Energie und Ökologie

Malerische Darstellung des Einflusses von uns als die Verbraucher der Energie an die Ökologie. Die Erde ist in unseren Händen.

Die Produktion, der Transport und die Nutzung der Energie haben einen großen Einfluss auf die Umwelt und das Ökosystem. Wenn es um die Energie geht, ist der Einfluss auf die Umwelt fast immer negativ. Das bezieht sich auf die ökologischen Katastrophen (z. ß. die Ölpest, saurer Regen, radioaktive Strahlung) und indirekte Konsequenzen wie globale Erwärmung. Da die energetischen Bedürfnisse der Menschheit in den nächsten Jahrzehnten steigern werden, muss man einige Maßnahmen einsetzen, damit der Einfluss der energetischen Ausnutzung auf die Umwelt reduziert werden könnte. Die gefährlichsten Energiequellen sind im Moment fossile Treibstoffe, z. ß. die Kohle, das Erdöl und das Erdgas. Potentielle Gefahr ist auch der verwendete radioaktive Treibstoff aus den nuklearen Kraftwerken (hochradioaktiver Abfall). Fossile Treibstoffe sind gefährlich, weil durch die Verbrennung großer Quantität des CO₂ freigelassen werden. Radioaktiver Abfall ist wegen seines Einflusses auf die Struktur des Organismus auf dem grundlegenden Niveau sehr schädlich.

Ein riesiger Teil der Energie auf der Welt wird aus den ökologisch inakzeptabeln Energiequellen gewonnen, besonders aus den fossilen Treibstoffen. Ihre Basis ist der Kohlenstoff und durch die normale Verbrennung dieses Treibstoffs entsteht das Kohlendioxyd (CO₂), das Treibhausgas. Es geht in die Atmosphäre und mit seinem Effekt verursacht die globale Aufwärmung. Ein noch gefährliches Gas, das durch mangelhafte Verbrennung der Treibstoffen ( Verbrennung ohne genug Sauerstoff ) entsteht, ist das Kohlenmonoxyd (CO). Das ist ein sehr giftiges farbloses Gas, ohne Geschmack oder Geruch und die Konzentration von 0.6% verursacht bei den Menschen den Tod innerhalb von 15 Minuten.

Im Augenblick ist keiner der fossilen Treibstoffe komplett sublimiert und während der Verbrennung entstehen noch immer einige schädliche Gase wie Schwefeldioxyd oder Oxyde des Nitrogens. Diese Gase reagieren mit dem Wasserdampf in den Wolken und Tropfen werden formiert, die dann in der Form der schwachen Schwefel- und Salpetersäure – saurer Regen auf die Erde fallen und ihren schädlichen Einfluss auf alle Ökosysteme verbreiten. Bei der Verbrennung einiger Energiequellen entstehen auch kleine mineralische Partikeln, aus denen die Asche besteht. Ein Teil dieser Partikeln gerät in die Atmosphäre in Form des Dunstes und diese Partikeln werden gefährlich für die Gesundheit.

Der Einfluss einiger Energiequellen auf die Umwelt

Oberflächliches Ozon in New York. Oberflächliches Ozon kann die Reizung der Luftkanäle verursachen.

Die Ausnutzung der ökologisch akzeptabeln Energiequellen ist auf dem globalen Niveau noch immer viel zu klein und deswegen muss man mehr Aufmerksamkeit auf die ökologische Probleme, die durch die Verbrennung der fossilen Treibstoffe entstehen, nicht nur aus dem energetischen, sondern auch aus dem ökologischen Standpunkt richten. Verschiedene Energiequellen beeinflussen die Umwelt auf verschiedenen Weisen, besonders dort, wo diese Quellen hergestellt, transportiert oder benutzt werden. Auf dem Bild rechts ist das oberflächliche Ozon gezeigt als Beispiel des Effekts von großen Ausnutzung des Treibstoffs auf die Qualität der Luft. Oberflächliches Ozon entsteht wenn das Stickoxyd in der miefenden Luft und während des schönen Wetters mit den verdunsteten organischen Verbindungen reagiert. Das Stickoxyd entsteht meistens durch die Verbrennung der fossilen Treibstoffe und verdunstete organische Verbindungen aus dem Dunst von Treibstoffen, verschiedenen Lösungsmitteln u. a. Oberflächliche Ozon kann die Entzündung der Luftkanäle, die Reduktion der aeroben Kapazität der Lunge, Reizung der Augen und der Nase verursachen und allgemein die Fähigkeit der Menschen bei der alltäglichen Arbeit reduzieren. Oberflächliches Ozon ist nur ein der Probleme, die mit der Energie verbunden sind. Die Beschreibung von anderen Effekten einiger Energiequellen auf die Umwelt wird in der Fortsetzung gegeben:

