ΘΕΜΑ: «ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΕΠΙΠΤΩΣΕΩΝ ΑΠΟ ΤΗΝ ΚΑΥΣΗ ΥΓΡΩΝ ΚΑΙ ΑΕΡΙΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ»

Transcript

1 ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΛΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΠΑΣ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ ΘΕΜΑ: «ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΕΠΙΠΤΩΣΕΩΝ ΑΠΟ ΤΗΝ ΚΑΥΣΗ ΥΓΡΩΝ ΚΑΙ ΑΕΡΙΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΩΝ» ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ ΣΠΟΥΔΑΣΤΡΙΑΣ: ΣΗΜΙΑΚΑΚΗ ΣΟΦΙΑ ΕΙΣΗΓΗΤΗΣ: ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΣ ΧΡΗΣΤΟΣ ΚΑΒΑΛΑ 2006

2 Προίληχι/τι t-nvriniac uf: Σύγκριση περιβαλλοντικών επιπτώσεων από την καύση υγρών και αερίων υδρογονανθράκων Εδώ θ αναφερθούμε στους ρύπους τι επιδράσεις έχουν στο περιβάλλον και στον άνθρωπο, θα μιλήσουμε ετιίσης για τα στερεά, υγρά και αέρια καύσιμα τι είναι, που χρησιμοποιούνται και θα κάνουμε κάποιες συγκριτικές αναλύσεις μεταξύ υγρών και αερίων καυσίμων στο περιβάλλον, ποια η διαφορά μεταξύ τους.

3 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΜΕΡΟΣ A ΡΥΠΟΙ ΚΕΦΑΑΑΙΟ 1 1. Εισαγωγή Γενικά Πηγές προέλευσης της ρύπανσης Τι είναι ατμοσφαιρική ρύπανση Τι είναι το νέφος... 8 ΚΕΦΑΑΑΙΟ 2 2. Ρυπογόνα στοιχεία Διοξείδιο του άνθρακα Μονοξείδιο του άνθρακα Διοξείδιο του θείου Οξείδια του αζώτου Αιωρούμενα σωματίδια Υδρογονάνθρακες Μόλυβδος Τοξικά αέρια ρύποι Όζον ΚΕΦΑΑΑΙΟ 3 3. Ρύποι υπεύθυνοι για τη μείωση του στρατοσφαιρικού όζοντος Αέρια του θερμοκηπίου ΚΕΦΑΑΑΙΟ 4 4. Επιπτώσεις από συγκεκριμένους ρύπους... 20

4 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 5. Επιπτώσεις στο περιβάλλον Εισαγωγή Όξινη βροχή Ετηπτώσεις της όξινης βροχής Αιθαλομίχλη Φωτοχημικό νέφος ΜΕΡΟΣ Β ΚΑΥΣΙΜΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 1. Εισαγωγή Γενικές απαιτήσεις από ένα καύσιμο Γενικά για το πετρέλαιο Ιστορική αναδρομή Χρήσεις του αργού πετρελαίου...28 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 2. Βασικές αρχές της καύσης Θερμογόνος δύναμη Στερεά καύσιμα Λιγνίτης Ξύλο Λιθάνθρακας Τύρφη Γαιάνθρακες Βωξίτης...35

5 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Υγρά Καύσιμα 3. Υγρά καύσιμα Βενζίνη Μ αζούτ Νάφθα Κηροζίνη Φωτισηκό πετρέλαιο Ελαφρύ πετρέλαιο Υγροποιημένο αέριο Ελαφρύ και βαρύ gas o il Καύσιμα αεριωθουμένων ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙ ΚΑΥΣΙΜΩΝ 4.1 Biodiesel Υδρογόνο Φυσικό αέριο Καύσιμα πεντανίου...42 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ΑΕΡΙΑ ΚΑΥΣΙΜΑ 5.1 Γενικά Ορυκτά αέρια καύσιμα Φυσικό αέριο Υγραέρια Αέρια καύσιμα από βιολογικές διεργασίες Αέρια καύσιμα από θερμικές διεργασίες Αέριο υψικαμίνου Φωταέριο Αέριο αεριογόνου Υδαταέριο... 50

6 5.3.5 Αέρια διάσπασης Χημικά παραγόμενα αέρια Ακετυλένιο Υδρογόνο...53 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Συγκεκριμένες αναλύσεις Συγκεκριμένες αναλύσεις υγρών καυσίμων στο περιβάλλον...54 Συγκεκριμένες αναλύσεις αερίων καυσίμων στο περιβάλλον...55 Βιβλιογραφία...60

7 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΜΕΡΟΣ A ΡΥΠΟΙ 1. Εισαγωγή 1.1 Γενικά Κάθε απόκλιση από τη φυσική σύσταση του νερού μπορεί να χαρακτηριστεί ως ρύπανση. Η προσθήκη, δηλαδή, εκτός των άλλων, κάποιων ουσιών στο νερό, θα μπορούσε να θεωρηθεί ως ρύπανση. Το νερό είναι ως γνωστό μία απλή ένωση υδρογόνου και οξυγόνου, χωρίς την ύπαρξη του οποίου δε θα υπήρχε ζωή. Αποτελεί το αφθονότερο στοιχείο στην ετηφάνεια της γης, έχει ταχύτατο κύκλο στην ατμόσφαιρα, αλλά είναι μεγάλο ψέμα να θεωρείται το γλυκό νερό άφθονο και ανεξάντλητο απόθεμα. Το πόσιμο νερό αντιπροσωπεύει το 1/10 της συνολικής ποσότητας νερού στον πλανήτη. Η διασφάλιση της ποιότητας του νερού και των υδατικών πόρων αποτελεί καθοριστικό παράγοντα για την κοινωνική και οικονομική ζωή, ο οποίος σχετίζεται άμεσα και με την προστασία του. Η ρύπανση και μόλυνση των επιφανειακών, των υπόγειων νερών και της θάλασσας είναι μία από τις σοβαρές απειλές, που προέρχονται από τη μη ορθολογική χρήση του νερού και μπορούν να επηρεάσουν την υγεία και την ύπαρξη του ανθρώπου. Η ρύπανση ή η μόλυνση του υδατικού περιβάλλοντος χαρακτηρίζεται από ένα πλήθος παραμέτρων, που διαφέρουν ως προς τη φύση και τις ετηπτώσεις τους στο οικοσύστημα. Το φυσικό, όμως, φαινόμενο της εξελικτικής διαδικασίας της ρύπανσης είναι ενιαίο και χαρακτηρίζεται από: Την είσοδο του ρυπαντικού φορτίου στο νερό. Την ανάμιξη του φορτίου με το σύνολο των νερών και τη μεταφορά σου.

8 Την ενδεχόμενη αλλοίωση του φορτίου από διάφορες βιοχημικές διαδικασίες κατά τη χωροχρονική εξέλιξη της μεταφοράς του μέσω από τη μάζα του νερού. 1.2 Πηγές προέλευσης της ρύπανσης Η ρύπανση προέρχεται από παραγωγικές διαδικασίες βιομηχανιών, αγροτικές δραστηριότητες, διασπορά οικιστικών αποβλήτων, ατυχήματα από διασπορά χημικών και πετρελαίου στο νερό. Τα αποτελέσματα της παραμονής από τη διασπορά των αποβλήτων εξαρτώνται από το χρόνο, που χρειάζεται το υλικό να διασπαστεί σε αβλαβή μορφή. Έτσι τα οικιστικά και οργανικά βιομηχανικά απόβλητα διασπώνται πολύ γρήγορα. Η διάθεσή τους γίνεται μέσα από δίκτυο υπονόμων, που το περιεχόμενο του αυξάνει τη γονιμότητα του νερού ελευθερώνοντας θρεπτικές ουσίες (π.χ. εμφάνιση πλαγκτόν, ευτροφισμός), με πιθανά μακροπρόθεσμα αποτελέσματα. Η συνηθέστερη και σοβαρότερη μορφή ρύπανσης είναι η οργανική, εξαιτίας της ποσότητας των οργανικών ουσιών και των συνεπειών τους στο οικοσύστημα. Η μείωσή της, κατά τη διάρκεια της εξελικτικής διαδικασίας, είναι γνωστή σαν αυτοκαθαρισμός. Τα ετηζήμια αποτελέσματα της ρύπανσης είναι μολύνσεις, αποοξυγόνωση, ευτροφισμός, αλατότητα, πρόκληση ασθενειών, που μεταφέρονται στον άνθρωπο άμεσα με το νερό, ή έμμεσα όταν καταναλώνει προσβεβλημένους υδρόβιους οργανισμούς. Το πετρέλαιο χρειάζεται μήνες ως δύο χρόνια για να εξαφανισθεί με φυσικό τρόπο. Τα αγροχημικά και τα πλαστικά είναι πολύ σταθερά στο υδάηνο περιβάλλον, ενώ τα βαρέα τοξικά μέταλλα παρουσιάζουν αυξητικές

9 τάσεις και μειώνονται σταδιακά, μόνο όταν σταματήσει η προσθήκη τους στο σύστημα, οπότε αναπτύσσονται άλλες φυσικές διεργασίες, που συμβάλλουν στη μείωσή τους, όπως καθίζηση και καταβύθιση. 1.3 Τι είναι ατμοσφαιρική ρύπανση Ατμοσφαιρική ρύπανση ονομάζεται η παρουσία ρύπων στην ατμόσφαιρα, δηλαδή η συγκέντρωση κάθε είδους ουσιών, θορύβου, ακτινοβολίας ή άλλων μορφών ενέργειας σε ποσότητα ή διάρκεια που μπορούν να προκαλέσουν αρνητικές επιπτώσεις στην υγεία των ζωντανών οργανισμών και γενικότερα να διαταράξουν την οικολογική ισορροπία σε μεγάλη ή μικρή γεωγραφική κλίμακα. Υπό ορισμένες συνθήκες η ατμοσφαιρική ρύπανση είναι τηθανό να φτάσει σε επίπεδο που δημιουργούν ανετηθύμητες συνθήκες διαβίωσης. Για την περιγραφή της κατάστασης αυτής έχει επικρατήσει ο όρος «νέφος». 1.4Τι είναι το νέφος Το νέφος παρουσιάζεται με δύο μορφές: α) Το νέφος καπνομίχλης [smog, σύντμηση των λέξεων smoke (καττνός) και fog (ομίχλη)], που σχηματίζεται όταν στην ατμόσφαιρα υπάρχει υψηλή συγκέντρωση ρύπων όπως το διοξείδιο του θείου (SO2) και αιωρούμενα σωματίδια, σε συνδυασμό με σχετικά χαμηλή θερμοκρασία και υψηλή υγρασία. Το φαινόμενο είναι εντονότερο κατά τους χειμερινούς μήνες και κυρίως στις πρωινές ώρες, κατά τις οποίες ετηκρατούν οι παραπάνω καιρικές συνθήκες. Ονομάζεται και

