3o ΠΑΓΚΥΠΡΙΟ ΣΥΝΕΔΡΙΟ ΜΑΘΗΤΩΝ – ΚΑΘΗΓΗΤΩΝ ΓΙΑ ΤΙΣ ΘΕΤΙΚΕΣ ΕΠΙΣΤΗΜΕΣ ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2014

Πως το CO2, σχετίζεται με την άνοδο της θερμοκρασίας του πλανήτη -προτεινόμενος πειραματικός τρόπος δέσμευσης του με πρακτική εφαρμογή.

Tο 1896 ο Σουηδός επιστήμονας Svante Arrenius επεσήμανε ότι η βιομηχανική ρύπανση θα μπορούσε μετά από αιώνες να αυξήσει την ποσότητα του διοξειδίου του άνθρακα της ατμόσφαιρας και να αυξήσει με αυτόν τον τρόπο την παγκόσμια θερμοκρασία. .

Αλήθεια ένα αιώνα και πλέον μετά πόσο δίκαιο είχε ο Arrenius . Σήμερα συνειδητοποιώντας ότι ο ανθρώπινος παράγοντας ευθύνεται για πολλά περιβαλλοντικά προβλήματα, μιλάμε πλέον για την Πράσινη Χημεία και Αειφόρο ανάπτυξη

Πράσινη Χημεία Ορισμός:Πράσινη χημεία είναι το σχέδιο των χημικών προϊόντων και των διαδικασιών που μειώνουν ή αποβάλλουν τη χρήση και την παραγωγή των επικίνδυνων ουσιών. Κύριος στόχος: η πράσινη χημεία επιδιώκει να μειώσει και να αποτρέψει την ρύπανση 12 Αρχές: Πρόληψη, οικονομία ατόμων, λιγότερο επικύνδινες χημικές ουσίες, Σχεδιασμός ασφαλέστερων χημικών προϊόντων, Ασφαλέστεροι διαλύτες και βοηθητικά μέσα,Σχεδιασμός για ενεργειακή αποτελεσματικότητα, Χρήση ανανεώσιμων πρώτων υλών, Μείωση ενδιαμέσων παραγώγων,Κατάλυση, Σχεδιασμός αποικοδομήσιμων προϊόντων, Ανάλυση πραγματικού χρόνου για πρόληψη της ρύπανσης, Ασφαλέστερη χημεία για την πρόληψη ατυχημάτων

Αειφόρος Ανάπτυξη Ορισμός: Η αειφόρος ανάπτυξη ή βιώσιμη αναφέρεται στην οικονομική ανάπτυξη που σχεδιάζεται λαμβάνοντας υπόψη την προστασία του περιβάλλοντος και τη βιωσιμότητα. Βασικός της στόχος είναι η ανάγκη της αρμονίας μεταξύ του περιβάλλοντος, της κοινωνίας και της οικονομίας. Έτσι βάση αυτόν τον στόχο προστατεύουν ώστε να μην υπάρξει αλλαγή στο κλίμα, να υπάρχει ασφάλεια και ποιότητα στα τρόφιμα, προστασία του πλανήτη μας και εμάς από τις διάφορες βλαβερές χημικές ενώσεις, καθώς επίσης η σωστή διαχείριση των φυσικών πόρων και στην προστασία της βιοποικιλότητας του πλανήτη μας κ.α

Πράσινη χημεία-Αειφόρος ανάπτυξη (δύο ξεχωριστές επιστήμες με κοινά) Η Πράσινη χημεία έχει ως κύριο στόχο να προστατεσεύσει το περιβάλλον με διάφορους τρόπους. Η Αειφόρος ανάπτυξη έχει και αυτή ως κύριο στόχο την προστασία του περιβάλλοντος, αλλά θέτει και τρόπους εξοικονόμησης και εκμετάλλευσης των αγαθών του ανάλογα ως προς τον συμφέρον των ανθρώπων, καθώς πολλές φορές λαμβάνει υπόψη της και κοινωνικά θέματα ανθρωπιστικού επιπέδου.

Ζήσε σε ένα περιβάλλον γεμάτο ζωή

Η θέρμανση και η όξυνση των ωκεανών: Εξαιτίας της καύσης των ορυκτών καυσίμων παράγεται διοξείδιο του άνθρακα το οποίο συμβάλλει στο φαινόμενο του θερμοκηπίου και κατ’ επέκταση στην άνοδο της θερμοκρασίας. Το διοξείδιο του άνθρακα αυξάνει την οξύτητα των ωκεανών και των άλλων υδατικών περιοχών προκαλώντας καταστροφικές συνέπειες για τους εύθραυστους θαλάσσιους οργανισμούς. Ακόμη το CO2 προκαλεί την όξινη βροχή η οποία καταστρέφει την υδρόβια ζωή, το έδαφος και τους οργανισμούς που ζουν σε αυτό, αλλά και τα δάση και όλη την υπόλοιπη χλωρίδα, προκαλώντας έτσι ζημιά στο οικοσύστημα.

