10 Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις του Άνθρακα, της Εξόρυξης και του Σταθμού ηλεκτροπαραγωγής

Ο άνθρακας είναι η πιο άφθονη πηγή καυσίμου που είναι σχετικά φθηνή για παραγωγή και μετατροπή σε χρήσιμη ενέργεια. Είναι επίσης το πιο δημοφιλές, αντιπροσωπεύοντας σχεδόν το 40 τοις εκατό της συνολικής παγκόσμιας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.  

Ωστόσο, οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις του άνθρακα έχουν εντοπιστεί και σχετίζονται με την παραγωγή και τη χρήση αυτού φυσικός πόρος.

Ο άνθρακας σχηματίζεται από προϊστορική βλάστηση που συσσωρεύτηκε πριν από περίπου 300 εκατομμύρια χρόνια, όταν μεγάλο μέρος της επιφάνειας της Γης καλύφθηκε από βάλτους. Καθώς τα φυτά και τα δέντρα σε αυτές τις βαλτώδεις περιοχές άρχισαν να πεθαίνουν, τα υπολείμματά τους βυθίστηκαν στη βαλτώδη γη, η οποία τελικά σχημάτισε ένα πυκνό υλικό που ονομάζεται τύρφη.

Με την πάροδο του χρόνου, στρώματα ιζήματος και εδάφους συσσωρεύτηκαν πάνω από την τύρφη. Ο συνδυασμός της θερμότητας από τον πυρήνα της Γης και η πίεση των πετρωμάτων και των ιζημάτων προκάλεσε τον τελικό σχηματισμό άνθρακα πλούσιου σε άνθρακα.

Η χρήση του άνθρακα μπορεί να ανιχνευθεί γύρω στο 50 μ.Χ. από τις στάχτες σε ρωμαϊκά ερείπια στη Βρετανία. Υπάρχουν επίσης στοιχεία που υποδηλώνουν ότι οι Έλληνες χρησιμοποιούσαν τον άνθρακα ως καύσιμο τον 4ο αιώνα. Ωστόσο, η εκτεταμένη εξόρυξη άνθρακα στη Βρετανία ξεκίνησε μόλις τον 13ο αιώνα.

Υπάρχουν σημαντικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις που σχετίζονται με την εξόρυξη άνθρακα. Θα μπορούσε να απαιτήσει την αφαίρεση τεράστιων ποσοτήτων φυτικού εδάφους, οδηγώντας σε διάβρωση, απώλεια οικοτόπου, και ρύπανση.

Η εξόρυξη άνθρακα προκαλεί όξινη αποστράγγιση του ορυχείου, η οποία προκαλεί τη διάλυση των βαρέων μετάλλων και τη διαρροή στα υπόγεια και επιφανειακά ύδατα. Οι εργαζόμενοι στα ανθρακωρυχεία αντιμετωπίζουν επίσης μερικές φορές σοβαρά προβλήματα υγείας, συμπεριλαμβανομένης της πνευμονικής νόσου από την παρατεταμένη έκθεση στη σκόνη άνθρακα στα ορυχεία.

Ωστόσο, έχει αναληφθεί σοβαρή δέσμευση από περιβαλλοντολόγους και επιστήμονες για να προσφέρουν περισσότερα φιλικό προς το περιβάλλον τρόπος εξόρυξης άνθρακα και χρήση του.

Τι είναι ο άνθρακας;

Ο άνθρακας είναι ένα ιζηματογενές, οργανικό πέτρωμα, που αποτελείται κυρίως από άνθρακα, υδρογόνο και οξυγόνο, το οποίο είναι άμεσα εύφλεκτο. Βρίσκεται σχεδόν σε κάθε χώρα παγκοσμίως, κυρίως σε μέρη όπου υπήρχαν προϊστορικά δάση και έλη πριν ταφεί και συμπιεστεί για εκατομμύρια χρόνια.

Είναι μαύρο ή καφέ-μαύρο και έχει σύνθεση που αποτελείται από περισσότερο από 50 τοις εκατό κατά βάρος και περισσότερο από 70 τοις εκατό κατ' όγκο ανθρακούχο υλικό, το οποίο μπορεί να καεί για καύσιμο και να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

Ο άνθρακας σχηματίζεται από υπολείμματα φυτών που έχουν συμπιεστεί, σκληρυνθεί, χημικά αλλοιωθεί και μεταμορφωθεί από τη θερμότητα και την πίεση κατά τη διάρκεια του γεωλογικού χρόνου.