10 ατμοσφαιρική ρύπανση «τύπου Λονδίνου», καθώς πρώτη φορά παρουσιάστηκε στην πρωτεύουσα της Αγγλίας, με σοβαρότερο επεισόδιο 1952, οπότε πέθαναν εκατοντάδες άνθρωποι, λόγω των ακραίων συνθηκών ατμόσφαιρας που δημιουργήθηκαν. β) Το φωτοχημικό νέφος, που παρουσιάζεται όταν επικρατούν υψηλές θερμοκρασίες, μεγάλη ηλιοφάνεια, μικρή σχετικά υγρασία και υψηλή συγκέντρωση συγκεκριμένων ενώσεων, όπως τα οξείδια του αζώτου, το μονοξείδιο του άνθρακα (CO), οι υδρογονάνθρακες και τα προϊόντα των αντιδράσεών τους.

11 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 2. Ρυπογόνα στοιχεία Οι ρύποι ανάλογα με τον τρόπο παραγωγής τους διακρίνονται σε πρωτογενείς και δευτερογενείς. Οι πρωτογενείς ρύποι εκπέμπονται απ ευθείας από τις διάφορες πηγές στην ατμόσφαιρα και οι σημανηκότεροι είναι τα αιωρούμενα σωματίδια (σκόνη, κατινός, σωματίδια βαρέων μετάλλων, όπως μολύβδου (Pb) και νικελίου (Νί), το διοξείδιο του θείου (SO2), το μονοξείδιο του άνθρακα (CO), οι υδρογονάνθρακες, το χλώριο (CI2) και το φθόριο (F2). Οι δευτερογενείς ρύποι σχηματίζονται στην ατμόσφαιρα από τους πρωτογενείς με χημικές αντιδράσεις που γίνονται είτε μεταξύ τους είτε με τα φυσικά συστατικά της ατμόσφαιρας με συμμετοχή του ηλιακού φωτός, της θερμοκρασίας και της υγρασίας. Σημαντικότεροι είναι το μονοξείδιο του αζώτου (NO), το διοξείδιο του αζώτου (ΝΟ2) και το όζον (03). 2.1 Διοξείδιο του άνθρακα (COi) Το διοξείδιο του άνθρακα είναι μία χημική ένωση που το μόριό της συγκροτείται από ένα άτομο άνθρακα κι από δύο άτομα οξυγόνου. Ο χημικός του τύπος είναι CO2. Στις συνηθισμένες συνθήκες το διοξείδιο του άνθρακα είναι αέριο άχρωμο με ελαφρύ χαρακτηριστική οσμή και υπόξινη γεύση. Διαλύεται στο νερό σε σχετικά μεγάλα ποσά, ακόμη όμως περισσότερο όταν το νερό είναι ψυχρό και το αέριο υπό ττίεση. Είναι βαρύτερο από

12 τον αέρα περίπου μιάμιση φορά. Αν και φαίνεται να βρίσκεται σε πολύ μικρές ποσότητες (350 μέρη ανά εκατομμύριο ppm), το διοξείδιο του άνθρακα είναι το πέμπτο σε βαθμό αφθονίας στοιχείο στην ατμόσφαιρα. Είναι γνωστό ότι μεγάλες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα παράγονται κατά την καύση των υλικών που περιέχουν άνθρακα κατά την παραγωγή ενέργειας. Το CO2 δεν είναι δηλητηριώδες αέριο. Παρασκευάζεται κατά την τέλεια καύση άνθρακα η οργανικών ενώσεων. Δημιουργείται εκτός από την καύση ουσιών που περιέχουν άνθρακα, κατά τις διαδικασίες αποσύνθεσης και κατά την αναπνοή των ανθρώπων και των ζώων. Το διοξείδιο του άνθρακα υπάρχει στον ατμοσφαιρικό αέρα σε ποσότητα 0,03-0,04% (σε όγκο). Η περιεκτικότητα του ατμοσφαιρικού αέρα σε διοξείδιο του άνθρακα μένει γενικά η ίδια. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι το διοξείδιο του άνθρακα που παράγεται με την καύση, την αποσύνθεση, όπως και κατά την αναπνοή, αντισταθμίζεται από το διοξείδιο του άνθρακα που δεσμεύεται από τα φυτά κατά τη φωτοσύνθεση. Το CO2 της ατμόσφαιρας το απορροφούν τα φυτά. Το διασπούν σε άνθρακα και οξυγόνο, κρατούν τον άνθρακα και ελευθερώνουν το οξυγόνο. Το οξυγόνο αυτό το εισπνέουν τα ζώα τα οποία εκτινέουν διοξείδιο του άνθρακα. Έτσι, το διοξείδιο του άνθρακα πραγματοποιεί στη φύση έναν κύκλο που λέγεται κύκλος διοξειδίου του άνθρακα. Το διοξείδιο του άνθρακα χρησιμοποιείται στα αεριούχα ποτά, στην αρτοποιία, στους πυροσβεστήρες και με τη μορφή ξηρού πάγου ως ψυκτικό μέσο. Έχει παρατηρηθεί ότι για την κανονική λειτουργία της αναπνοής είναι απαραίτητη μικρή ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα διαλυμένου στο αίμα.

13 2.2 Μονοξείδιο του άνθρακα (CO) Είναι άοσμο και άχρωμο αέριο. Το μονοξείδιο του άνθρακα προέρχεται από την ατελή καύση των συστατικών του άνθρακα, με τις περισσότερες ανθρωπογενείς εκπομπές να προέρχονται από τα οχήματα και την καύση της βιομάζας. Επίσης υψηλές συγκεντρώσεις του μπορούν να βρεθούν σε κλειστά μέρη όπως χώροι στάθμευσης (γκαράζ), ελλιπώς αεριζόμενες υπόγειες διαβάσεις, ή κατά μήκος των δρόμων σε περιόδους κυκλοφοριακής αιχμής. Το μονοξείδιο του άνθρακα στη φύση εκπέμπεται από τα ηφαίστεια κι από τις πυρκαγιές των δασών. Σχηματίζεται ετήσης κατά την οξείδωση των υδρογονανθράκων. Η δηλητηριώδης δράση του συνίσταται στη μεγαλύτερη από το οξυγόνο χημική του συγγένεια με την αιμογλοβίνη. Η αιμογλοβίνη, που είναι συστατικό του αίματος, μεταφέρει το οξυγόνο από τους ττνεύμονες στα κύτταρα. Η διάρκεια ζωής του μονοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα κρατά από έναν έως περισσότερους μήνες, οπότε και μετατρέπεται σε διοξείδιο του άνθρακα. Οι «υγιείς» περιοχές έχουν περιεκτικότητα μονοξειδίου του άνθρακα της τάξεως των 20-5Θ μερών ανά δισεκατομμύριο (ppb), ενώ οι ρυπογόνες περιοχές μπορεί να ξεπεράσουν τα 400 ppm. Η οξείδωση του CO σε CO2 περιλαμβάνει υδροξυλικές ρίζες, όμοια με την οξείδωση των υδρογονανθράκων. Οι αυξημένες εκπομπές μονοξειδίου του άνθρακα και υδρογονανθράκων στην ατμόσφαιρα προκαλούν αυξημένη ανάλωση υδροξυλικών ριζών, που με τη σειρά τους οδηγούν σε ελάττωση της περιεκτικότητας τους στην ατμόσφαιρα. Έτσι αναπτύσσεται ένας θετικός αντιδραστικός βρόγχος.

14 2.3 Διοξείδιο του θείου Το θείο εμφανίζεται στην ατμόσφαιρα με τη μορφή διαφόρων ενώσεων (διοξείδιο του θείου, τριοξείδιο του θείου, υδρόθειο, θειικό οξύ, μερκαπτάνες). Οι φυσικές εκπομπές θείου αποτελούνται από υδρόθειο (H2S) και διμεθυλικό σουλχρίδιο [(CH3)2S] και τα δύο παράγονται από διάφορες διαδικασίες. Το υδρόθειο παράγεται από αναερόβια περιβάλλοντα και το διμεθυλικό σουλχρίδιο απελευθερώνεται από το θαλχίσσιο φυτοπλαγκτόν. Άλλοι φυσικοί πόροι μειωμένης μορφής θειούχων περιλαμβάνουν μεθυλομερκαπτάνες (CH3SH), καρβονυλικό σουλφίδιο (COS) και θειικό άνθρακα (CS2). Όλες αυτές οι μειωμένες τιμές θείου οξειδώνονται στην ατμόσφαιρα σε διοξείδιο του θείου. Ποσοστό του διοξειδίου του θείου (SO2) που σχηματίζεται κατά την καύση, οξειδώνεται επίσης κατά την καύση σε τριοξείδιο του θείου (S03). S + θ 2 SOz SO2+ /2 θ 2^ S03 ο χρόνος παραμονής του SO2 στην ατμόσφαιρα είναι 4 μέρες. Μπορεί επίσης να απομακρυνθεί από την ατμόσφαιρα με το νερό της βροχής, διότι το SO2 είναι εύκολα διαλυτό στο νερό. Από την αντίδραση αυτή σχηματίζεται το θειώδες οξύ (H2SO3) το οποίο στη συνέχεια οξειδώνεται καταλυτικά σε θειικό οξύ (H2SO4). SOz + ΗζΟ ^ H2SO3 Θειικό οξύ σχηματίζεται επίσης κατά την οξείδωση του SOz σε SO3, το οποίο στη συνέχεια με την υγρασία της ατμόσφαιρας σχηματίζει θειικό οξύ (όξινη βροχή). S03 + ΗζΟ ^ HzS04 13