Η άνοδος της θερμοκρασίας: Από το 1951 ως σήμερα έχει μειωθεί ο αριθμός των κρύων ημερών και νυχτών και έχει αυξηθεί ο αριθμός των ζεστών ημερών και νυχτών σε παγκόσμια κλίμακα. Ταυτόχρονα, σε μεγάλα τμήματα της Ευρώπης, της Ασίας και της Αυστραλίας φαίνεται να έχει αυξηθεί η συχνότητα εμφάνισης θερμών κυμάτων.

Κλίμα- Αύξηση της συχνότητας εμφάνισης ακραίων καιρικών φαινομένων Η παγκόσμια θέρμανση μπορεί να συμβάλλει στην αλλαγή του κλίματος της Γης. Αυτό αποφέρει αλλαγές στους διάφορους τύπους βλάστησης. Αναμένονται επιπλέον συχνότερα ακραία καιρικά φαινόμενα, όπως κύματα θερμότητας και ξηρασίες ή έντονες βροχοπτώσεις ανάλογα με την περιοχή. Οι ειδικοί της IPCC εκτιμούν ότι τα κύματα καύσωνα είναι πιθανό να είναι συχνότερα και να διαρκούν περισσότερο.

Ενίσχυση του φαινομένου του θερμοκηπίου - Η υπερθέρμανση του πλανήτη προκαλεί λιώσιμο των περιοχών πάγου στην ξηρά και των θαλάσσιων πάγων, αλλά επίσης και τη μετακίνηση ζώων από περιοχή σε περιοχή, ενώ σε άλλα παρατηρείται η εξαφάνιση ή και η μείωση του αριθμού του είδους τους. Ο πάγος λιώνει σε παγκόσμιο επίπεδο, αλλά το φαινόμενο είναι πιο έντονο στους πόλους της γης. Αυτό περιλαμβάνει λιώσιμο βουνών παγετώνων. Αυτό οδηγεί στην άνοδο της στάθμης της θάλασσας, που έχει ως αποτέλεσμα το πλημμύρισμα παράκτιων περιοχών, προκαλώντας μία αλυσίδα καταστροφικών γεγονότων.

Τρόποι μείωσης-δέσμευσης του CO2 Εξοικονόμηση ενέργειας (Ανανεώσιμες πηγές) Αναδάσωση για μεγαλύτερη απορρόφηση του CO2 από τα δέντρα Χρήση τεχνολογιών δέσμευσης, μεταφοράς και αποθήκευσης του CO2. Τεχνολογία δέσμευσης μετά την καύση (post-combustion) Δέσμευση προ της καύσης(pre-combustion) Καύση με υψηλή συγκέντρωση σε O2/CO2 (oxy fuel combustion)

Γίνεται απομάκρυνση του άνθρακα πριν την καύση. Δέσμευση προ της καύσης (pre-combustion) Γίνεται απομάκρυνση του άνθρακα πριν την καύση. Στην αρχή γίνεται αραιοποίηση και διάλυση του στερεού άνθρακα σε νερό. Το διάλυμα αυτό θερμαίνεται με οξυγόνο δημιουργώντας αέριο από μονοξείδιο του άνθρακα και υδρογονάνθρακες . Στην συνέχεια με αντίδραση του μονοξειδίου του άνθρακα θα παραχθεί CO2 και υδρογόνο. Στο CO2 γίνεται η αποθήκευση ενώ στο υδρογόνο γίνεται η καύση που θα παραχθεί ενέργεια. Ο διαχωρισμός του CO2 με το υδρογόνο μπορεί να γίνει με φυσική απορρόφηση ή με την χρήση μεμβρανών.

Καύση με υψηλή συγκέντρωση σε O2 (oxy fuel combustion)

Τεχνολογία δέσμευσης μετά την καύση (post-combustion) Χημική απορρόφηση Τα καυσαέρια σε ειδικές στήλες απορρόφησης αναμειγνύονται με υγρούς διαλύτες οι οποίοι διαχωρίζουν το CO2 από το υπόλοιπο αέριο. Οι πιο γνωστοί χημικοί διαλύτες είναι οι αλκανοαμίνες( π.χ. Μονοεθανολαµίνη). Στην συνέχεια το πυκνό διάλυμα CO2 πηγαίνει σε στήλες αναγέννησης όπου σε υψηλές θερμοκρασίες(120-150 ºC ) και χαμηλές πιέσεις γίνεται απομάκρυνση του CO2 από το διάλυµα απορρόφησης. Η µέθοδος αυτή είναι δυνατό να δεσμεύσει ακόµα και 98% του διοξειδίου του άνθρακα και να δώσει καθαρότητα τελικού προϊόντος πάνω από 99%.

