Energie a ekologie

Obrazný výkladna které můžeme vidět vliv lidů jako spotřebitelů energie na ekologii. Země je v naších rukou.

Výroba, transport a využití energie působí na okolí a ekosystémy. U energie vliv na okolí je téměř vždy záporný, jako například přímé ekologické katastrofy – vylití ropy, kyselý déšť a radioaktivní záření a také muže mít nepřímé následky jako je např. globální oteplování. S ohledem na to že se energetické potřeby lidstva budou zvětšovat během příštích několika desetiletí, je nutno učinit opatření kterými by se vliv exploatace energie na okolí značně zmenšil. Nejnebezpečnější zdroje energie jsou momentálně fosilní paliva, vlastně uhlí, ropa a zemní plyn, a potenciální nebezpečí je také využité radioaktivní palivo z jaderných elektráren (vysoce radioaktivní odpad). Fosilní paliva jsou nebezpečná kvůli tomu že hořením vypouští velké množství kysličníku uhličitého, radioaktivní odpad je nebezpečný kvůli tomu že působí na stavbu organismu na základní úrovní.

Ohromné množství světové energie ještě stále vzniká z ekologický nepřijatelných zdrojů energie, zvlášť fosilních paliv která jsou ještě stále hlavním zdrojem energie. S ohledem na to že je základ fosilních paliv uhlík, normálním hořením tohoto paliva vzniká kysličník uhličitý (CO2) který je skleníkový plyn. Ten kysličník uhličitý většinou skončí v atmosféře a svým skleníkovým vlivem způsobí globální oteplování. Ještě je nebezpečnější plyn který se osvobozuje během neúplného hoření paliva ( hoření bez dostatečného množství kyslíku), kysličník uhelnatý (CO). Kysličník uhelnatý je velmi nebezpečný jedovatý plyn bez barvy, chutě nebo vůně, a koncentrace od jenom 0.6% způsobuje smrt lidů po 15 minut vdechování tohoto plynu.

Momentálně není ani jedno fosilní palivo úplně pročištěné a proto se během hoření propouštějí ještě některé škodlivé plyny jako kysličník siřičitý nebo oxid dusný. Ty plyny později reaguji s vodní párou v mracích a formují kapky které padají na zem jako slabé kyseliny sírové a kyseliny dusičné- kyselý deště a ty deště působí velmi škodlivě na ekosystémy. U hoření některých zdrojů energie vznikají také drobné látky minerálů z kterých se později vytvoří popel, ale jedna část těch látek odchází do atmosféry a ty látky jsou také velmi nebezpečné pro zdraví.

Vliv jednotlivých zdrojů energie na okolí

Povrchový ozón ve městě New York. Povrchový ozón může vyvolat iritace dýchacích cest.

Procento spotřeby ekologický přijatelných obnovitelných zdrojů energie ve světě je ještě stale malý a proto musíme věnovat pozornost ekologickým problémům které jsou vlastně následek stálého použití fosilních paliv nejen z energetického stanoviska, ale také i z ekologického stanoviska. Různé zdroje energie mají různý vliv na okolí v kterém se ty zdroje energie vyrábí, převáží nebo používají. Na obrázku vpravo můžeme vidět povrchový ozon jako příklad vlivu používaní paliva na kvalitu vzduchu. Povrchový ozon vzniká když na ustalém vzduchu a slunečném počasí oxid dusný reaguje s větratelnými organickými sloučeninami. Oxid dusný na povrchu obyčejně vzniká hořením fosilních paliv, a větratelné organické sloučeniny vznikají z kouře paliva, různých rozpouštědel a podobně. Povrchový ozon může zapálit dýchací cesty a zmenšit vitální kapacitu plic, může způsobit velkou citlivost očích a nosu, a obecně zmenšit schopnost lidů během vykonávaní každodenní práce. Povrchový ozon je jenom jeden z množství problému které jsou povázané s energii. Popis působeni některých jiných zdrojů energie na okolí:

• Fosilní paliva – tento druh paliva má velmi negativní vliv na okolí. Hořením fosilního paliva do atmosféry se vypouští ohromné množství uhlíku který se usazoval i přes milion let a pak byl překryty horninami a zemí. Ten stejný uhlík v atmosféře tvoří kysličník uhličitý který je skleníkový plyn a tím značně působí na teploty na Zemi.
• Bioenergie (biopaliva) – biopaliva dělají stejné problémy jako i fosilní paliva, ale s ohledem na to že se výrobou biopaliva uzavírá uhlíkový cyklus, biopaliva jsou méně škodlivá než fosilní paliva. Uzavírání uhlíkového cyklu znamená že rostliny které se používají na výrobu biopaliva, během růstu, z atmosféry vezmou určité množství uhlíku který se později vrací do atmosféry hořením toho biopaliva. U fosilního paliva ten kruh není zavřený, vlastně uhlík jenom odchází do atmosféry.
• Solární energie – i když energie Slunce má ohromní potenciál přece se nevyužívá proto že by se musely překrýt velké plochy aby se dostalo trochu větší množství energie. To je možné jenom na územích kde není vegetace, vlastně v pouštích. Na “zelených“ územích by to mohlo být nebezpečné pro okolí. Instalování solárních kolektoru nebo solárních panelů na střechách domů nemá negativní vliv na okolí.
• Větrná energie – výroba energie z větru nemá skoro nijaké negativní působení na okolí. Z ekologického stanoviska, jediný problém větrných elektráren je negativní vliv na ptačí populace, vlastně vrtule větrných mlýnu zabíjejí ptáky. Menší problém je vizuální znečišťovaní okolí, ničení přírody stavbou cest ke větrným mlýnům a generovaní zvuku nízký frekvence která negativně působí na zdraví lidů (působí na spaní, vyvolávají bolest hlavy, můžou vyvolat úzkost).
• Energie vody – využíváním energie vody se neznečišťuje okolí, ale infrastrukturní objekty můžou značně působit na okolí. Tak se stavbou velkých hrázích zaplavuji velké plochy a zvedají hladinu podzemních vod, a to může změnit celý lokální biosystém. Další problém je změna přírodních vodních toků a tím se mění i přírodní dráha pohybovaní některých vodních zvířat.
• Jaderná energie – samá výroba energie v jaderných elektrárnách je výjimečně čistý proces. Tady nejsou žádné skleníkové plyny ani jiné znečištění jedině že se zahřívá voda která se používá na hlazení reaktoru a to může působit na biosystémy. Největší problém u jaderných elektráren je použité palivo které je velmi radioaktivní a musí se skladovat po několika set let ve zvláštním skladišti pod zemí.
• Geotermální energie – využíváním geotermální energie se neznečišťuje okolí. Stejně jako u jiných obnovitelných zdrojů energie i u využívaní geotermální energie musejí se vystavět nějaké infrastrukturní objekty, ale vliv těch objektů je malý když se vezme v úvahu množství vyrobené energie.

Kjótský protokol a globální oteplovaní

Vypouštění skleníkových plynu do atmosféry se považuje za základní důvod pro globální oteplování.

Mimo fakt že jsou získané pokroky ve zmirňování globálních změn klimatu, přece všeobecný pokrok ještě stale není uspokojující a jsou tu ještě mnohé nejistoty a nejasnosti které se budou muset řešit jestli budeme chtít zastavit globální oteplovaní. Vlastně se emise skleníkových plynů do atmosféry skoro vůbec nezmenšili, a odpůrci Kjótského protokolu (který by měl mít hlavní slovo) zdůrazňuji že by takové zmenšení emisích, které žádá Kjótský protokol, bylo příliš velký problém pro ekonomii. Už jsou vypracovávané podrobné analýzy podle kterých by ekonomické ztráty nebyly tak drastické jak předvídají odpůrci Kjótského protokolu a také by byly, s ohledem na pozitivní výsledek zmenšení emise skleníkových plynů, velmi přijatelné. Spojené Státy Americké podepsaly protokol, ale ještě ho neratifikovaly a otázka je zda li to vůbec udělají proto že Kjótský protokol platí jenom do roku 2012, a pak by ho měla nahradit nějaká jiná úmluva. 172 státy které podepsaly a ratifikovaly Kjótský protokol momentálně tvoři 61,6% celkových světových emisích skleníkových plynů. Kromě Spojených Států Amerických, protokol neratifikovala ani Austrálie. Čína a Indie, přes to že ho ratifikovaly, podle úmluvy nemusejí zmenšit emise skleníkových plynů a proto se s právem klade otázka zda li Kjótský protokol má vůbec nějaký velký význam, zvlášť jestli se vezme v úvahu že např. Spojené Státy Americké tvoří ze všech států nejvíce skleníkových plynů, a ještě neratifikovaly úmluvu. Ale jen Kjótský protokol nebude dostatečný, ne bez odpovídajících zákonu, a proto je nutná práce i v té oblasti, a kromě emise skleníkových plynů což je největší problém, bude se muset dbát i o znemožňování ekologických katastrof a znečišťování přírody obecně.