15 Επίσης το διοξείδιο του θείου είναι άχρωμο, τοξικό αέριο, βαρύτερο από τον αέρα. 2.4 Οξείδια του αζώτου Ως οξείδια του αζώτου σε θέματα περιβάλλοντος θεωρούνται το μονοξείδιο (NO) και το διοξείδιο του αζώτου (ΝΟ2). Τα οξείδια του αζώτου NO και ΝΟ2 παράγονται στις διαδικασίες καύσης. Όταν υπάρχει περίσσεια Ο2 οι αντιδράσεις παραγωγής του NO είναι οι εξής; Ο + Νζ ^ NO + Ν Ν + Οζ ^ NO + Ο Όταν υπάρχει περίσσεια καυσίμου η αντίδραση παραγωγής του NO είναι η εξής: Ν + ΟΗ ^ NO + Η Η δημιουργία του ΝΟζ από την οξείδωση του NO ευνοείται από τη γρήγορη εξέλιξη της αντίδρασης καύσης ακόμη και σε θερμοκρασίες μικρότερες των 650 C, σύμφωνα με την αντίδραση. 2ΝΟ + Ο: ^ 2ΝΟζ Το NO μετατρέπεται σε ΝΟζ από την ετήδραση του όζοντος, σύμφωνα με την αντίδραση: NO + θ3 ^ ΝΟζ + 02 Το μονοξείδιο του αζώτου είναι άχρωμο και άοσμο αέριο. Το διοξείδιο του αζώτου είναι αέριο με καφέ χρώμα και ιδιάζουσα οσμή. Η χρήση καυσίμων κυρίως σε αυτοκίνητα και φορτηγά αλλά και σε βιομηχανικούς καυστήρες ή σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής παράγει μονοξείδιο του αζώτου (NO). Αυτό με διάφορες χημικές αντιδράσεις που ενισχύονται με την παρουσία της ηλιακής ακτινοβολίας μετατρέπεται σε 14

16 διοξείδιο του αζώτου. Ο μέσος χρόνος παραμονής του NO στην ατμόσφαιρα είναι 4 μέρες, ενώ του ΝΟ2 3 μέρες. 2.5 Αιωρούμενα σωματίδια Είναι υλικά σε στερεή ή υγρή μορφή που μπορούν να αιωρούνται στην ατμόσφαιρα για μεγάλα χρονικά διαστήματα. Τέτοια σωματίδια είναι ο κατινός, η σκόνη, η ομίχλη, η άμμος, ο αμίαντος, τα σταγονίδια θειικού οξέος. Ο χρόνος παραμονής των αιωρούμενων σωματιδίων στην ατμόσφαιρα εξαρτάται από το ειδικό βάρος και το μέγεθός τους. Οι πηγές των αιωρούμενων αυτών σωματιδίων είναι οι βιομηχανικές δραστηριότητες, η παραγωγή τσιμέντου, γύψου, τα χυτήρια μεταλλεύματος, τα αυτοκίνητα, οι πυρκαγιές, η σκόνη από απογυμνωμένο έδαφος, οι αγροτικές δραστηριότητες, οι κατασκευές. 2.6 Υδρογονάνθρακες Από το σύνολο των υδρογονανθράκων που υπάρχουν στην ατμόσφαιρα, το μεγαλύτερο ποσοστό προέρχεται από τη φύση, ενώ το υπόλοιπο από τις διάφορες δραστηριότητες του ανθρώπου. Οι υδρογονάνθρακες είναι οργανικές ενώσεις που αποτελούνται μονάχα από άτομα άνθρακα και υδρογόνου. Διακρίνονται σε κορεσμένους και σε ακόρεστους και κατατάσσονται σε διάφορες ομόλογες σειρές. Οι κορεσμένοι υδρογονάνθρακες είναι οι υδρογονάνθρακες των οποίων όλα τα άτομα του άνθρακα συνδέονται με απλό δεσμό. Λέγονται και αλκάνια και παραφίνες. Στους κορεσμένους υδρογονάνθρακες

17 περιλαμβάνονται το μεθάνιο με γενικό τύπο της ομόλογης σειράς: (CvH2v+2) το αιθάνιο, το προπάνιο, το βουτάνιο κλπ. Είναι πολύ διαδεδομένοι στη φύση και πολλοί απ αυτούς εκλύονται - αναδίνονται ως φυσικά αέρια από ρωγμές του εδάφους κοντά σε πετρελαιοπηγές. Αποτελούν το κύριο συστατικό των διαφόρων πετρελαίων και μερικών άλλων ορυκτών. Χρησιμοποιούνται ως καύσιμη ύλη (για φωτισμό και κίνηση) και ως πρώτη ύλη στη χημική βιομηχανία (παρασκευή βαζελίνης, παραφίνης, ασφάλτου). Χρησιμοποιούνται επίσης για την παρασκευή απορρυπαντικών, φαρμάκων. Οι ακόρεστοι υδρογονάνθρακες είναι οι υδρογονάνθρακες που περιέχουν στο μόριό τους έναν τουλάχιστο διπλό ή τριπλό δεσμό. Όσοι περιέχουν ένα διπλό δεσμό ονομάζονται αλκένια. Θεωρητικά προκύπτουν από τους κορεσμένους υδρογονάνθρακες με αφαίρεση δύο ατόμων υδρογόνου. Έχουν γενικό τύπο CvH2v. Οι ανθρωπογενείς ττηγές εκπομπής υδρογονανθράκων είναι οι καύσεις πετρελαίου (άκαυστοι υδρογονάνθρακες), οι αέριες εκπομπές πετροχημικών βιομηχανικών μονάδων, η εξάτμιση πετρελαιοειδών και οργανικών διαλυτών. Στις πόλεις, μεγάλο πρόβλημα αποτελούν οι άκαυστοι υδρογονάνθρακες που εκλύονται από τις εξατμίσεις των αυτοκινήτων. 2.7 Μόλυβδος Ο μόλυβδος είναι στοιχείο γνωστό από την αρχαιότητα. Κατά συνέπεια είναι δεδομένη η ενασχόληση των ανθρώπων με το μέταλλο αυτό από τα χρόνια εκείνα. Ο μόλυβδος συνήθως έχει χρώμα σκούρο γκρίζο χωρίς λάμψη. Σε επιφάνεια πρόσφατης τομής παρουσιάζει αργυρόχρωμη μεταλλική λάμψη η οποία εξαφανίζεται σιγά - σιγά.

18 ο μόλυβδος λιώνει στους 327,5 C και βράζει στους 1613 C. Έχει τιυκνότητα 11,4 gr/ cm^. Έχει μικρή ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα. Ο μόλυβδος προσβάλλεται από τον υγρό αέρα με αποτέλεσμα να σχηματίζεται στην επιφάνειά του βασικός ανθρακικός μόλυβδος ο οποίος αποτελεί προστατευτικό επικάλυμμα που εμποδίζει την παραπέρα επίδραση του αέρα. Όταν θερμανθεί στον αέρα, μετατρέπεται σε οξείδιο του μολύβδου. Υψηλές συγκεντρώσεις μολύβδου έχουν ανιχνεύσει στο χώμα και στα φυτά κοντά σε δρόμους με μεγάλη κυκλοφορία. Η απαγόρευση της χρήσης του μολύβδου στις βενζίνες ήταν ένα σημαντικό βήμα στη μείωση του στοιχείου στο περιβάλλον. Σήμερα ο μόλυβδος χρησιμοποιείται στην κατασκευή μπαταριών, στην παραγωγή χρωμάτων, στην κατασκευή ορισμένων σωλήνων, κλπ. 2.8 Τοξικοί αέριοι ρύποι Οι τοξικοί αέριοι ρύποι είναι το αρσενικό, ο αμίαντος και το βενζόλιο. Αυτοί οι ρύποι προέρχονται από χημικές βιομηχανίες και οικοδομικά υλικά. Επίσης προέρχονται από τις εκπομπές από τα καύσιμα και τις μηχανές των οχημάτων. 2.9 Όζον (θ 3) Είναι άχρωμο αέριο και αποτελεί το κύριο συστατικό του φωτοχημικού νέφους, κοντά στην επιφάνεια της Γης. Στην ανώτερη ατμόσφαιρα (στρατόσφαιρα), ωστόσο το όζον έχει ευεργετικό ρόλο, προστατεύοντάς μας από τις βλαβερές ακτίνες του Ήλιου.

19 To όζον σχηματίζεται στην κατώτερη ατμόσφαιρα ως αποτέλεσμα χημικών αντιδράσεων μεταξύ του οξυγόνου, πτητικών οργανικών ενώσεων και οξειδίων του αζώτου με τη βοήθεια της ηλιακής ακτινοβολίας και κυρίως όταν έχουμε καλό ζεστό καιρό. Πηγές αυτών των βλαβερών ρύπων είναι τα οχήματα, εργοστάσια, χωματερές, χημικά διαλυτικά και πολλές άλλες μικρές ττηγές όπως βενζινάδικα, αγροτικός εξοπλισμός κλπ.