• Fossile Treibstoffe – sie haben den negativsten Einfluss auf die Umwelt. Durch ihre Verbrennung werden riesige Quantitäten des Kohlenstoffes in die Atmosphäre ausgesendet. Dieses Kohlenstoff, das innerhalb Millionen von Jahren sedimentiert und dann mit Schichten von Felsen und der Erde bedeckt wurde, wird im der Atmosphäre zum Kohlendioxyd, das ein Treibhausgas ist und einen großen Einfluss auf die Temperaturen auf der Erde hat.
• Bioenergie (Biotreibstoffe) – sie verursachen die gleichen Probleme wie fossile Treibstoffe, aber sind weniger schädlich, weil mit ihrer Produktion der Kohlenzyklus geschlossen wird. Das bedeutet, die Pflanzen, die für die Produktion der Biotreibstoffe verwendet werden, nehmen währen ihres Wuchses aus der Atmosphäre bestimmte Quantitäten des Kohlenstoffes, die später durch die Verbrennung der Biotreibstoffe zurück in die Atmosphäre geraten. Bei den fossilen Treibstoffen ist das nicht der Fall, sondern der Kohlenstoff wird nur in die Atmosphäre ausgesendet.
• Sonnenenergie – sie hat großes Potential, aber wegen der kleine Ausnutzung sollte man große Oberflächen bedecken, um größere Quantitäten der verwendbaren Energie zu bekommen. Das ist ökologisch nur in den Gebieten akzeptabel, wo es keine Vegetation gibt ( Wüsten ) und in den „grüneren“ Gebieten würde das der Umwelt schaden. Die Installation der Solarkollektoren oder Solarzellen auf den Dächern hat fast keinen negativen Einfluss auf die Umwelt.
• Windenergie – bei dieser Energie gibt es keinen größeren negativen Einfluss auf die Umwelt. Aus dem ökologischen Standpunkt, der einzige Nachteil der Windkraftwerke ist der negative Einfluss auf die Vögelpopulation (Propeller toten die Vögel). Kleinere Einwände sind visuelle Umweltverschmutzung, Zerstörung der unbeschädigten Natur durch den Bau der Strassen zu den Windmühlen und Abweichung des Geräusches der niedrigen Frequenz, das negativ auf die Gesundheit der Menschen wirkt (Störungen beim Schlafen, Kopfschmerzen).
• Wasserenergie – verursacht keine Umweltverschmutzung, aber die Infrastruktur kann auf die Umwelt beträchtlich wirken. Durch den Bau der großen Dämme werden enormen Oberflächen überflutet und das Niveau der unterirdischen Wässer steigt. Das kann das ganze lokale Biosystem verändern. Ein weiteres Problem ist die Überschneidung der natürlichen Strömungen der Wässer sein, was auf die Bewegungen einiger Wassertiere Wirkung hat.
• Nukleare Energie – produktion der Energie in den nuklearen Kraftwerken ist ein Sauberer Prozess. Es gibt keine Treibhausgase oder andere Verschmutzungen. Die einzige Sache, die auf die Umwelt wirken kann, ist die Aufwärmung des Wassers für die Kühlung des Reaktors. Das größte Problem ist der benutzte Treibstoff, der sehr radioaktiv ist und muss mehrere Jahrhunderte in speziellen Speichern unter der Erde aufgehoben sein.
• Geothermische Energie – es gibt keine Verschmutzung. Wie bei anderen erneuerbaren Energiequellen muss für die Ausnutzung der geothermischen Energie spezielle Infrastruktur gebaut werden, aber ihrer Einfluss auf die Umwelt ist sehr klein im Vergleich zu der Quantität der gewonnenen Energie.