Kyselý deště

Následky kyselých dešťů. Kyselé deště můžou značně působit na celý biosystém.

Kyselý deště vznikají na ten způsob že se volný nekovový oxidy síry a dusíku vážou s vodní párou do sloučenin kyseliny sírové a kyseliny dusičné které pak ve tvaru srážek padají na zem. Kyselý deště jsou jeden z hlavních důvodu odumírání lesů proto že kysličník siřičitý, který je vlastně nejškodlivější látka ve vzduchu, když reaguje s vodou tak se mění do kyseliny sírové která má velmi škodlivý vliv na celkovou floru. Kyselina sírová má významně negativní vliv zvlášť na zelené rostliny proto že se s ní narušuje proces fotosyntézy a následky jsou poškozování listí, a potom dochází i ke odumírání lesů. Vlastně, kyselina sírová rozpouští rostlinám výživné látky (vápník, kalcium) které jsou potřebné pro stavbu jejich buněk, a také kyselina ničí buněčnou tkáň kořenu a listí rostlin. Kromě rostlin, kyselý deště značně znečišťuji i vody kterými drastický klesá pH- hodnota a následky jsou porušovaní celého ekosystému proto že velké klesaní pH- hodnoty znamená umírání mikroorganismů a pak se, normálně, objevuje i problém pitné vody. Právě je znečišťování vod největší problém proto že se znečišťování ze vzduchu kyselým deštěm přenáší na zem a kyselý déšť se slévá do povrchových a podzemních vod. Kyselý deště jsou jeden z hlavních důvodu zmenšovaní zásob pitné vody ve světě. I když existuje pokrok ve znemožňování kyselých dešťů (např. v USA se používají metody pročišťovaní uhlí kde se z uhlí berou nebezpečné sloučeniny síry), nebezpečnost ze kyselých dešťů ještě neuplynula, přes to že v poslední době hlavní problém bylo globální oteplování. Kyselý deště jsou ještě stale velký problém v některých státech v Asii jako např. v Číně která má ohromný průmysl a proto má i největší problémy s kyselými dešti.

Vytékání ropy do oceánů

Pták celý v ropě po plaváni ve výlevu ropy tankeru Exxon Valdez.

Velký problém jsou i eventuální havárie tankerů během kterých velké množství ropy vyteklo do oceánů. Existuje více způsobu jak může dojit k vytékání ropy, např. kvůli poruše na výstroji, válkách mezi státy, teroristických útocích, nelegálnímu vylévaní ropy aby ušetřily na výdajích které pak způsobují rozkládání odpadů a kvůli živelné pohromě (např. hurikán který může způsobit převrácení tankové lodí). Vytékání ropy má ohromný vliv na celý ekosystém: ptáci umírají jestli se jím peří nasákne ropou a pak při čištění peří zobákem dojde ke otravy a uhynutí a stejné se stává i s ostatními zvířaty když jim ropa přijde do plic nebo jater. Největší vyléváni ropy do oceánu bylo roku 1989 když ropný tanker Exxon Valdez ztroskotal a z něho vyteklo přes 40 milionu litrů ropy. Tato ekologická katastrofa zanechala velkou stopu, přes fakt že jenom kompanie Exxon utratila kolem 2 miliardy dolarů aby očistila moře a pobřeží od znečištění. Následek této ohromný havárie byl zánik některých rostlinných a živočišných druhů v zálivu Cook a v zálivu Princ William. Někteří odborníci ocenili že se čistěním s různými prostředky a chemikáliemi ještě více znečistilo moře. Aby se zmenšilo negativní působení ekologických katastrof vzniklých vyléváním oleje Americký Kongres roku 1990 vydal takzvaný Ocean Pollution Act (OPA) v kterém se mezi ostatním žádá aby každý majitel tankeru měl plán v případě eventuální katastrofy, a ten plán musí být napsán, tankery musí mít trup s dvojitým obložením, každý majitel musí zaplatit $1200 každou tunu ropy která se vylije, a pobřežní hlídka vždy musí vědět a určovat tankerům kam se smí aby se znemožnilo vylévaní. Ale pokud se nepřestane používat ropa jako základní zdroj energie, budou se stávat havárie a znečištění oceánů se špatnými následky, i když je OPA důkaz že se pracuje na tom aby se znemožnily možné havárie tankerů anebo aby se zmírnily následky haváriích který se staly.