20 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 3. Ρύποι υπεύθυνοι για τη μείωση του στρατοσφαιρικού όζοντος Χημικά είναι οι χλωροφθοριομένοι υδρογονάνθρακες (CFCS), halons, τετραχλωριούχος άνθρακας, μεθυλικό χλωροφόρμιο που χρησιμοποιούνται ως ψυκτικές ουσίες και σε διάφορες βιομηχανικές δραστηριότητες. Αυτές οι ενώσεις αιωρούνται στον αέρα για μεγάλο χρονικό διάστημα και σιγά σιγά συγκεντρώνονται στην ανώτερη ατμόσφαιρα όπου και καταστρέφουν τον προστατευτικό μανδύα του όζοντος που αποτρέπει τη βλαβερή υπεριώδη (UV) ακτινοβολία να φθάσει στην επιφάνεια της Γης. Οι πηγές αυτών των ρύπων είναι η βιομηχανική και οικιακή ψύξη, τα καθαριστήρια, συσκευές κλιμαησμού στο σπίτι και το αυτοκίνητο, μερικά υλικά που χρησιμοποιούνται στην κατάσβεση πυρκαγιών, και προϊόντα από αφρώδες πλαστικό. 3.1 Αέρια του θερμοκηπίου Είναι αέρια που συγκεντρώνονται στην ατμόσφαιρα και μπορούν να προκαλέσουν αλλαγές στις παγκόσμιες κλιματολογικές συνθήκες, ή όπως αλλιώς λέγεται το φαινόμενο του θερμοκηπίου. Τέτοια αέρια είναι το διοξείδιο του άνθρακα, το μεθάνιο και τα οξείδια του αζώτου. Η κύρια ανθρωπογενής πηγή των εκπομπών του διοξειδίου του άνθρακα είναι η κατανάλωση των καυσίμων για την παραγωγή ενέργειας και τις μεταφορές. Το μεθάνιο προέρχεται από τις χωματερές, τα μηρυκαστικά ζώα, τα ανθρακωρυχεία. Τα οξείδια του αζώτου προέρχονται από βιομηχανικές δραστηριότητες όπως η παραγωγή του νάιλον.

21 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 4. Επιπτώσεις από συγκεκριμένους ρύπους Το μονοξείδιο του άνθρακα μειώνει την ικανότητα του αίματος να μεταφέρει οξυγόνο σε βασικούς ιστούς του οργανισμού, επιδρώντας κυρίως στο καρδιαγγειακό και νευρικό σύστημα. Χαμηλές συγκεντρώσεις του εττηρεάζουν δυσμενώς άτομα με καρδιακά προβλήματα και μειώνουν τις σωματικές ετηδόσεις νεαρών και υγιών ατόμων. Υψηλότερες συγκεντρώσεις προκαλούν συμπτώματα όπως ζαλάδα, πονοκεφάλους και κόπωση. Όσον αφορά το διοξείδιο του άνθρακα, ο άνθρωπος κυρίως με την αυξημένη καύση των υδρογονανθράκων, του άνθρακα και του ξύλου αλλά και με τις πυρκαγιές των τροτηκών δασών, παρενέβη στον κύκλο αυτό προκαλώντας τη διαταραχή του. Η μεγάλη αύξηση του CO2 στην ατμόσφαιρα, το οποίο θεωρείται ρυθμιστής της μέσης θερμοκρασίας στη γη, προκάλεσε ήδη προβλήματα στο κλίμα του πλανήτη. Διοξείδιο του θείου Το διοξείδιο του θείου είναι βασικός ρύπος του νέφους, επηρεάζει άτομα με ανατινευστικά προβλήματα και προκαλεί αλλοιώσεις σε βλάστηση και μέταλλα. Μειώνει την ορατότητα και αυξάνει την οξύτητα των λιμνών και ποταμών. Ετιίσης το διοξείδιο του θείου προσβάλλει στο αναπνευστικό σύστημα του ανθρώπου, στο βλεννογόνο των βρόγχων, καταστρέφοντας τα τριχίδια που εμποδίζουν την είσοδο της σκόνης και του αεροζόλ στους βρόγχους. Εάν τα τριχίδια αυτά καταστραφούν, τα μόρια της σκόνης και της αιθάλης εισχωρούν στους βρόγχους με όλες τις συνέπειες. Σε μικρά παιδιά το SO2 προκαλεί το σύνδρομο Krupp. Τα συμπτώματα της ασθένειας αυτής είναι έντονος βήχας, πυρετός και αυξανόμενη δυσκολία στην αναττνοή. Εμφανίζεται

22 κυρίως τνς απογευματινές και βραδινές ώρες, συνήθως τους χειμερινούς μήνες. Το τοξικό αέριο είναι επίσης το υδρόθειο. Σε υψηλές συγκεντρώσεις μπορεί να προκαλέσει σοβαρές βλάβες στο αναπνευστικό, στο κυκλοφορικό και το νευρικό σύστημα του ανθρώπου, προκαλώντας ακόμη και το θάνατο. Η ρύπανση της ατμόσφαιρας από τα 80χ μπορεί να μειωθεί με τη χρησιμοποίηση καυσίμων με μικρή περιεκτικότητα σε θείο. Το διοξείδιο του αζώτου (ΝΟ2) είναι ο κύριος ρύπος του νέφους και της όξινης βροχής. Σε υψηλές συγκεντρώσεις βλάπτει ανθρώπους και βλάστηση. Στα παιδιά μπορεί να προκαλέσει αναπνευστικές ασθένειες. Στους ασθματικούς προκαλεί δυσκολία στην αναπνοή. Σωματίδια Τα μικροσκοτηκά αυτά σωματίδια επηρεάζουν την αναπνοή, προκαλούν ασθένειες στο αναπνευστικό και στους πνεύμονες ακόμα και πρόωρο θάνατο. Ομάδα υψηλού κινδύνου αποτελούν ηλικιωμένοι, παιδιά και άτομα που πάσχουν από άσθμα. Προκαλούν επίσης φθορές στις βαφές, τα εδάφη, τα υφάσματα και μειώνουν την ορατότητα. Οι επιδράσεις τους γενικά εξαρτώνται τόσο από το μέγεθός τους (όσο μικρότερα είναι τόσο πιο επακίνδυνα) αλλά και από τη χημική τους σύσταση. Μόλυβδος Ο μόλυβδος και οι ενώσεις του μπορούν να εττηρεάσουν δυσμενώς την ανθρώπινη υγεία ή μέσω της κατάποσής τους με τη μορφή επιβαρημένου με μόλυβδο εδάφους, σκόνης, βαφών κλπ, ή με απ ευθείας εισττνοή. Αυτό είναι πολύ επικίνδυνο κυρίως για τα μικρά παιδιά που η συνήθειά τους να βάζουν το χέρι τους στο στόμα συντελεί σε

23 μεγαλύτερη λήψη δόσης μολύβδου από το έδαφος και τη σκόνη. Υψηλά ποσοστά μολύβδου μπορούν να επηρεάσουν δυσμενώς την πνευματική ανάπτυξη και δραστηριότητα, τη λειτουργία των νεφρών, και τη χημεία του αίματος. Τα νεαρά άτομα διατρέχουν μεγαλύτερο κίνδυνο εξαιτίας της μεγαλύτερης ευαισθησίας των νεανικών ιστών και οργάνων στο μόλυβδο. Τοξικοί αέριοι ρύποι Οι τοξικοί αέριοι ρύποι προκαλούν καρκίνο, αναττνευστικά προβλήματα, γενετικές ανωμαλίες, σπείρωση και άλλα σοβαρά προβλήματα υγείας. Μερικά μπορούν να προκαλέσουν ακόμα και το θάνατο ή σοβαρές κακώσεις αν από ατύχημα απελευθερωθούν στο περιβάλλον σε μεγάλες συγκεντρώσεις. Όζον Το όζον σε μεγάλες συγκεντρώσεις προκαλεί σημαντικά προβλήματα στην ανθρώπινη υγεία και το περιβάλλον που ζούμε. Προκαλεί ερεθισμό στην αναπνευστική οδό, διαταραχή της αναπνευσηκής λειτουργίας, αίσθημα ξηρότητας, στο λαιμό, πόνο στο στήθος, βήχα, άσθμα, φλεγμονή στους πνεύμονες, και πιθανή επιδεκτικότητα σε μολύνσεις του αναπνευστικού. Το όζον είναι επίσης ο ρύπος με τις δυσμενέστερες επιδράσεις στα φυτά, μειώνει την παραγωγή στις αγροτικές καλλιέργειες και προκαλεί ζημιά στη δασική βλάστηση.

24 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Επιπτώσεις στο περιβάλλον 5.1 Εισαγωγή Οξινη βροχή Ο άνθρωπος κατάφερε και το αγαθό της βροχής να το μετατρέπει σε πρόβλημα. Κατάφερε με δική του υπαιτιότητα σε πολλές περιοχές να βρέχει οξύ. Για να γίνει κατανοητό το περιβαλλοντικό πρόβλημα της όξινης βροχής αναφέρεται ότι το νερό της βροχής, εάν ήταν τελείως καθαρό, θα ήταν ουδέτερο, (ρη περίπου 7). Το νερό της βροχής όμως περιέχει διάφορες ουσίες, τις οποίες παρασύρει από την ατμόσφαιρα όταν πέφτει στη γη. Οι ουσίες αυτές αυξάνουν το ρη του. Για παράδειγμα αναφέρεται το διοξείδιο του άνθρακα (CO2), το οποίο υπάρχει σε μεγάλες ποσότητες στην ατμόσφαιρα. Όταν το νερό της βροχής κορεσθεί με CO2 έχει ρη περίπου 5.6, τιμή που εμφανίζεται συχνά σε νερό βροχής. Όταν το ρη είναι μεγαλύτερο από 5.6, η αύξηση αυτή οφείλεται στην εττί πλέον παρουσία ουσιών στο νερό της βροχής. Όι ουσίες αυτές που προέρχονται από ανθρώπινες δραστηριότητες, διοξείδιο του θείου (SO2) οξείδιο του αζώτου (ΝΌχ), σχηματίζουν οξέα, αυξάνοντας το ρη. Σ αυτή την περίπτωση γίνεται λόγος για την όξινη βροχή. Το διοξείδιο του θείου (SO2) είναι προϊόν καύσης καύσιμων υλών που περιέχουν θείο. Εκπέμπεται σε μεγάλες ποσότητες από μονάδες παραγωγής ενέργειας και άλλες βιομηχανίες. Τα οξείδια του αζώτου (ΝΌχ) είναι προϊόντα καύσης. Παράγονται σε μεγάλο ποσοστό στους κινητήρες των αυτοκινήτων.