Είναι ενδιαφέρον ότι ο άνθρακας είναι η μεγαλύτερη πηγή ενέργειας για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας στον κόσμο και η πιο άφθονη ορυκτών καυσίμων στις Ηνωμένες Πολιτείες. Επειδή ο άνθρακας χρειάζεται εκατομμύρια χρόνια για να αναπτυχθεί και υπάρχει περιορισμένη ποσότητα, είναι α μη ανανεώσιμος πόρος.

Ο άνθρακας υπάρχει σε υπόγειους σχηματισμούς που ονομάζονται «ραφές άνθρακα» ή «κοίτες άνθρακα». Μια ραφή άνθρακα μπορεί να έχει πάχος έως και 30 μέτρα (90 πόδια) και να εκτείνεται 1,500 χιλιόμετρα (920 μίλια).

Ραφές άνθρακα υπάρχουν σε κάθε ήπειρο. Τα μεγαλύτερα αποθέματα άνθρακα βρίσκονται στις Ηνωμένες Πολιτείες, τη Ρωσία, την Κίνα, την Αυστραλία και την Ινδία.

Ο άνθρακας, ως μη ανανεώσιμο ορυκτό καύσιμο, καίγεται και χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Ωστόσο, οι τεχνικές εξόρυξης και η καύση είναι επικίνδυνες για τους ανθρακωρύχους και επικίνδυνες για το περιβάλλον.

Σε αυτό το άρθρο, θα εξετάσουμε τις επιπτώσεις του άνθρακα, της εξόρυξης άνθρακα και των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής άνθρακα στο περιβάλλον.

Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις του Άνθρακα

1. Κλιματική Αλλαγή

Ο άνθρακας είναι το πιο άφθονο ορυκτό καύσιμο στον κόσμο, αλλά η καύση και η χρήση του συνδέονται με σημαντικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις.

Κλιματική αλλαγή είναι ο πιο σοβαρός, μακροπρόθεσμος, παγκόσμιος αντίκτυπος του άνθρακα. Από χημική άποψη, ο άνθρακας είναι ως επί το πλείστον άνθρακας, ο οποίος, όταν καίγεται, αντιδρά με το οξυγόνο του αέρα για να παράγει διοξείδιο του άνθρακα, ένα αέριο που παγιδεύει τη θερμότητα. Όταν απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα, το διοξείδιο του άνθρακα λειτουργεί σαν μια κουβέρτα, θερμαίνοντας τη γη πάνω από τα κανονικά όρια.

Μερικά από τα προκύπτοντα επιπτώσεις της υπερθέρμανσης του πλανήτη περιλαμβάνουν ξηρασία, άνοδο της στάθμης της θάλασσας, πλημμύρες, ακραίες καιρικές συνθήκες και απώλεια ειδών. Η σοβαρότητα αυτών των επιπτώσεων συνδέεται άμεσα με την ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα που απελευθερώνουμε, συμπεριλαμβανομένων των εργοστασίων άνθρακα.

Στις Ηνωμένες Πολιτείες, ο άνθρακας ευθύνεται για περίπου το ένα τέταρτο όλων των εκπομπών άνθρακα που σχετίζονται με την ενέργεια.

2. Ατμοσφαιρική ρύπανση

Μόλυνση του αέρα από σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα συνδέεται με άσθμα, καρκίνο, καρδιακές και πνευμονικές παθήσεις, νευρολογικά προβλήματα και άλλες σοβαρές επιπτώσεις στο περιβάλλον και τη δημόσια υγεία.

Όταν καίγεται ο άνθρακας, απελευθερώνει αρκετές τοξίνες και ρύπους από τον αέρα. Περιλαμβάνουν υδράργυρο, μόλυβδο, διοξείδιο του θείου, οξείδια του αζώτου, σωματίδια και διάφορα άλλα βαρέα μέταλλα. Οι επιπτώσεις στην υγεία μπορεί να κυμαίνονται από άσθμα και δυσκολίες στην αναπνοή έως εγκεφαλική βλάβη, καρδιακά προβλήματα, καρκίνο, νευρολογικές διαταραχές και πρόωρο θάνατο.

Αν και τα όρια που έχουν τεθεί από την Υπηρεσία Προστασίας του Περιβάλλοντος (EPA) έχουν βοηθήσει στην πρόληψη ορισμένων από αυτές τις εκπομπές, πολλές εγκαταστάσεις δεν έχουν εγκαταστήσει τους απαραίτητους ελέγχους ρύπανσης. Το μέλλον αυτών των μέτρων προστασίας παραμένει ασαφές.