Nukleární hrozba

Jaderné elektrárny jsou bezpečné jestli se správně používají.

Největší jaderná nehoda je samozřejmě Černobyl který jasně ukázal jak velký rozsah může mít jaderná katastrofa. Černobyl ukázal že jsou nutné maximální bezpečnostní opatření v jaderných elektrárnách, a také působil na vlády států aby zmenšili počet budoucích jaderných elektráren. Nehoda v Černobylu způsobila jeden celý radioaktivní mrak který se rozšířil i na území států které nebyly v bývalém Sovětském svazu a způsobil velký počet lidských obětí (pracovníci v elektrárně, hasiči a zachránci kteří zemřeli nedlouho po výbuchu, velký počet lidů zemřelo od následků radioaktivního záření v letech po havárii), podle statistik Spojených národů bylo kolem 30.000 obětí. Problém v jaderných elektrárnách nejsou jenom možné nehody, ale také ukládáni nukleárního odpadu který může být velmi nebezpečný. Prozatím neexistuje způsob kterým by se využité palivo provždy neutralizovalo, ale by se mohly najit způsoby jak ukládat nukleární odpad. Ale ještě stále nejsou určena místa kde by se měl skladovat ten odpad, a prozatím se nejčastěji používají opuštěné dole a rurální a neosídlená území což není kvalitní dlouhodobé řešeni.

Závěr

Lidé v budoucnosti budou muset více používat čisté zdroje energie.

Lidstvo bude muset v blízké budoucnosti najit ekologický přijatelné zdroje energie pro své energetické potřeby. Momentálně se jako ekologický přijatelné řešení nabízí obnovitelné zdroje energie, ale přece není možné očekávat že se ty zdroje energie dostatečně rozvinou a komercializují aby uspokojili stále větší energetické potřeby lidstva. Sluneční energie nemá dostatečnou využitelnost a je drahá, větrná energie není všude dostupná a energetický potenciály vody jsou už příliš využitý. Geotermální energie se může nejlépe využit jenom na tektonických puklinách, vlastně na místech na Zemí kde tepelná energie z vnitrozemí přichází na povrch. Energie přílivu a odlivu a energie vln mají velký potenciál, ale kvůli malé dostupnosti se momentálně málo používají.

Bioenergie nebo přesněji biopaliva se používají místo klasických fosilních paliv, ale ta paliva také vypouští do atmosféry skleníkový plyny a proto nejsou úplně ekologický přijatelné. Když jde o biopaliva existije tu ještě také etický problém, vlastně biopalivo se vyrábí z cukrové třtiny, kukuřice, sóji, olejky a jiných rostlin které se používají jako strava. Bohatší státy vyrábí biopaliva takovým způsobem že mění stravu do paliva a z druhé strany velmi hodně lidů na Zemí umírá hlady a ta strava by jim možná zachránila životy.

"Čistá" energie se momentálně může vyrobit ve velkém množství jenom v jaderných elektrárnách. Jaderné elektrárny nemají skoro nijaký vliv na okolí jestli se během exploatace dodržuje pravidel. Kromě Černobylu nebylo větších problému s jadernými elektrárnami, a Černobyl se nemůže opakovat kvůli tomu že všechny moderní jaderné elektrárny mají velmi dobře řešenou aktivní a pasivní bezpečnost. Mimo vyzkoumáni v oblasti bezpečnosti jaderního štěpení momentálně se rozvijí velmi mnoho technologiích které se můžou používat na výrobu energie v budoucnosti. Nejvíce se doufá v projekt ITER. ITER je mezinárodní projekt v kterém se rozviji technologie pro využívaní jaderné fůze. Jaderná fůze je spojování dvou atomů do jednoho těžšího, při osvobození energie a ten postup by měl být úplně ekologický přijatelný (bez velkého záření, bez skleníkových plynů…)