Kyoto Protokoll und globale Aufwärmung

Das Freilassen von Treibhausgasen in die Atmosphäre trägt am meisten die Schuld fųr die globale Aufwärmung.

Trotz der Tatsache dass in einigen Bereichen Fortschritte in der Milderung der globalen klimatischen Veränderungen gemacht worden sind, ist der allgemeine Fortschritt noch nicht befriedigend. Es gibt noch immer einige Unklarheiten, die gelöst werden müssen, um die globale Aufwärmung zu stoppen. Emissionen der Treibhausgase in die Atmosphäre wurden nicht beträchtlich reduziert und die Widersacher des Kyoto Protokolls, der die wichtigste Rolle bei der Reduzierung der Emissionen hat, sagen, diese Reduzierung würde die Ökonomie sehr belasten. Genaue Analysen wurden durchgeführt, deren Resultat gezeigt hat, dass der ökonomische Verlust nicht so groß sein würde im Vergleich mit den positiven Einflüssen der Reduktion der Emission von Treibhausgasen. Amerika hat den Protokoll unterschrieben, aber noch nicht ratifiziert und es ist nicht bekannt, ob das der Fall sein wird, weil der Protokoll nur bis 2012 gültig ist, wann er mit einem anderen Vertrag ersetzt werden soll. 172 Staaten aus der Liste der Staaten, die den Protokoll unterschrieben und ratifiziert haben, produzieren 61,6 % der weltlichen Emissionen von Treibhausgasen. Australien hat auch das Protokoll nicht ratifiziert. China und Indien haben ihn ratifiziert, obwohl die Emissionen nicht reduziert werden sollen und man stellt sich die Frage, ob dieser Protokoll etwas beeinflussen kann, wenn z. ß. Amerika in die Atmosphäre mehr schädliche Gase als alle andere Länder zusammen aussenden und den Protokoll noch nicht ratifiziert hat. Dieser Protokoll wird nicht genügen ohne gesetzliche Unterstützung und auf diesem Bereich soll man noch arbeiten. Zu diesem kommen noch das Problem der Unterdrückung der ökologischen Katastrophen und die Verschmutzung der Natur.

Saurer Regen

Die Konsequenzen der saurer Regen. Die Saueren Regen können einen großen Einfluss auf das ganze Ökosystem haben.

Sie entstehen wenn freie Schwefel- und Stickoxyde sich mit dem Wasserdampf in der Atmosphäre verbinden und chemische Verbindungen der Schwefel- und Salpetersäurefallen auf die Erde in der Form von Sturzregen. Saurere Regen sind ein der wichtigsten Gründe der Atrophie der Wälder, weil sich das Schwefeldioxyd in der Luft in der Verbindung mit dem Wasserdampf in die Schwefelsäure umwandelt, die fatal auf die Flora wirkt. Diese Säure ist besonders schädlich für die grünen Pflanzen, weil sie die Photosynthese stoppt und die Konsequenz ist die Beschädigung der Blätter und am Ende die Atrophie der Wälder. Die Schwefelsäure schmälzt die Nahrung ( Kalzium ), die für den Aufbau der Zellen notwendig ist und beschädigt auch die Wurzel und Blätter und ihre Gewebe. Saurer Regen verschmutzen auch die Wässer und ihr Ph wird drastisch reduziert. Die Konsequenz ist die Verletzung des ganzen Ökosystems, weil die große Reduzierung des Phs zum Aussterben der Mikroorganismen führt und es entsteht das Problem des Trinkwassers. Die Verschmutzung des Wassers ist das größte Problem, weil die Verschmutzung aus der Luft durch saurere Regen die Erde und zu den Oberflächen- und Unterirdischenwasser gebracht wird. Wegen des saurer Regen werden die Quantitäten des Trinkwassers auf dem globalen Niveau reduziert und das größte Problem in der Zukunft wird die Versorgung der Menschheit mit dem Trinkwasser sein. Obwohl es Fortschritte in der Unterdrückung der sauerer Regen gibt ( in Amerika verwendet man Methoden der Reinigung der Kohle, um die gefährliche Verbindungen des Schwefels aus der Kohle zu isolieren ), die Gefahr ist noch nicht vorbei. Obwohl das größte Problem die globale Aufwärmung ist und saurere Regen die zweite Position nehmen, sind sie noch immer ein großes Problem in einigen Ländern in Asien, z. ß. China wird wegen der sehr entwickelten Industrialisierung mit diesem Problem noch langen nicht fertig sein.