25 5.2.1 Επιπτώσεις της όξινης βροχής Απόρροια της όξινης βροχής είναι η μετατροττή του χώματος σε όξινο, γεγονός που έχει σοβαρές ετηπτώσεις στη βλάστηση, όπως εξηγείται στη συνέχεια. Γίνεται έτσι κατανοητό ότι οι επιπτώσεις της όξινης βροχής στο περιβάλλον είναι μεγάλες, διότι είναι υπεύθυνη για την καταστροφή πολλών μορφών ζωής σε λίμνες και χερσαίες εκτάσεις. Τα οξέα καταστρέφουν άμεσα τα φυτά και τα δέντρα. Προσβάλλουν επίσης το έδαφος ως εξής; Η ποιότητα του χώματος χαρακτηρίζεται από διάφορες χημικές και φυσικές παραμέτρους. Μία χημική παράμετρος του χώματος είναι το ρη. Η μετατροττή του ρη του χώματος σε όξινο, διαταράσσει την ισορροττία που υπάρχει στο υγιές έδαφος. Έτσι καταναλώνονται ενώσεις που υπάρχουν στο έδαφος και δρουν ως ρυθμιστικές ενώσεις, (πρόκειται για ενώσεις του ασβεστίου και του μαγνησίου). Οι ενώσεις αυτές ουδετεροποιούν μεν την όξινη βροχή, καταστρέφονται όμως σιγά σιγά στη συνέχεια από την ενέργεια αυτή. Όταν καταστραφούν τελείως το έδαφος γίνεται όξινο. Από το σημείο αυτό το οξύ μπορεί να περάσει στα νερά (νερό που "ξεπλένουν" το έδαφος, υπόγεια νερά, κλπ.). Το σημείο αυτό χαρακτηρίζεται ως "κρίσιμο φορτίο" από τους οικολόγους. Τα οξέα απελευθερώνουν το αλουμίνιο και άλλα βαρέα μέταλλα, τα οποία είναι ενωμένα με διάφορα στοιχεία σε φυσικές ενώσεις, σε μεγάλες ποσότητες στο έδαφος. Οι ενώσεις αυτές είναι ακίνδυνες. Όταν απελευθερώνεται όμως το αλουμίνιο από τις ενώσεις, δημιουργεί πολλά προβλήματα επειδή είναι τοξικό στοιχείο. Σήμερα η κατάσταση όσον αφορά την όξινη βροχή είναι καλύτερη απ ότι πριν από μερικά χρόνια. Οι εκπομπές σε SO2 έχουν μειωθεί αισθητά (σε ποσοστό περίπου 50% σε σχέση με τις αντίστοιχες εκπομπές στη δεκαετία του 70), κυρίως λόγω της χρησιμοποιούμενης

26 απορρυπαντικής τεχνολογίας. Δεν υπάρχουν όμως αντίστοιχα αποτελέσματα σε σχέση με τα ΝΟχ. Η προσπάθεια μείωσης των εκπομπών σε οξείδια του αζώτου εστιάζεται στη δημιουργία κατάλληλων συνθηκών καύσης στους κινητήρες των αυτοκινήτων και στη χρήση των καταλυτών. 5.3 Αιθαλομίχλη Η απλή αιθαλομίχλη είναι συσσώρευση SO2 και αιθάλης στην ατμόσφαιρα. Εμφανίζεται σε περιοχές, στις οποίες καίγεται κάρβουνο και μαζούτ για παραγωγή ενέργειας, σε περιοχές στις οποίες λειτουργούν μονάδες πετροχημικών προϊόντων, θειικού οξέος κλπ. Στην περίπτωση του Λονδίνου η συγκέντρωση του SO2 ήταν κατά μέσο όρο 0,7 ppm, περίπου έξι (6) φορές μεγαλύτερη από την κανονική συγκέντρωση στην πόλη, ενώ η συγκέντρωση της αιθάλης ήταν περίπου πέντε φορές μεγαλύτερη από την κανονική. Οι ρύποι αυτοί εγκλωβίστηκαν στην ατμόσφαιρα του Λονδίνου εξαιτίας της θερμοκρασιακής αναστροφής. Και το πρόβλημα έγινε εντονότερο με την παρουσία της ομίχλης. Εκτός από τους θανάτους εκείνων των ημερών υττήρξαν και άλλοι περίπου θάνατοι στους επόμενους μήνες που αποδόθηκαν στην αιθαλομίχλη. Οι θάνατοι γενικά αφορούσαν όλες τις ηλικίες. Σταηστικά όμως περισσότερο προσβλήθηκαν οι μεγαλύτερες ηλικίες από τα 45 έτη και τα βρέφη κάτω του ενός έτους. Λιθαλομίχλες εμφανίστηκαν και άλλες φορές στο Λονδίνο. Τα μέτρα όμως που ελήφθησαν στη συνέχεια περιόρισαν αισθητά τους ρύπους SO2 και αιθάλη. Τα μέτρα αυτά ήταν σχετικά με την ποιότητα των καυσίμων και την καλύτερη τεχνολογία της καύσης. 25

27 5.2.3 Φωτοχημικό νέφος Το φωτοχημικό νέφος αποτελείται από ρύπους, οι οποίοι προέρχονται από άλλους ατμοσφαιρικούς ρύπους, στους οποίους έχει επιδράσει ηλιακή ακτινοβολία. Η εμφάνιση του φωτοχημικού νέφους προϋποθέτει την συνύπαρξη των εξής τριών παραμέτρων: => Θερμοκρασιακή αναστροφή. Η θερμοκρασιακή αναστροφή δε διαταράσσεται όταν υπάρχει άπνοια. => Εκπομπή συγκεκριμένων ρύπων (υδρογονάνθρακες, οξείδια του αζώτου, διοξείδιο του θείου κλπ.). ^ Έντονη ηλιοφάνεια. Οι ρύποι δηλαδή, οι οποίοι εκπέμπονται από διάφορες ττηγές, (πρωτογενείς ρύποι), εγκλωβίζονται εξαιτίας της θερμοκρασιακής αναστροφής και στη συνέχεια αντιδρούν χημικά με φωτοχημικές αντιδράσεις (εξαιτίας της ηλιακής ακτινοβολίας). Οι φωτοχημικές αντιδράσεις είναι γενικά σύνθετες αντιδράσεις. Πρωτογενείς ρύποι είναι για παράδειγμα οι άκαυστοι υδρογονάνθρακες που εκπέμπονται από τα αυτοκίνητα (οι βενζίνες είναι όπως είναι γνωστό μίγματα πολλών υδρογονανθράκων), τα οξείδια του αζώτου που αποτελούν προϊόντα καύσης καθώς επίσης το διοξείδιο του θείου.

28 ΜΕΡΟΣ Β ΚΑΥΣΙΜΑ 1. Εισαγωγή 1.1 Γενικές απαιτήσεις από ένα καύσιμο Οι γενικές απαιτήσεις από ένα καύσιμο είναι: ϊ. Να παράγεται οικονομικά ϋ. Να μπορεί να αποθηκευτεί σε δεξαμενές ίϋ. Να μεταφέρεται εύκολα ΐν. Να μπορεί να μετατραπεί σε ενέργεια V. Να μην προσβάλλει το περιβάλλον Τα καύσιμα χωρίζονται σε τρεις κατηγορίες: στερεά, υγρά και αέρια. 1.2 Γενικά για το πετρέλαιο Το πετρέλαιο είναι ένα πολύπλοκο υγρό μίγμα υδρογονανθράκων που περιέχει μικρά ποσά αζωτούχων, οξυγονούχων και θειούχων ενώσεων, βρίσκεται εντός της γης κι έχει σχηματιστεί από ζωικές και φυτικές ύλες. Η σύστασή του ποικίλλει ανάλογα της προέλευσής του ή των συνθηκών σχηματισμού του (ττίεση, θερμοκρασία, διάρκεια αντιδράσεως). Το πετρέλαιο είναι ευρύτατα διαδεδομένο σε διάφορα μέρη της γης μέσα σε υπόγειες κοιλότητες πάνω από στεγανά πετρώματα. Τα κοιτάσματα πετρελαίου βρίσκονται συνήθως πάνω από στρώματα αλατούχου νερού και πάνω από το πετρέλαιο βρίσκονται αέρια με τήεση. Η αναζήτηση του πετρελαίου γίνεται σήμερα με διάφορες επιστημονικές μεθόδους που βασίζονται στις μεταβολές της βαρύτητας και στην ανάκλαση των ηχητικών κυμάτων στα στρώματα του

29 υπεδάφους. Η αναζήτηση διευκολύνεται κι από ορισμένες ενδείξεις στην επιφάνεια των πετρελαιοφόρων στρωμάτων, όπως είναι π.χ. η ύπαρξη αρμυρών ή θειούχων θερμών νερών, αέρια που αναδίδονται από το έδαφος, ανάβλυση πετρελαίου ή πίσσας κλπ. 1.3 Ιστορική αναδρομή Το πετρέλαιο ήταν γνωστό από τους πολύ αρχαίους χρόνους. Η χρήση του όμως ήταν πολύ περιορισμένη. Μέθοδος για την απόσταξη του πετρελαίου βρέθηκε το ΙΖ' αιώνα, αλλά οι έρευνες για τη συστηματική αξιοποίηση του άρχισαν στα μέσα του ΙΘ' αιώνα (1859) στην Πενσυλβανία των Η.Π.Α. Στην Ελλάδα οι πρώτες έρευνες έγιναν το 1938 με αρνητικά αποτελέσματα. Η περιοχή του Αιγαίου θεωρείται η πιο πιθανή πετρελαιοφόρα περιοχή. Οι τελευταίες έρευνες στην περιοχή της Θάσου έδωσαν πολύ ικανοποιητικά αποτελέσματα κι η εκμετάλλευση του πετρελαίου πρόκειται να αρχίσει σύντομα. 1.4 Χρήσεις του αργού πετρελαίου Το αργό πετρέλαιο κατά κύριο λόγο χρησιμοποιείται για τη λήψη των καυσίμων κίνησης (αέριοι υδρογονάνθρακες, βενζίνες, καύσιμα αεριωθουμένων, πετρέλαια μηχανών Diesel, μαζούτ), καυσίμων θέρμανσης, φωτιστικού πετρελαίου, λιπαντικών, ασφάλτου. Ετήσης, χρησιμοποιούνται για την παρασκευή μίας ποικιλίας διαλυτών, για χρώματα, βερνίκια, λιπαρά, καουτσούκ, για καθαρισμό ρούχων.

