ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΧΗΜΕΙΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ:1 Περιβαλλοντικές προκλήσεις1. Ευριπίδης Γ. Στεφάνου1 Εργαστήριο Περιβαλλοντικών Χημικών Διεργασιών1 Τμήμα Χημείας1

Transcript

1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΧΗΜΕΙΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ:1 Περιβαλλοντικές προκλήσεις1 Ευριπίδης Γ. Στεφάνου1 Εργαστήριο Περιβαλλοντικών Χημικών Διεργασιών1 Τμήμα Χημείας1

2 Κάθε γενιά αντιμετωπίζει προκλήσεις, ευκαιρίες και κρίσεις.1 Σ ένα περιορισμένο σύστημα όπως η Γη τις ευκαιρίες που1 μια γενιά εφευρίσκει και εκμεταλεύεται ενδέχεται να αποτελέσουν πρόκληση και κρίση που έχει να αντιμετωπίσει η επόμενη.1 Οι ορυκτές πηγές ενέργειας (πετρέλαιο, κάρβουνο, αέριο) 1 μειώνονται συνεχώς και προκαλούν σημαντικά περιβαλλοντικά προβλήματα.1

3 ΕΝΕΡΓΕΙΑ: Οι άνθρωποι (ως φυσιολογικά όντα) 1 παίζουν ένα μικρό ρόλο στο οικοσύστημα1 Παράδειγμα:6 6 Μέσα στην βιόσφαιρα:! Η ενέργεια που σχετίζεται με τον ανθρώπινο μεταβολισμό: 1 6,7 x W! (6,7 x 10 9 κάτοικοι με πρόσληψη τροφής 100 W)! Πρωτογενής παραγωγή:! W! (φωτοσύνθεση: 6 x mol C/yr και σε ενεργειακό ισοδύναμο των 100 Kcal/Mole άνθρακα ο οποίος φωτοσυντίθεται)1 1

4 Oι άνθρωποι καταναλώνουν 10 έως 20 φορές 1 (στο βόρειο ημισφαίρειο 50 έως 100 φορές) 1 περισσότερη ενέργεια απ όσο απαιτεί ο μεταβολισμός τους. 1 Το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας που 1 χρησιμοποιείται από τις δραστηριότητες των ανεπτυγμένων κοινωνιών 1 επηρεάζει τελικά και διαταράσσει την λειτουργία όλων των οικοσυστημάτων.1

5 ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ1 Ηλιακή Εν.1 Γεωθερμική Εν.1 Αιολική Εν.1 Υδροηλεκτρική Εν.1 Βιομάζα1 Το 1970 μια Αμερικάνικη οικογένεια περιτριγυρισμένη1 από τα βαρέλια πετρελαίου που κατανάλωνε ανά έτος.1 Σήμερα 40% περισσότερα. 1

6 Ευτυχώς μέρος της παγιδεύεται στην ατμόσφαιρα και τη ζεσταίνει 1 Tμέση γης 15 C 1 Αν η ακτινοβολία εκπεμπόμενη προς το διάστημα δεν εύρισκε εμπόδιο από την ατμόσφαιρα τότε θα είχαμε Τ~ -18οC1 1 H Γη δέχεται ηλιακή ακτινοβολία και εκπέμπει στο διάστημα υπέρυθρη ακτινοβολία.1 O ήλιος πηγή ζωής για τον πλανήτη μας1

7 Κλιματικό Σύστημα1 IPCC2007

8 Ανθρωπογενής ενεργειακή διαταραχή1 ψύξη Θέρµανση

9 Οι ανθρώπινη παρέμβαση συνεισέφερε στην αλλαγή της κυκλοφορίας: Αλλαγές στα καιρικά φαινόμενα (άνεμοι, θερμοκρασία, καταιγίδες)1 1

10 ΟΙ επιστημονικές διαπιστώσεις της Διακυβερνητικής:1 Σε σχέση µε τις μέσες τιµές της περιόδου Μειώνονται1 οι κρύες νύχτες1 1 1οι κρύες μέρες1 Αυξάνονται 1 οι ζεστές νύχτες 1 1 1οι ζεστές μέρες1

11 Αλλαγές στη βροχόπτωση και υγρασία εδαφών1 Ομαλοποιημένες ανωμαλίες της βροχόπτωσης (%) πάνω από τη ξηρά από το 1990 ως το

12 Οι επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής διαφαίνονται σε όλα τα οικοσυστήματα1