Επιπτώσεις της εξόρυξης άνθρακα

3. Ρύπανση των υδάτων

Ρύπανση των υδάτων από άνθρακα περιλαμβάνει τις αρνητικές επιπτώσεις στην υγεία και το περιβάλλον από την εξόρυξη, την επεξεργασία, την καύση και την αποθήκευση αποβλήτων άνθρακα.

Κατά τη διαδικασία εξόρυξης άνθρακα, αποβάλλεται λάσπη άνθρακα. Η λάσπη άνθρακα, επίσης γνωστή ως πολτός, είναι τα υγρά απόβλητα άνθρακα που παράγονται από το πλύσιμο του άνθρακα. Συνήθως απορρίπτεται σε καταλήψεις που βρίσκονται κοντά σε ανθρακωρυχεία, αλλά σε ορισμένες περιπτώσεις εγχέεται απευθείας σε εγκαταλελειμμένα υπόγεια ορυχεία.

Δεδομένου ότι η ιλύς άνθρακα περιέχει τοξίνες, οι διαρροές ή οι διαρροές μπορούν να θέσουν σε κίνδυνο τα υπόγεια και τα επιφανειακά ύδατα. Τα ορυκτά από τη διαταραγμένη γη μπορούν να εισχωρήσουν στα υπόγεια ύδατα και να μολύνουν τις υδάτινες οδούς με χημικές ουσίες που είναι επικίνδυνες για την υγεία μας.

Ένα παράδειγμα θα ήταν το Acid Mine Drinage. Η αποστράγγιση όξινων ορυχείων (AMD) αναφέρεται στην εκροή όξινου νερού από ανθρακωρυχεία ή μεταλλωρυχεία, συχνά εγκαταλειμμένα ορυχεία όπου οι δραστηριότητες εξόρυξης μεταλλεύματος ή άνθρακα έχουν εκθέσει πετρώματα που περιέχουν τον ορυκτό πυρίτη που περιέχει θείο.  

Το όξινο νερό μπορεί να ρέει από εγκαταλελειμμένα ανθρακωρυχεία. Η εξόρυξη έχει εκτεθειμένα πετρώματα που περιέχουν το θειούχο ορυκτό πυρίτη. Αυτό το ορυκτό αντιδρά με τον αέρα και το νερό για να σχηματίσει θειικό οξύ.

Όταν βρέχει, το αραιωμένο οξύ εισέρχεται σε ποτάμια και ρυάκια και μπορεί ακόμη και να εισχωρήσει σε υπόγειες πηγές νερού.

Οι λίμνες, τα ποτάμια, τα ρυάκια και τα αποθέματα πόσιμου νερού επηρεάζονται σε μεγάλο βαθμό από τα ανθρακωρυχεία και τους σταθμούς παραγωγής ενέργειας.

4. Καταστροφή Τοπίων και Οικοτόπων

Εξόρυξη ταινιών επίσης γνωστή ως επιφανειακή εξόρυξη περιλαμβάνει την απογύμνωση της γης και των πετρωμάτων για να φτάσει στον άνθρακα από κάτω.

Εάν ένα βουνό τύχει να στέκεται εμπόδιο σε μια ραφή άνθρακα μέσα, θα ανατιναχτεί ή θα ισοπεδωθεί αποτελεσματικά αφήνοντας ένα τοπίο με ουλές και ενοχλητικά οικοσυστήματα και βιότοπο άγριας ζωής.

5. Υπερθέρμανση του πλανήτη

Οι στατιστικές δείχνουν ότι το μεθάνιο που απελευθερώνεται από την εξόρυξη άνθρακα αντιπροσωπεύει περίπου το 10 τοις εκατό των εκλύσεων μεθανίου στις ΗΠΑ (CH₄), ένα ισχυρό αέριο υπερθέρμανσης του πλανήτη.

Οι εκπομπές μεθανίου από τα ανθρακωρυχεία από την υπόγεια εξόρυξη συχνά συλλαμβάνονται και χρησιμοποιούνται ως καύσιμο πόλης, χημική πρώτη ύλη, καύσιμο οχημάτων και βιομηχανικό καύσιμο, αλλά πολύ σπάνια καταγράφονται τα πάντα. Το μεθάνιο είναι λιγότερο διαδεδομένο στην ατμόσφαιρα σε σύγκριση με το διοξείδιο του άνθρακα, αλλά είναι 20 φορές πιο ισχυρό ως αέριο θερμοκηπίου.

Το αέριο μεθάνιο που εμφανίζεται στα κοιτάσματα άνθρακα μπορεί να εκραγεί εάν συγκεντρωθεί σε υπόγεια ορυχεία. Αυτό το μεθάνιο στρώματος άνθρακα πρέπει να εξαεριστεί από τα ορυχεία για να κάνει τα ορυχεία ασφαλέστερα μέρη για εργασία. Ορισμένα ορυχεία συλλαμβάνουν, χρησιμοποιούν ή πωλούν το μεθάνιο που εξάγεται από τις δραστηριότητές τους.

