètiques. En aquesta trajectòria s’han de deixar de banda els interessos particulars i generar expectatives de futur aptes per a tot el planeta, sense diferenciar entre països rics i països pobres.

Crèdits

Autors: Jesse Jeffrey Rodríguez Castiblanco i Daniel Lasa Caicedo.

Curs: 2010 – 2011.

Classe: 4T B ESO.

Professor/a: Filomena Ribalta Adern

Àrea: Física i Química.