30 Από την κατεργασία του αργού παίρνουμε την παραφίνη, το κωκ πετρελαίου, που το χρησιμοποιούμε για να κατασκευάζουμε ψήκτρες ηλεκτρικών μηχανών και ηλεκτρόδια. Επίσης μερικά αέρια ή υγρά κλάσματα χρησιμοποιούνται σαν πρώτη ύλη στη χημική βιομηχανία για την παρασκευή χημικών προϊόντων, ειδικών διαλυτών που δεν έχουν σαν βάση τους υδρογονάνθρακες, αντιψυκτικών, πλαστικοποιητών, πλαστικών υλών, συνθετικού καουτσούκ. Τα προϊόντα του πετρελαίου αποτελούν την κυριότερη πηγή των οργανικών ενώσεων της χημικής βιομηχανίας. Διαμέσου κατάλληλων κατεργασιών (^ρόλυση κλπ.) λαμβάνονται απ αυτά όχι μόνο η βενζίνη ή γενικά καύσιμα συγχρόνων απαιτήσεων, αλλά και πολλοί άλλοι υδρογονάνθρακες (προπένιο, αιθυλένιο, βουταδιένιο, βενζόλιο) εκ των οποίων παράγονται γλυκερίνη, οινόπνευμα, ακετόνη, αλογονοπαράγωγα, εντομοκτόνα. Τα σχηματιζόμενα αρωματικά παράγωγα είναι κυρίως μίγμα βενζολίου, τολουολίου και ξυλολίου. Η καταλυτική αναμόρφωση της νάφθας χαρακτηρίζεται και ως μέθοδος παραγωγής αρωματικών υδρογονανθράκων που χρησιμοποιεί η βιομηχανία.

31 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 2. Βασικές αρχές της καύσης Καύση είναι η αντίδραση μεταξύ δύο ουσιών σε υψηλή θερμοκρασία, που συνοδεύεται από έκλυση ικανής ποσότητας θερμότητας, ώστε αυτή να μπορεί να διατηρεί τη θερμοκρασία της αντίδρασης. Από τις δύο ουσίες, η μία είναι το καύσιμο κι η άλλη το οξειδωτικό, το οποίο ενώνεται με το καύσιμο και σχηματίζει οξείδια του καυσίμου. Οι αντιδράσεις καύσεως είναι εξώθερμες, δηλαδή παράγουν σημαντικό ποσό θερμότητας. Τα καύσιμα αποτελούνται κυρίως από άνθρακα και υδρογόνο, περιέχουν μικρές ποσότητες θείου, αλλά επίσης είναι δυνατό να περιέχουν προσμίξεις ανόργανων ουσιών και υγρασία σε μικρό ή μεγάλο ποσοστό, που εξαρτάται από τη μορφή του καυσίμου (στερεό, υγρό ή αέριο) και από την καθαριότητά του. 2.1 Θερμογόνος δύναμη Θερμογόνος δύναμη Η ονομάζεται η παραγόμενη θερμότητα καύσης ανά μονάδα μάζας του στερεού ή υγρού καυσίμου ή ανά μονάδα όγκου του αερίου καυσίμου. Διακρίνεται σε ανωτέρα και κατωτέρα Θερμογόνο δύναμη. Ανωτέρα Θερμογόνος δύναμη Η ονομάζεται η θερμότητα που εκλύεται μετά από τέλεια καύση του καυσίμου και ψύξη των απαερίων στη θερμοκρασία περιβάλλοντος.

32 Κατωτέρα Θερμογόνος δύναμη είναι η θερμότητα στην οποία το νερό βρίσκεται με την μορφή υδρατμών. 2.2 Στερεά καύσιμα 2.2,1 Λιγνίτης Ο λιγνίτης είναι μία μορφή άνθρακα που διατηρεί ακόμη τα ίχνη της ινώδους υφής του ξύλου. Έχει χρώμα μαύρο ή καστανό, καίγεται με ευκολία και βγάζει μαύρο καπνό. Ο λιγνίτης με απόσταξη δίνει οξικό οξύ και περιέχει επίσης βιταμινούχες ουσίες και νερό. Χρησιμοποιείται ως καύσιμη. Άλλη αξιόλογη χρησιμοποίησή του είναι η εξαγωγή από αυτόν (με απόσταξη) του ημικόκ. Σήμερα η παραγωγή του λιγνίτη ξεπερνάει τα 730 εκατομμύρια τόνους κάθε χρόνο. Οι κυριότερες χώρες παραγωγής του είναι η Ανατολική Γερμανία, η Σοβιετική Ένωση, η Δυηκή Γερμανία (13,5%) και η Τσεχοσλοβακία (10%). Η χώρα μας παράγει σε διάφορες περιοχές (Αλιβέρι, Πτολεμαΐδα, Μεγαλόπολη, Ωρωπός, Σέρρες), λιγνίτη που χρησιμοποιείται ως καύσιμη ύλη στους σιδηροδρόμους. Το ξύλο είναι ένα από τα υλικά που έχουν σημασία για την οικονομία και την τεχνική του ανθρώπου. Χρησιμοποιείται με πολλούς και διάφορους τρόπους είτε αυτούσιο είτε έπειτα από χημική κατεργασία: στην οικοδομική, στις τέχνες, ξυλουργική, επιπλοποιία, αμαξοποιία, κλπ. στη χημική βιομηχανία για την παραγωγή κυτταρίνης, χαρτιού, τεχνητού ξύλου, ξυλοπνεύματος, φωτιστικού οινοπνεύματος, πίσσας, ξυλελαίου, δεψικών και χρωστικών ουσιών, ρητίνης (από κωνοφόρα δέντρα) και

33 άλλων χρήσιμων υλών, καθώς και ως καύσιμη ύλη. Το ξύλο χρησιμοποιήθηκε από τα πανάρχαια χρόνια για την κατασκευή έργων τέχνης Λιθάνθρακας Ο λιθάνθρακας είναι ένας τύπος απολιθωμένου άνθρακα που περιέχει 75 έως και 93% άνθρακα. Ανάλογα με την ποσότητα των πτητικών ουσιών που παράγονται κατά την ξηρή απόσταξη τους, οι λιθάνθρακες διακρίνονται σε διάφορες ποιότητες. Οι ποιότητες αυτές είναι: α) οι ισχνοί λιθάνθρακες με φλόγα αδύνατη και περιεκτικότητα 8 έως 18% σε πτητικές ουσίες, β) οι λιπαροί άνθρακες (κωκ) με φλόγα αδύνατη και περιεκτικότητα 18 έως 26%, γ) οι λιπαροί άνθρακες των σιδηρουργείων με περιεκτικότητα 26 έως 32%, και δ) οι λιπαροί άνθρακες με φλόγα διάρκειας και περιεκτικότητα (σε πτητικές ουσίες) 32 έως 40%. Όταν η περιεκτικότητα σε πτηηκές ουσίες ξεπεράσει τα 45%, τότε πρόκειται για λιγνίτη. Οι λιθάνθρακες είναι οι πιο διαδεδομένοι τύπο ανθράκων κα τα περισσότερα κοιτάσματά τους βρίσκονται στη Μεγάλη Βρετανία, στη Γερμανία, στη Σοβιετική Ένωση και στην Κίνα. Χρησιμοποιείται ως καύσιμη ύλη σε εργοστάσια, σε ατμόπλοια, σε σιδηροδρόμους και ως πρώτη ύλη για την παρασκευή κωκ, φωταερίου και λιθανθρακόπισσας.

