Efekt cieplarniany

Przez efekt cieplarniany rozumiemy wzrost w atmosferze tzw. gazów cieplarnianych do których zaliczamy głównie parę wodną (H2O), dwutlenek węgla (CO2) i metan (CH4).

Udział tych gazów w całkowitym efekcie cieplarnianym jest następujący:
Para wodna ............................................................. 96 %
Dwutlenek węgla...................................................... 2,44 %
Pozostałe (podtlenek azotu N2O, freony i inne).........0,96 %
Metan....................................................................... 0.6%

W ostatnich dziesięcioleciach ma miejsce wzrost obecności w atmosferze gazów cieplarnianych, a szczególności dwutlenku węgla. Jeśli w przeszłości jego udział w atmosferze był na poziomie ok. 0,029% i utrzymywał się na stałym poziomie, to w roku 1994 wynosił już 0,0389% (obecnie ok. 0,040%%).

Wzrost zawartości w atmosferze gazów cieplarnianych prowadzi do wzrostu temperatury Ziemi, co jest z kolei przyczyną zmian klimatycznych.

W ciągu ostatniego stulecia temperatura Ziemi wzrosła o 0,3 – 0,6 o C, a poziom mórz i oceanów podwyższył się o 10 – 25 cm. Topnienie lodów podbiegunowych prowadzi do zalewania znacznych powierzchni lądów z reguły żyznych i gęsto zaludnionych. Lodowce górskie Alaski topnieją szybciej niż sądzono. Wypływająca z nich woda podnosi poziom oceanów o ok. 1,5 mm rocznie.

W ostatnich latach obserwujemy w świecie coraz szybciej rosnącą liczbę różnych pogodowych wydarzeń ekstremalnych jak : powodzie, tornada, huragany, susze. Rosnąca temperatura mórz i oceanów prowadzi do gwałtowności huraganów powstających nad tymi akwenami (Tajwan, Bermudy, USA).

Przyszłe lata mogą się charakteryzować epizodami zimna i suszy, po ciepłych zimach mogą przyjść niebezpieczne upały. Wzrośnie ryzyko rokrocznych powodzi w rejonach już zagrożonych, a z drugiej strony wzrostu szybkości parowania, prowadzącego do powiększania się obszarów pustynnych.

Jeżeli tempo emisji gazów cieplarnianych pozostanie na obecnym poziomie, możemy się spodziewać w roku 2100 podniesienia temperatury Ziemi o jeden stopień, a poziomu mórz o dalsze 15 cm i podwojenia zawartości dwutlenku węgla w atmosferze.

Istnienie zjawiska efektu cieplarnianego tłumaczy się tym, że do Ziemi dociera ze Słońca energia cieplna w formie promieniowania termicznego o częstotliwości, dla której atmosfera ziemska jest przenikalna. Wartość tej częstotliwości promieniowania termicznego zależy od temperatury źródła, którym w tym przypadku jest Słońce.

Absorbująca tę energię Ziemia staje się nowym źródłem promieniowania termicznego, ale o bardzo niskiej temperaturze (15oC) w stosunku do temperatury korony Słońca (ok. 6000oC) . Dla tego rodzaju promieniowania termicznego o nowej częstotliwości, atmosfera ziemska stanowi częściową zaporę w jego emisji. Czynnikiem wpływającym na utrudnienie tej emisji jest właśnie obecność w atmosferze gazów cieplarnianych głównie dwutlenku węgla.

Można więc powiedzieć, że energia cieplna wpada w pewnego rodzaju „pułapkę”.

Efekt cieplarniany może być spowodowany przyczynami naturalnymi i antropogenicznymi (działalnością człowieka).

Problem źródeł efektu cieplarnianego jest bardzo złożony.

Co do udziału tych źródeł naukowcy nie mają wspólnego stanowiska, bowiem zawartość dwutlenku węgla w atmosferze nigdy nie była stała. Szereg naturalnych zjawisk w przyrodzie, jak: fotosynteza roślinnego planktonu, wybuchy wulkanów, spadek jasności Słońca ma istotny wpływ na regulację ziemskiego klimatu.

Naukowcy przypisujący źródłom naturalnym główne znaczenie przyjmują, że udział człowieka w emisji dwutlenku węgla wynosi tylko ok. 3,4%.

Naukowcy z Międzynarodowego Zespołu ds. Klimatu (JPCC) działającego przy ONZ twierdzą, że dwutlenek węgla emitowany do atmosfery w coraz większej ilości jako skutek działalności człowieka, jest główna przyczyną efektu cieplarnianego i przewidują, że jeżeli obecne tempo emisji CO2 nie ulegnie zmianie, to średnia temperatura Ziemi w roku 2100 może wzrosnąć o ok. 1.4 – 5.8 0C.

Problemowi temu poświęcona była w roku 1997 Konferencja Klimatyczna, która odbyła się w Kioto, w Japonii na temat globalnej strategii walki z ociepleniem. Raport z tej konferencji opracowany został przez 150 ekspertów z 60 krajów. Stwierdzono w nim, że główną przyczyną efektu cieplarnianego jest działalność człowieka.