Ölpest

Der Vögel voll geschmiert mit dem Erdöl nach dem Schwimmen im Erdölfleck, der von dem Tanker Exxon Valdez gemacht wurde.

Ein großes Problem sind auch mögliche Beschädigungen der Tanker während dessen es zu den größeren Ölpesten kommen kann. Es gibt auch andere Gründe wie z. ß. Funktionsstörungen an der Ausstattung, Kriege zwischen den Staaten, terroristische Angriffe und illegale Ölpest, weil man die Kosten des Ablegens des Abfalls reduzieren will. Es gibt auch natürliche Ursachen in der Form der Orkane, die das Umwenden von Tankern verursachen können. Die Ölpest hat schreckliche Effekte auf das ganze Ökosystem, in dem es zur Ölpest kam: die Vögel sterben falls ihre Federn mit dem Erdöl geschmiert sind, weil sie das Erdöl wegmachen wollen und dann kommt es zur Vergiftung und zum Tod. Das gleiche passiert zu den anderen Tieren wenn das Erdöl in ihre Lunge oder Leber kommt. Die größte Ölpest passierte im Jahr 1989 und bezieht sich auf den Tanker Exxon Valdez. Damals wurde 42 Millionen Litern des rohen Erdöls ins Meer ergossen. Obwohl die Firma Exxon mehr als 2 Milliarden $ für die Reinigung des Meeres und der Küste ausgegeben hat, gab es schreckliche Konsequenzen. Sehr viele Arten der Flora und Fauna sind für immer aus dem Meerbusen Cook und dem Meerpassage Princ William verschwunden. Die Versuche der Reinigung waren nach der Meinung der Experte auch schlecht, weil die Reinigungsmitteln und verschiedene Chemikalien noch mehr das Meer verschmutzt haben. Um die negativen Konsequenzen der Ölpest zu verringern, hat Congress, das amerikanische Repräsentantenhaus 1990 Ocean Pollution Act ( OPA ) hervorgebracht, in dem besonders folgende Absätze betont waren: Jeder, der einen Tanker besitzt, muss einen Plan im Fall einer möglichen Katastrophe haben und dieser Plan muss in schriftlicher Form sein; der Rumpf der Tanker muss doppelte Schale sein; jeder Besitzer muss 1200$ für jede Tonne des ergossenen Erdöls bezahlen; die Küstenwache muss wissen und Anweisungen dem Tanker geben, wo es ohne Gefahr fahren kann. Aber so lange wie das Erdöl als primärer Energent bezeichnet wird, werden weitere Katastrophen und Verschmutzungen der Ozeane passieren. Obwohl positive Fortschritte in Form schon genannten Maßnahmen aus dem OPA gemacht wurden, werden es noch immer schreckliche Konsequenzen der Ölpest geben.

Nukleare Gefahren

Nukleare Kraftwerke sind sicher, wenn man mit ihnen richtig umgeht.