34 2.2.4 Τύρφη Η τύρφη είναι ένα ορυκτό κάρβουνο που σχηματίστηκε στη σύγχρονη γεωλογική περίοδο από φυτά τα οποία δεν έπαθαν πλήρη αποσύνθεση μέσα σε έλη και λίμνες. Ο βαθμός της αποσύνθεσης του φυτού καθορίστηκε από το βάθος στο οποίο έγινε η διεργασία της αποσύνθεσης και από την ιδιαίτερη φύση των φυτών αυτών. Η τύρφη περιέχει μεγάλη ποσότητα νερού και η θερμική της ενέργεια (σχετικά με άλλα είδη γαιανθράκων) είναι μικρή. Αποδίδει χιλιοθερμίδες σε κάθε κιλό και περιέχει 50-60% άνθρακα. Η τύρφη χρησιμοποιείται ως καύσιμο, τοπικής κυρίως σημασίας, γιατί κατά τη διαδικασία της μεταφοράς μειώνεται η ποιότητά της επειδή θρυμματίζεται και υγραίνεται. Χρησιμοποιείται επίσης στη χημική βιομηχανία (παραγιογή ττίσσας, παραφίνης, αντισηπτικών ουσιών) στην αγροτική οικονομία ως λίπασμα και στις θερμομονώσεις ως δομικό υλικό (πλάκες). Μεγάλα κοιτάσματα τύρφης υπάρχουν στον Καναδά, στη Φιλανδία και σε άλλες χώρες. Το 1966 ανακαλύφθηκαν σημαντικά κοιτάσματα τύρφης και στην Ελλάδα, στην περιοχή των Φιλίππων (ανάμεσα στους νομούς Καβάλας και Δράμας) και αντιμετωπίζεται η αξιοποίησή τους Γαιάνθρακες Με την περιληπτική αυτή ονομασία είναι γνωστά όλα τα είδη φυσικών ανθράκων τους οποίους παίρνουμε με ανόρυξη από τη γη. Λέγονται και ορυκτοί άνθρακες. Οι γαιάνθρακες προέρχονται από δέντρα και από διάφορους φυτικούς οργανισμούς που έζησαν πριν από εκατομμύρια ή χιλιάδες χρόνια κι από τότε θάφτηκαν κάτω από τη γη. Στη γεωλογική περίοδο 33

35 που λέγεται και «λιθανθρακοφόρος», δασόφυτες εκτάσεις καταπλακώθηκαν σε μεγάλο βάθος κάτω από τεράστιους όγκους χωμάτων και με την τρομακτική πίεση της γης, καθώς και με την επίδραση της ψηλής θερμοκρασίας, με την πάροδο των αιώνων, απανθρακώθηκαν. Η χημική τους σύσταση άλλαξε και τα δέντρα έγιναν κάρβουνο. Όσο πιο αρχαιότερα είναι, τόσο περισσότερο άνθρακα περιέχουν. Γι αυτό διακρίνονται στις ακόλουθες κατηγορίες γαιανθράκων: ανθρακίτες, λιθάνθρακας, λιγνίτης και τύρφη. Είναι όλα τους στερεά καύσιμα και διαφέρουν μεταξύ τους ως προς την περιεκτικότητα σε άνθρακα, σε υγρασία, σε οξυγόνο, σε θερμογόνο δύναμη. Ο ανθρακίτης είναι ιδεώδες καύσιμο γιατί αποδίδει πολλή θερμοκρασία, λίγο καπνό και αφήνει λίγη τέφρα. Είναι η τελειότερη μορφή των γαιανθράκων. Έχει λαμπερό μαύρο χρώμα, δε διατηρεί ίχνη της φυτικής του προέλευσης και είναι καλό αγωγός του ηλεκτρισμού και ανάβει δύσκολα. Χρησιμοποιείται για την τήξη διάφορων μετάλλων και στις θερμάστρες των στητιών. Τα μεγαλύτερα και πλουσιότερα κοιτάσματα ανθρακίτη βρίσκονται στην Κίνα και στη Βόρεια Αμερική. Υπάρχουν όμως και στην Ευρώττη (Αγγλία, Γαλλία, Γερμανία). Η πατρίδα μας δε διαθέτει κοιτάσματα εκμεταλλεύσιμα ούτε ανθρακίτη ούτε λιθανθράκων. Διαθέτει όμως κοιτάσματα λιγνίτη και τύρφης. Το σίδερο και οι γαιάνθρακες υπήρξαν τα βασικότερα ορυκτά για την ανάπτυξη του ανθρώπινου πολιτισμού. Οι γαιάνθρακες ως καύσιμη ύλη βοήθησαν στην αύξηση της παραγωγής του σίδερου και γενικότερα στην ανάπτυξη της βιομηχανίας, στην κίνηση των σιδηροδρόμων, των πλοίων και των μηχανών των εργοστασίων. Από την πίσσα του λιθάνθρακα μόνο προέρχονται ποικίλες λιπαντικές ουσίες, βαζελίνη, παραφίνη, χρώματα, αρώματα, αντισηπηκά, φάρμακα κλπ. Το φωταέριο.

36 το κωκ, η ναφθαλίνη, διάφορες εκρηκτικές ύλες και πολλά άλλα προϊόντα έχουν πηγή τους το γαιάνθρακα. Από ορισμένα είδη γαιάνθρακα βγάζουμε και πετρέλαιο Βωξίτης Ο βωξίτης είναι μετάλλευμα που χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη για την παρασκευή της αλουμίνας, απαραίτητης για την παραγωγή αλουμινίου. Είναι συμπαγές πέτρωμα και σχηματίστηκε από την αποσάθρωση πυριγενών πετρωμάτων, κυρίως ασβεστολιθικών κάτω από συνθήκες θερμού κλίματος. Ο βωξίτης χρησιμοποιείται και στους μολύβδινους κλίβανους καθώς και στον καθαρισμό του πετρελαίου. Στη χώρα μας υπάρχουν σημαντικότατα κοιτάσματα βωξίτη πολύ καλής ποιότητας. Βρίσκονται στον Παρνασσό, στον Κιθαιρώνα, στον Ελικώνα, στην Ελευσίνα, στη Χαλκιδική, στην Εύβοια, στην Αταλάντη, στην Πύλο, στη Σκόπελο και στην Αμοργό.

37 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Υγρά Καύσιμα 3.1 Βενζίνη Η βενζίνη είναι ένα υγρό εύφλεκτο που αποτελείται από ελαφρά προϊόντα του πετρελαίου. Είναι κυρίως ένα μίγμα υδρογονανθράκων που περιέχουν από 6 έως 12 άτομα άνθρακα. Παρασκευάζεται από το αργό συνήθως διαφανές, άχρωμο και με ειδικό βάρος από 0,70 έως 0,78. Εξατμίζεται εύκολα κι έχει χαρακτηριστική μυρωδιά. Η βενζίνη χρησιμοποιείται κυρίως ως καύσιμη ύλη στις μηχανές εσωτερικής καύσης (σε αυτοκίνητα, αεροπλάνα). Για κάθε είδος μηχανής χρησιμοποιείται το κατάλληλο είδος βενζίνης και μερικές φορές μπορεί να προστεθούν και άλλα καύσιμα με τη βενζίνη. Επίσης χρησιμοποιείται ως διαλυτικό μέσο και ως μέσο καθαρισμού. Η ελαφριά βενζίνη χρησιμοποιείται κυρίως για τα αεροπλάνα, ενώ η κοινή βενζίνη για τα αυτοκίνητα. Τα συστατικά που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή βενζίνης είναι απ ευθείας αποστάγματα, προϊόντα θερμικής ττυρόλυσης, προϊόντα καταλυτικής πυρόλυσης, καταλυτικής αναμόρφωσης, βενζίνη πολυμερισμού, προϊόν αλκυλίωσης και κανονικό βουτάνιο. Η βαριά βενζίνη απ ευθείας απόσταξης και η βενζίνη θερμικής ττυρόλυσης χρησιμοποιούνται σαν πρώτη ύλη στον καταλυτικό αναμορφωτή. Τα προϊόντα σχεηκά με τη βενζίνη είναι ο πετρελαϊκός αιθέρας, η λιγροΐνη το βαρύτερο κλάσμα με 5-6 άτομα άνθρακα, με περιοχή ζέσεως C, αλλά με περιεκτικότητα μεγαλύτερη σε εξάνια, η βενζίνη εκχύλισης που είναι χρήσιμη στην πυρηνελουργία, με ειδικό βάρος 0,725 και περιοχή απόσταξης απ C, η βενζίνη επεξεργασίας που είναι για βιομηχανική χρήση, προορίζεται σαν

38 βοηθητική ύλη στην παραγωγή διάφορων προϊόντων όπως στο ελαστικό και η βενζίνη καθαρισμού. 3,2 Μαζούτ Το μαζούτ είναι το υπόλειμμα από την απόσταξη του πετρελαίου με την οποία παίρνεται η φυσική βενζίνη και το φωτιστικό πετρέλαιο. Η βενζίνη και το πετρέλαιο αποτελούν τα 40-50% του βάρους του αργού πετρελαίου. Το μαζούτ είναι υγρό παχύρρευστο κι έχει σκοτεινό χρώμα. Ανάλογα με τη χρήση του υποδιαιρείται σε ελαιώδες και σε θερμαντικό. Το ελαιώδες, είτε αυτούσιο, είτε ως μίγμα με άλλες ύλες πετρελαίου, αποτελεί λιπαντικό μέσο. Από το ελαιώδες μαζούτ παράγονται και διάφορα λάδια για τους κινητήρες. Το θερμαντικό μαζούτ είναι υγρό καύσιμο που χρησιμοποιείται σε ειδικές εστίες και μηχανές. Από τα μαζούτ με ειδική κατεργασία προκύπτουν άλλα πετρελαιοειδή προϊόντα. 3.3 Νάφθα Η νάφθα είναι λεπτόρρευστο πτητικό προϊόν του ακάθαρτου πετρελαίου. Το παίρνουν με απόσταξη του πετρελαίου μεταξύ 100 και 250 C και το χρησιμοποιούν στην πετροχημεία αλλά και στην τροφοδότηση των καυστήρων των λεβήτων και των καμίνων. Η νάφθα αποτελεί μείγμα διαφόρων υδρογονανθράκων που διαφέρουν μεταξύ τους ως προς τη σύσταση, το σημείο ζέσεως και το ειδικό βάρος. Η νάφθα διαχωρίζεται σε ελαφριά και βαριά με σημείο ζέσεως C. Αυτές χρησιμοποιούνται για παραγωγή βενζίνης.