Αποθήκευση του συμπυκνωμένου CO2 Αποθήκευση σε αλατούχους υδροφόρους ορίζοντες Αποθήκευση σε κοιτάσματα μη εξορισμένου γαιάνθρακα Αποθήκευση σε ενεργούς Ταμιευτήρες πετρελαίου Όπου με την εισαγωγή του CO2 παρατηρείται αύξηση της κινητικότητας του πετρελαίου ώστε να γίνεται πιο γρήγορη και εύκολη η ανάκτηση του Αυτοί οι ταμιευτήρες είναι οι πιο διαδεδομένοι με μεγαλύτερη χωρητικότητα Λόγο της απορρόφησης του CΟ2 από τον άνθρακα με αντίδραση (δημιουργία αερίου μεθάνιο) μπορούν να αποθηκευτούν μεγαλύτερες ποσότητες CO2.

Το πείραμα μας Επίδραση των καυσαερίων στην άνοδο της Το πείραμα μας Επίδραση των καυσαερίων στην άνοδο της θερμοκρασίας του πλανήτη

2 πλαστικές μποτίλιες νερού Υλικα Πρόγραμμα Data Studio 2 πλαστικές μποτίλιες νερού Καυσαέρια Αισθητήρες Θερμομέτρου

Πειραματική διαδικασία Τοποθετήσαμε τους αισθητήρες θερμοκρασίας στις 2 μπουκάλες. Σφραγίσαμε το πρώτο μπουκάλι με κολλητική ταινία. Το περιβάλλον μέσα στο μπουκάλι αυτό ήταν αέρας (περιβάλλον ατμόσφαιρας).

Το δεύτερο μπουκάλι, το βάλαμε πίσω από την εξάτμιση ενός αυτοκινήτου Το δεύτερο μπουκάλι, το βάλαμε πίσω από την εξάτμιση ενός αυτοκινήτου. Με αυτό τον τρόπο μαζέψαμε ποσότητα καυσαερίων (περιβάλλον με καυσαέρια) και την σφραγίσαμε

Στη συνέχεια τοποθετήσαμε τα μπουκάλια στον ήλιο και ενώσαμε τους αισθητήρες με το πρόγραμμα Data Studio.

Παρακολουθούσαμε τις θερμοκρασίες για μία περίπου ώρα.

Μπουκάλι με καυσαέρια Μπουκάλι με περιβάλλον αέρα

Η θερμοκρασία και στα δύο μπουκάλια ανέβηκε αρκετά Η θερμοκρασία και στα δύο μπουκάλια ανέβηκε αρκετά. Όμως όπως φαίνεται και στην γραφική παράσταση η θερμοκρασία στο περιβάλλον με τα καυσαέρια ήταν πιο ψηλή. Συμπέρασμα: Το διοξείδιο του άνθρακα συμβάλλει στην άνοδο της θερμοκρασίας

.Δέσμευση διοξειδίου του άνθρακα με ασβεστόνερο Πείραμα Β: .Δέσμευση διοξειδίου του άνθρακα με ασβεστόνερο

Υλικά Καύσιμο (γλυκόζη+ CuO) λύχνος Bunsen ασβεστόνερο

Πειραματική διαδικασία: Αναμείξαμε ποσότητα γλυκόζης με τριπλάσια ποσότητα CuO. Κάψαμε στην συνέχεια (όπως φαίνεται στο σχήμα) την γλυκόζη και στην συνέχεια διαβιβάσαμε το αέριο σε διαυγές ασβεστόνερο.

Συμπέρασμα: Όπως ήταν αναμενόμενο το διοξείδιο του άνθρακα θόλωσε το ασβεστόνερο σύμφωνα με την αντίδραση:

Πρακτική εφαρμογή της παραπάνω αντίδρασης: Αθήνα Δεκέμβριος 2013 Θεσσαλονίκη Δεκέμβριος 2013

Πιστεύουμε ότι ένας απλός τρόπος δέσμευσης του CO2 από διάφορες καύσεις της καθημερινότητας όπως για παράδειγμα από τις καμινάδες των τζακιών, είναι η δημιουργία απλών φίλτρων με ασβεστόνερο.

Φίλτρο, από πορώδες υλικό εμποτισμένο με ασβεστόνερο.

Η προτεινόμενη αυτή εφαρμογή, ίσως να είναι μια απλή και συνάμα φθηνή λύση για την κατασκευή ενός τέτοιου είδους φίλτρου. Πόλεις όπως η Αθήνα και η Θεσσαλονίκη, ίσως να ήταν και οι πρώτες που Θα ωφελούνταν από μια τέτοια κατασκευή

Φυσικά για την κατασκευή του φίλτρου, πιστεύουμε ότι πρέπει να εμπλακούν και άλλες επιστήμες όπως η τεχνολογία, η φυσική κ.α.

ΕΥΧΑΡΙΣΤΟΥΜΕ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΟΣΟΧΗ ΣΑΣ