Das schrecklichste Beispiel einer nuklearen Katastrophe ist Chernobyl, das genau gezeigt hat, wie große Dimensionen eine nukleare Katastrophe haben kann. Dadurch wurde auch klar, dass maximale Sicherheitsmaßnahmen eingeführt werden müssen und dass die Regierungen der Staaten die Zahl von Projekten des Aufbaus der nuklearen Kraftwerke reduzieren sollen. Dieser Katastrophe hat die Formierung einer radioaktiven Wolke verursacht, die sich auch auf die Gebiete außer der Sowjetunion ausdehnte und viele Opfer nahm (die Besatzung des Kraftwerks, die Retter und Feuerwehrmänner, die schnell nach der Explosion starben und die Menschen, die wegen der Entblössung zur radioaktiven Strahlung in Jahren nach der Explosion starben – ungefähr 30.000 Menschen). Das Problem sind nicht nur mögliche Beschädigungen und Explosionen, sondern auch die Versorgung des radioaktiven Abfalls, der auch fatal sein kann. Bis jetzt gibt es noch immer keinen Weg, den ausgenutzten nuklearen Treibstoff für immer zu neutralisieren, aber es gibt positive Fortschritte, die das Problem der Speicherung des nuklearen Abfalls reduzieren könnten. Man hat aber noch immer verschiedene Theorien über die Orte der Speicherung und jetzt sind das verlassene Minen und ländliche und unbesiedelte Gebiete, was ist keine langfristige Lösung.

Schlussfolgerung

Menschen werden in der Zukunft viel mehr die sauberen Energiequellen benutzen müssen.

Die Menschheit wird in der nähen Zukunft ökologisch akzeptierbare Energiequellen finden müssen, um ihre Bedürfnisse zu befriedigen. Im Augenblick sind das erneuerbare Energiequellen, aber man kann nicht erwarten, dass diese Quellen sich genug entwickeln und kommerzialisieren werden, um immer größere Bedürfnisse zufrieden zu stellen. Die Sonnenenergie wird nicht genügend ausgenutzt und ist teuer, die Windenergie steht nicht überall in genügenden Quantitäten zur Verfügung, energetische Potentiale des Wassers sind schon jetzt fast ausgenutzt. Geothermische Energie kann optimal nur an den tektonischen Spalten, d. h. an den Orten wo thermale Energie aus dem Inneren der Erde in die Nähe der Oberfläche kommt, ausgenutzt werden. Energie der Ebbe und Flut und Energie der Wellen haben großes Potential, aber wegen der reduzierten Verfügbarkeit wird sehr wenig der Energie aus diesen Quellen generiert.

Bioenergie oder Biotreibstoffe werden als Alternative für fossile Treibstoffe angesehen, aber auch sie senden Treibhausgase in die Atmosphäre aus und sind ökologisch inakzeptabel. Mit den Biotreibstoffen ist ein ethisches Problem verbunden. Sie werden nämlich aus dem Zuckerrohr, Mais, der Soja, Rübe und aus den anderen Pflanzen, die als Nahrung dienen, produziert. Deswegen produzieren die reichen Staaten ihre Biotreibstoffe auf der Weise, dass sie die Nahrung in den Treibstoff umwandeln, während viele Menschen auf der Erde unter dem Hunger leiden und sterben und diese Nahrung würde ihr Leben retten.

"Reine" Energie in großen Quantitäten kann im Augenblick nur in den nuklearen Kraftwerken produziert werden. Nukleare Kraftwerke haben fast keinen Einfluss auf die Umwelt, wenn während der Ausnutzung alle Regeln gefolgt werden. Außer Chernobyl gab es keine größere Probleme mit den nuklearen Kraftwerken und Chernobyl Katastrophe kann sich nicht wiederholen, weil alle modernen nuklearen Kraftwerke sehr viel auf aktive und passive Sicherheit ausgeben. Neben den Forschungen auf dem Feld der Sicherheit der Kernspaltung entwickeln sich im Augenblick viele Technologien, die für die Produktion der Energie in der Zukunft nützlich sein könnten. Am meisten verlässt sich man auf das ITER Projekt. ITER ist internationales Projekt, in dem sich die Technologie für die Ausnutzung der Kernfusion entwickelt. Kernfusion ist das Verbinden der zwei leichten Atome in ein schweres und dabei wird Energie freigelassen. Dieses Verfahren sollte ganz ökologisch akzeptabel sein (keine starke Strahlung, keine Treibstoffgase,…).