39 3.4 Κηροζίνη Η κηροζίνη είναι ένα μεσαίο κλάσμα πετρελαίου (βαρύτερο της βενζίνης και ελαφρότερο του αέρα) που χρησιμοποιείται για παραγωγή καυσίμων αεριωθουμένων, σαν καύσιμο για λάμπες φωτισμού. 3.5 Φωτιστικό πετρέλαιο Το φωτιστικό πετρέλαιο αποτελείται από υδρογονάνθρακες με 9-16 άτομα άνθρακα. Αποστάζει συνήθως μεταξύ 150 C και 250 C περίπου, ειδικό βάρος περίπου 0,79 έχει σημείο ανάφλεξης μεγαλύτερο των 42 C. Στην αγορά διατίθεται αποκλειστικά από την Υπηρεσία Ελληνικών Εργοστασίων και προορίζεται κυρίως για τις λάμπες φωτισμού οικιών και για να καίγεται σε ειδικές θερμάστρες και σε ειδικές μηχανές μαγειρέματος (γκαζιέρες). Το φωτιστικό πετρέλαιο χρησιμοποιείται επίσης στην παρασκευή γεωργικών φαρμάκων και σε μερικές περιπτώσεις σαν διαλυτικό. 3.6 Ελαφρύ πετρέλαιο Το ελαφρύ πετρέλαιο είναι μίγμα εννεανίου, δεκανίου και ενδεκανίου με μικρή ποσότητα οκτανίου. Μέγιστο ειδικό βάρος 0,795. Η περιοχή απόσταξης είναι C, και χρησιμοποιείται σαν διαλυτικό μέσο στη βιομηχανία βερνικιών, βερνικοχρωμάτων, στην τυποφική στον καθοριστικό και για παρασκευή εντομοκτόνων. 3.7 Υγροποιημένο αέριο Το υγροποιημένο αέριο αποτελείται από προπάνιο και βουτάνιο. Με συμπίεση υγροποιείται και διατίθεται στην αγορά σαν υγρό καύσιμο. Το βουτάνιο χρησιμοποιείται σαν συστατικό ανάμιξης με τη βενζίνη.

40 3.8 Ελαφρύ και βαρύ gas oil Αυτό το υγρό χρησιμοποιείται κυρίως για παραγωγή καυσίμων Diesel, πετρελαίων θέρμανσης και το σημείο ζέσεως είναι C. 3.9 Καύσιμα αεριωθουμένων Ανάλογο κλάσμα προς το φωτιστικό πετρέλαιο (κηροζίνη), χρησιμοποιείται για την κίνηση αεριωθουμένων αεροπλάνων. Εκτός από την κηροζίνη, για μικρά αεριωθούμενα χρησιμοποιούνται και ελαφρύτερα κλάσματα που πλησιάζουν τη βενζίνη. Έτσι τα καύσιμα των αεριωθουμένων είναι το πετρέλαιο αεριωθουμένων και η βενζίνη αεριωθουμένων. Οι τύποι των καυσίμων αυτών χαρακτηρίζονται από τα αρχικά J. Ρ. (Jet Pipe) π.χ. JP - 1, JP - 2, JP - 3, JP - 4, JP - 5. Τα διυλιστήρια Ασπροπύργου παράγουν JP - 4. Το JP - 1 που αποτελεί το πετρέλαιο αεριωθουμένων, χρησιμοποιείται στην πολιτική αεροπορία για την κίνηση βαρέων επιβατικών αεροπλάνων. Το JP - 4 αποτελεί τη βενζίνη αεριωθουμένων και το χρησιμοποιεί η Πολεμική αεροπορία.

41 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙ ΚΑΥΣΙΜΩΝ Το biodiesel είναι ένα εναλλακτικό καύσιμο, μπορεί να παραχθεί σε τοπικό επίπεδο, είναι ανανεώσιμης μορφής και μπορεί να παρασκευαστεί από φυτικά και ζωικά λίπη ή ανακυκλωμένα λίττη εστιατορίων. Είναι ασφαλές, βιοαποικοδομήσιμης σύστασης κι οι εκπομπές σε ρύπους κατά την καύση όπως σωματιδιακη ύλη, CO, υδρογονάνθρακες και τοξικά αέρια είναι μειωμένες. 4.2 Υδρογόνο Το υδρογόνο θεωρείται ως το ιδανικό καύσιμο, διότι έχει υψηλή θερμαντική αξία, το προϊόν της καύσης του είναι καθαρό νερό, και μπορεί να μεταφέρεται σε μεγάλες αποστάσεις με μηδενικές απώλειες. Το υδρογόνο ήταν το πρώτο στοιχείο που σχηματίστηκε μετά το Big Bang και είναι ακόμα το πιο κοινό στοιχείο στο σύμπαν. Είναι ένα άχρωμο και άοσμο αέριο το οποίο υπάρχει άφθονο. Σαν καύσιμο μπορεί να ανακτηθεί από το φυσικό αέριο, το μεθάνιο ή το πετρέλαιο. Το υδρογόνο μπορεί να χαρακτηριστεί σαν το απόλυτο καύσιμο, δεν έχει καθόλου αρνητικές επιπτώσεις στο περιβάλλον, είναι το πιο απλό και ελαφρύτερο στοιχείο στο σύμπαν. Το υδρογόνο που παράγεται με τη βοήθεια ανανεώσιμων ενεργειακών πηγών παρέχει μια καθαρή και άφθονη πηγή ενέργειας, ικανή για τις περισσότερες από τις μελλοντικές υψηλές ανάγκες ενέργειας. Όταν το υδρογόνο χρησιμοποιείται ως πηγή ενέργειας σε μία

42 κυψέλη καυσίμων, η μόνη εκπομτυή που δημιουργείται είναι το νερό, το οποίο μπορεί έπειτα να ηλεκτρολυθεί για να κάνει περισσότερο υδρογόνο - τα απόβλητα δηλαδή προμηθεύουν περισσότερα καύσιμα. Αυτός ο συνεχής κύκλος ενεργειακής παραγωγής έχει τη δυνατότητα να αντικαταστήσει τις παραδοσιακές πηγές ενέργειας κάθε ικανότητα κι έτσι δε θα έχουμε άλλες νεκρές μπαταρίες που προκαλούν μόλυνση του περιβάλλοντος ή μηχανές που καίνε βενζίνη ή πετρέλαιο. Το μόνο μειονέκτημα είναι ότι το υδρογόνο είναι ακόμα ακριβότερο από τις άλλες πηγές ενέργειας όπως ο άνθρακας, το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο. Τα πλεονεκτήματα είναι ότι σαν αέριο ή υγρό, το υδρογόνο μπορεί εύκολα να μεταφερθεί, να φυλαχτεί και τελικά μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε κάθε εφαρμογή όπου χρησιμοποιούνται σήμερα τα καύσιμα, κοστίζει λιγότερο για να μετακινηθεί το υδρογόνο σε άλλες ηπείρους ως συμπιεσμένο αέριο με τη βοήθεια σωλήνων, από ένα ίσο ποσό ηλεκτρικής ενέργειας. Επίσης ένα άλλο πλεονέκτημα είναι ότι το υδρογόνο είναι το πιο ασφαλές απ όλα τα καύσιμα. Το αέριο υδρογόνο είναι 14 φορές ελαφρύτερο από τον αέρα και γι αυτό διαχέεται ταχέως στην ατμόσφαιρα στην περίπτωση ενός ατυχήματος. Ενώ τα άλλα καύσιμα έχουν μεγάλο χρόνο επικινδυνότητας έως ότου αυτά ξεφεύγουν από τη θέση τους. 4.3 Φυσικό αέριο Το φυσικό αέριο είναι το αέριο το οποίο συναντάται στη φύση σε υπόγειους γεωλογικούς σχημαησμούς. Η δημιουργία του οφείλεται, όπως κι αυτή του πετρελαίου, στη μεταμόρφωση υδρόβιων μικροοργανισμών κατά τη διάρκεια παλαιότερων γεωλογικών περιόδων.

43 To φυσικό αέριο καίγεται καθαρά, παράγοντας μειωμένες ποσότητες ρύπων σε σχέση με την αναμορφωμένη βενζίνη ή το πετρέλαιο. Οι δοκιμές που έχουν γίνει για τη μελέτη καύσης σε μηχανές του εμπορίου, έχουν να επιδείξουν εκπομπές σε CO και σωματιδιακή ύλη κατά 90% λιγότερες, συγκριτικά με τις ντηζελομηχανές. 4.4 Καύσιμα πεντανίου Πρόκειται για μίγμα πεντανίων, μεθανίου και αιθανόλης και διαλυτών βιολογικής προέλευσης. Η αρχική παρασκευή γίνεται από ανανεώσιμες τιηγές και όπως τα υπόλοιπα εναλλακτικού τύπου καύσιμα, χαρακτηρίζονται από μειωμένες εκπομπές προϊόντων καύσης.

44 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ΑΕΡΙΑ ΚΑΥΣΙΜΑ Αέρια καύσιμα είναι αέρια ή μίγματα αερίων, τα οποία αναφλέγονται, όταν αναμιγνύονται με μία συγκεκριμένη ποσότητα αέρα ή καθαρού οξυγόνου και αποδίδουν μεγάλχχ ποσά θερμότητας (ενέργειας). Τα αέρια αυτά καύσιμα αποτελούνται κατά κανόνα από τα ίδια επιμέρους συστατικά αλλά διαφέρουν μεταξύ τους ως προς την ποσοτική σύσταση. Τα αέρια καύσιμα διαχωρίζονται και εξετάζονται στις εξής κατηγορίες: a. Στα ορυκτά αέρια καύσιμα b. Στα αέρια καύσιμα από θερμικές διεργασίες C. Και στα χημικά παραγόμενα αέρια Τα αέρια καύσιμα χρησιμοποιούνται κατά κανόνα για την παραγωγή θερμότητας στον οικιακό, εμπορικό και βιομηχανικό τομέα. Χρησιμοποιούνται επίσης σε ειδικές διεργασίες παραγωγής της βιομηχανίας και στη χημική βιομηχανία για παραγωγή πετροχημικών προϊόντων. Ορισμένα αέρια καύσιμα (π.χ. φυσικό αέριο και υγραέριο) χρησιμοποιούνται και σαν καύσιμα κίνησης στις μηχανές εσωτερικής καύσης. 5.2 Ορυκτά αέρια καύσιμα Στα ορυκτά αέρια καύσιμα ανήκουν το φυσικό αέριο ή γαιαέριο, τα αέρια που είναι διαλυμένα στο αργό πετρέλαιο (υγραέριο), καθώς επίσης και τα αέρια, τα οποία παράγονται από βιολογικές αποσυνθέσεις.