6. Αποψίλωση και διάβρωση των δασών

Σύμφωνα με μια μελέτη του 2010, η εξόρυξη εξόρυξης βουνοκορφών έχει καταστρέψει το 6.8% των δασών της Appalachia.

Στο πλαίσιο της διαδικασίας ανοίγματος του δρόμου για ένα ανθρακωρυχείο, τα δέντρα κόβονται ή καίγονται, τα φυτά ξεριζώνονται και το φυτικό χώμα αποξύνεται. Αυτό καταστρέφει τη γη (δεν μπορεί πλέον να χρησιμοποιηθεί για φύτευση καλλιεργειών) και είναι επιρρεπής στη διάβρωση του εδάφους.

Το χαλαρωμένο επιφανειακό έδαφος μπορεί να ξεπλυθεί από τη βροχή και τα ιζήματα εισχωρούν σε ποτάμια, ρυάκια και υδάτινες οδούς. Κατάντη, μπορούν να σκοτώσουν τα ψάρια και τα φυτά και να μπλοκάρουν τα κανάλια του ποταμού, γεγονός που προκαλεί πλημμύρες.

7. Επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία

Τοξίνες βαρέων μετάλλων και καρκινογόνες ουσίες απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα και στα υδάτινα σώματα ως μέρος της εξόρυξης και επεξεργασίας άνθρακα, προκαλώντας τραυματισμό και θάνατο εργαζομένων που εξορύσσουν άνθρακα. και τον κοντινό πληθυσμό των κοινοτήτων εντός.

Κίνδυνοι για την υγεία από την εισπνοή σκόνης άνθρακα μπορεί να οδηγήσουν σε μαύρη πνευμονοπάθεια, καρδιοπνευμονική νόσο, υπέρταση, ΧΑΠ και νεφρική νόσο. Οι ανθρακωρύχοι και όσοι ζουν σε κοντινές πόλεις είναι οι πιο επηρεασμένοι.

Επιπτώσεις σταθμών παραγωγής ενέργειας από άνθρακα

8. Απώλεια Υδατικών Πόρων

Το νερό χρησιμοποιείται από εγκαταστάσεις θερμοηλεκτρικής παραγωγής (άνθρακας, φυσικό αέριο και πυρηνικά) για την παραγωγή ηλεκτρισμού μετατρέποντας το νερό σε ατμό υψηλής πίεσης για την κίνηση των στροβίλων. Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας έχει εκτιμηθεί ότι είναι δεύτερη μετά τη γεωργία ως ο μεγαλύτερος οικιακός χρήστης νερού.

Μόλις περάσει αυτός ο κύκλος, ο ατμός ψύχεται και συμπυκνώνεται ξανά στο νερό, με ορισμένες τεχνολογίες που χρησιμοποιούν νερό για την ψύξη του ατμού, αυξάνοντας τη χρήση νερού της μονάδας.

Στα εργοστάσια άνθρακα, το νερό χρησιμοποιείται επίσης για τον καθαρισμό και την επεξεργασία του ίδιου του καυσίμου. Για παράδειγμα, το Γεωλογικό Ινστιτούτο των Ηνωμένων Πολιτειών εκτιμά ότι τα θερμοηλεκτρικά εργοστάσια απέσυραν 195 δισεκατομμύρια γαλόνια νερού την ημέρα το 2000, εκ των οποίων τα 136 δισεκατομμύρια γαλόνια ήταν γλυκό νερό.

9. Ατμοσφαιρική ρύπανση

Σύμφωνα με την Ένωση Ανησυχούμενων Επιστημόνων, σε ένα μέσο χρόνο, μια τυπική μονάδα άνθρακα 500 μεγαβάτ παράγει την ακόλουθη ποσότητα ατμοσφαιρικών ρύπων 3.7 εκατομμύρια τόνους διοξειδίου του άνθρακα (CO₂), που ισοδυναμεί με κοπή 161 εκατομμυρίων δέντρων.

CO₂ η ρύπανση συμβάλλει σημαντικά στην υπερθέρμανση του πλανήτη και στην κλιματική αλλαγή, 10,000 τόνοι διοξειδίου του θείου (SO₂), που προκαλεί όξινη βροχή και σχηματίζει μικρά αερομεταφερόμενα σωματίδια που μπορούν να προκαλέσουν βλάβη στους πνεύμονες, καρδιακές παθήσεις και άλλες ασθένειες, 10,200 τόνους οξειδίων του αζώτου (NOx), που ισοδυναμούν με μισό εκατομμύριο αυτοκίνητα νεότερου μοντέλου.