13 Κλιματικές αλλαγές στις πόλεις: Οι πλημμύρες ρυπαίνουν και μολύνουν1 Στις πόλεις:1 Η «τσιμεντοποίηση» συνεισφέρει στο να μη συγκρατείται το μίγμα υπερχυλισμένων υδάτων και λυμάτων με αποτέλεσμα τη μεταφορά στον υδροφόρο και στα επιφανειακά νερά.1 Στη Νέα Υόρκη:1 Υπερχυλίζουν μετά από κάθε ισχυρή βροχόπτωση 380 χιλ 7,5 εκατ. κ.μ. λυμάτων.1 Οι κλιματικές αλλαγές επηρεάζουν την κατάσταση των υδατικών πόρων και ως εκ τούτου τη Δημόσια Υγεία! Journal of Pediatrics, 2007:1 Σε 1 νοσοκομείο και μόνο στο Milwaukee ο αριθμός των παιδιών με σοβαρή διάρροια αυξάνεται σημαντικά όταν λόγω πλημμύρας υπερχυλίζουν οι υπόνομοι 1

14 Kansas Μάρτιος Ηράκλειο, 08/10/2006, 17:201 Φωτογραφίες Μ. Κανακίδου1

15 Εκπομπές Αερίων του θερμοκηπίου 1 Διοξείδιο του άνθρακα1 Οξείδια του αζώτου1 Μεθάνιο1 ΗΠΑ, ΚΙΝΑ, ΡΩΣΙΑ1

16 Ρύπανση από συνθετικές (βιομηχανικές) ενώσεις1 Αύξηση της παγκόσμιας παραγωγής, συνθετικών οργανικών ενώσεων από το εκ. τόνοι1 Στην περιοχή της τέως Δυτικής Γερμανίας παρήχθησαν το 1981: εκατ. τόνοι συνθετικού οργανικού υλικού 6 ή 400 Kg/κάτοικο ή 6 6 0,1 Κg/m 2 /έτος6 6 Πρωτογενής παραγωγή από τα φυτά στις βιομηχανικές χώρες: 6 6 0,3 Κg/m 2 /έτος 1 ΠΟΥ: Ιδιαίτερη σημασία στους1 Ανθεκτικούς Oργανικούς Ρυπαντές (POPs)1 Τοξικοί, ανθεκτικοί και βιοσυσσωρεύσιμοι1

17 Η σύνθεση του DDT έγινε το 1874 από τον Βιεννέζο φαρμακοποιό Othmar Zeidler1 Το 1939 Paul Müller (Geigy) ανακάλυψε τις εντομοκτόνες ιδιότητες του DDT:1 «Nobel Prize in medicine and physiology» το «The World Health Organization estimates that during the period of its use approximately 25 million lives were saved» 1

18

19 Το DDT χρησιμοποιήθηκε παντού!1 Μέχρι που η Rachel Carson γράφει το 1962 το βιβλίο1 Σιωπηλή Άνοιξη 1

20 DDT1 Η ρύπανση σε όλο τον πλανήτη1 Η ρύπανση φθάνει σε όλα τα επίπεδα:1 έδαφος μητρικό γάλα1 Clophen1 Συνθήκη της Στoκχόλμης 22/05/2001:1 Απαγόρευση της παραγωγής και χρήσης των POPs1

21 Ηθελημένη Ρύπανση!1 Ο στρατός των ΗΠΑ μεταξύ ψέκασε περιοχές του Βιετνάμ με1 κακής ποιότητας ζιζανιοκτόνα που περιείχαν διοξίνες:1

22 ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ1 Τοξικά Απόβλητα1 Μεγαλύτεροι παραγωγοί 1 Περιοχή: Μέση Ανατολή1 Χώρες: Ρωσία, ΗΠΑ1 Οι παραγωγοί εξάγουν προς 1 επεξεργασία τα απόβλητά τους1 σε φτωχότερες χώρες.1 Πυρηνικά Απόβλητα1 Μεγαλύτεροι παραγωγοί 1 Περιοχή: Β. Αμερική1 Χώρες: ΗΠΑ, Καναδάς,1 Ρωσία, Σουηδία1

23 Προκλήσεις και Κρίσεις: Κρίση του Νερού1 Υπερθέρμανση: 1 Κλιματικές Αλλαγές1 Κρίση του νερού1 Χημική Ρύπανση1 ι) Αλληλεξάρτηση χερσαίων και υδατικών οικοσυστημάτων. 1 1 ιι) Ευαισθησία των υδατικών οικοσυστημάτων: 1 Η πίεση που εξασκείται στο περιβάλλον αντανακλάται κατά κύριο λόγο στα υδατικά οικοσυστήματα. 1