Polska ratyfikowała 26.08.2002 r. Protokół z Kioto zobowiązujący nas do redukcji gazów cieplarnianych o 6% w latach 2008 – 2012 w stosunku do poziomu emisji z roku 1988. Obecnie nasz kraj nie wykorzystuje w pełni dopuszczalnych limitów gazów cieplarnianych, co stwarza w przyszłości możliwości handlu emisjami.

Źródłem rokrocznie rosnącej ilości dwutlenku węgla pochodzenia antropogenicznego procesy energetyczne oparte na paliwach kopalnych w wyniku ich spalania jak: węgiel, ropa naftowa, gaz ziemny w celu uzyskania użytecznych form energii końcowej. Odpowiedzialnymi za ten stan jest głównie energetyka, transport i ciepłownictwo.

Kraje uczestniczące w tej Konferencji przyjęły uchwałę o ograniczeniu do 2010 r. emisji 6. gazów cieplarnianych do ich poziomu z 1990 roku.

Ograniczenie emisji CO2 do atmosfery można osiągnąć różnymi metodami.

Programy międzynarodowe będą zmierzały do restrukturyzacji przemysłu energetycznego polegającej na eliminowaniu elektrowni opartych na węglu i ropie naftowej. Coraz więcej energii będzie pozyskiwanej z alternatywnych źródeł energii, jak: promieniowanie słoneczne, wiatr, spadek wód, biomasy itd.

Energia jądrowa będzie w coraz większym stopniu wykorzystywana tak w produkcji energii elektrycznej jak i w ciepłownictwie. Wymaga to jednak przełamania oporów społecznych związanych z obawami o zagrożeniach jakie niesie ze sobą ten rodzaj energii.

Należy przypuszczać, że w Polsce spełnienie wymogu z Kioto będzie spełnione w wyniku przemian gospodarczych, poprzez zamknięcie wielu przestarzałych zakładów i modernizowanie istniejących, a także dzięki realizacji planowanego programu obniżenia emisji metanu w górnictwie o 36 mln m3 rocznie.

W lokalnych kotłowniach stopniowo będzie eliminowane opalanie węglem i koksem na rzecz gazu.

Ostatnio wiele emocji budzi możliwość wprowadzenia do użytku tzw. biopaliwa produkowanego z estrów oleju rzepakowego.

Obecnie produkcja przemysłowa biopaliwa ma miejsce w 20 krajach. Planuje się że, w UE do roku 2005 udział dodatków w benzynie i oleju napędowym ma osiągnąć 2%, a w roku 2010 aż 5,75%. W warunkach polskich jest to możliwe do osiągnięcia, a niebawem może być obowiązkowe.

Kolejnym źródłem energii pochodzącej z odnawialnych zasobów przyrody, to surowiec drzewny i roślinny. Topola, wierzba energetyczna (Salix viminalis), drzewo wiklinowe (paliwo przyszłości) i topinambur, to przykłady tych źródeł.

Także wykorzystanie w Polsce biogazu pochodzącego z fermentacji metanowej gnojowicy, odpadów roślinnych, ścieków i odpadów komunalnych, to dalsze źródła energii korzystniejszej dla środowiska. Zasilanych jest w ten sposób w Polsce 20 elektrowni gazowych. Istnieje potencjalna możliwość uzyskania 1 - 1,5 mld m3 biogazu rocznie, co nabiera szczególnie znaczenia, biorąc pod uwagę, że energia gazu opałowego uzyskanego w ten sposób wynosi 20.000 – 27.000 kJ/m3.

Wspólnym mianownikiem powyższych źródeł energii jest zerowa emisja CO2 do atmosfery. Ma tu miejsce zamknięty obieg CO2. W okresie wzrostu rośliny w wyniku procesu fotosyntezy dwutlenek węgla jest przez nie pochłaniany z atmosfery, aby w procesie spalania był emitowany z powrotem do atmosfery.

Ograniczenie emisji CO2 do atmosfery to także rozwiązania urbanistyczne zmierzające do zapewnienia płynności ruchu samochodowego w miastach, a także jego ograniczenie poprzez zachętę do korzystania ze środków komunikacji miejskiej. Nie bez znaczenia jest też promowanie ruchu rowerowego poprzez budowę ścieżek rowerowych. Z sondaży opinii społecznej wynika, że jest duże zainteresowanie ich budową (49,2%), nawet kosztem zmniejszenia wydatków na drogi dla samochodów (66,5%). Długość ścieżek rowerowych w Polsce wynosi tylko ok. 400 km, gdy tymczasem wielu mieszkańców dużych miast już zazwyczaj używa roweru.

Wielostronne i różnorodne działania służą jednemu celowi – ograniczeniu emisji dwutlenku węgla do atmosfery, co warunkuje normalną egzystencję człowieka na Ziemi.