Το NOx οδηγεί στο σχηματισμό αιθαλομίχλης, το οποίο φλεγμονή του πνευμονικού ιστού και αυξάνει την ευαισθησία σε αναπνευστικές ασθένειες, 500 τόνους μικρών σωματιδίων που μεταφέρονται στον αέρα, που μπορεί να προκαλέσουν βρογχίτιδα, μειώσεις στην πνευμονική λειτουργία, αυξημένες εισαγωγές σε νοσοκομεία και επείγοντα και πρόωρο θάνατο, 220 τόνοι υδρογονάνθρακες, που συμβάλλουν στο σχηματισμό αιθαλομίχλης, 720 τόνοι μονοξειδίου του άνθρακα (CO).

Αυτό προκαλεί πονοκεφάλους και προκαλεί πρόσθετο άγχος σε άτομα με καρδιακές παθήσεις με άλλα τοξικά βαρέα μέταλλα όπως ο υδράργυρος, το αρσενικό, το κάδμιο και το ουράνιο, τα οποία απελευθερώνονται σε ανησυχητικές ποσότητες, οδηγώντας επίσης σε καρκίνο και αρκετές νευρολογικές διαταραχές στους ανθρώπους.

10. Θερμική μόλυνση

Θερμική ρύπανση είναι η υποβάθμιση της ποιότητας του νερού από οποιαδήποτε διαδικασία που αλλάζει τη θερμοκρασία του νερού περιβάλλοντος. Μια κοινή αιτία θερμικής ρύπανσης είναι η χρήση του νερού ως ψυκτικού υγρού από σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής και βιομηχανικούς κατασκευαστές.

Όταν το νερό που χρησιμοποιείται ως ψυκτικό επιστρέφει στο φυσικό περιβάλλον σε υψηλότερη θερμοκρασία, η αλλαγή της θερμοκρασίας επηρεάζει τους οργανισμούς μειώνοντας την παροχή οξυγόνου και επηρεάζοντας τη σύνθεση του οικοσυστήματος.

Συμπέρασμα

Η έρευνα βρίσκεται σε εξέλιξη για την αντιμετώπιση των προβλημάτων που αντιμετωπίζει το περιβάλλον μας από την παραγωγή και τη χρήση άνθρακα.

Όπως και στην περίπτωση των εκπομπών CO_2, η μέθοδος που ζητείται για να αντιμετωπιστεί αυτό είναι γνωστή ως «δέσμευση άνθρακα», η οποία διαχωρίζει το CO2 από τις πηγές εκπομπών και το ανακτά σε ένα συγκεντρωμένο ρεύμα. Το CO2 μπορεί στη συνέχεια να εγχυθεί υπόγεια για μόνιμη αποθήκευση ή «δέσμευση».

Η επαναχρησιμοποίηση και η ανακύκλωση μπορούν επίσης να μειώσουν τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις της παραγωγής και χρήσης άνθρακα. Η γη που χρησιμοποιήθηκε στο παρελθόν για εξόρυξη άνθρακα μπορεί να ανακτηθεί και να χρησιμοποιηθεί για αεροδρόμια, χωματερές και γήπεδα γκολφ.

Τα απόβλητα που συλλαμβάνονται από πλυντρίδες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή προϊόντων όπως τσιμέντο και συνθετικός γύψος για σανίδες τοίχου.

Και όσον αφορά τις βιομηχανίες, αρκετές βιομηχανίες άνθρακα έχουν βρει διάφορους τρόπους για να μειώσουν το θείο και άλλες ακαθαρσίες από τον άνθρακα. Αυτές οι βιομηχανίες έχουν επίσης βρει πιο αποτελεσματικούς τρόπους καθαρισμού του άνθρακα μετά την εξόρυξή του, και ορισμένοι καταναλωτές άνθρακα χρησιμοποιούν άνθρακα με χαμηλή περιεκτικότητα σε θείο.

Rσυστάσεις

• Οι 10 κορυφαίοι φυσικοί πόροι στο Μπελίζ και οι χρήσεις τους
  .
• 8 Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις της Εξόρυξης Διαμαντιών
  .
• 3 Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις της Αφαλάτωσης
  .
• 9 Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις Παραγωγής Τσιμέντου
  .
• Κορυφαίες 10 Επιδράσεις της Κατασκευής στο Περιβάλλον – Αρνητικές και Θετικές
  .