24 Υδατικοί πόροι, κατανάλωση και πρόσβαση 1 σε ασφαλές νερό1 Υδατικοί πόροι1 Μας είναι διαθέσιμα km 3 /έτος1 Έλλειψη ασφαλούς πόσιμου νερού1 Χρήση νερού1 Η κατανάλωση νερού ανά άτομο στη Κ. Αφρική είναι το 2% απ ότι αυτή στις ΗΠΑ1

25 Ορισμένα στοιχεία για τους υδάτινους πόρους1 > 1 δισ. ανθρώπων στις υπό ανάπυξη χώρες δεν έχει πρόσβαση σε ασφαλές πόσιμο νερό,1 > 2 δισ. ανθρώπων ζουν σε περιοχές χωρίς συστήματα αποχέτευσης και κανόνες υγεινής1 Στις ΗΠΑ:1 Χρήση 500 δισ. λίτρων νερού/μέρα (40% της συνολικής χρήσης) για την παραγωγή ενέργειας. Άλλα τόσα για τη γεωργία.1 Για 1 kg βοδινού κρέατος καταναλώνονται λίτρα.1 Για την παραγωγή 1 kg σιτηρών λίτρα.1 Για 1 φλυτζάνι καφέ 140 λίτρα.1 Για 1 χάμπουργκερ λίτρα.1 Η Κίνα και η Ινδία αναπτύσσονται ραγδαία και υιοθετούν 1 δυτικό τρόπο διαβίωσης. Τι αναμένουμε? 1 1 Το 2050: Αύξηση ζήτησης ενέργειας κατά 57%1 Το 2030: Διπλασιασμός της ζήτησης για το νερό και τρόφιμα.1 Αύξηση χρήσης Νερού: km 3 /έτος1

26 Καρκίνος 1 του 1 πνεύμονα1 Particulate Damage Θάνατοι από τη ρύπανση της ατµόσφαιρας: 3 εκ/έτος 1,6 εκ/έτος (εσωτερική ρυπ.) Land area Technical notes Data are from the World Bank s 2005 World Development Indicators. Calculated as the estimated cost to avoid mortality attributable to particulate emissions. *Territories for which data were estimated due to missing data in the source are not in the table. See website for further information. Αιθαλομίχλη1 Σωματίδια1 HIGH PARTICULATE DAMAGE Rank Territory Value Rank Territory Value 1 Kuwait Singapore 64 2 United States Argentina 59 3 Netherlands Austria 54 4 Japan Belgium 52 5 Republic of Korea Canada 49 6 Greece Portugal 49 9 Saudi Arabia Chile Switzerland Norway Uruguay Bulgaria Spain Italy 43 particulate damage in US$ per person, per year, 2003* particulate emissions damage in billions of US$,in 2003 Produced by the SASI grou Particulates a in diameter. cardiopulmo and acute re main source plants, vehic industrial pr measure of t quality to pr attributed to The United S would pay th value placed and number Particulate l between an highest pote avoid particu Kuwait, wher Territory size show damage there. Thi to pay to avoid de Central Africa Southeastern Africa PART Northern Africa At least seven out of the ten of the world s most polluted cities are located in China. Gera Copyright 2006 SASI Group (University of Sheffield) and Mark Newman (University of Michigan) Υψηλή θερμοκρασία1 Ελονοσία1 Χολέρα είναι η αρρώστια των φτωχών που ζουν χωρίς υποδομές υγιεινής και καθαρού πόσιμου νερού. 6 Χολέρα1 Διάρροια (94% λόγω Π.Π.)1

27 Χάρτης αναφοράς (έκταση)1 Εκπομπές CΟ 2 1 Υψηλή θερμοκρασία1

28 Προβλέψεις της Διακυβερνητικής Επιτροπής του ΟΗΕ για το κλίμα1 (IPCC) για τους υδάτινους πόρους και το νερό.1 Η αύξηση της έντασης της βροχόπτωσης και η διαφοροποίησή 1 της σε διάφορες περιοχές αυξάνει το κίνδυνο πλημμυρών και1 αντίστοιχα ξηρασίας.1 1 Ορισμένοι υδάτινοι όγκοι (παγετώνες) θα μειωθούν.1 1 Οι υψηλότερες θερμοκρασίες του νερού μαζί με τις πλημμύρες 1 και τις ξηρασίες θα προκαλέσουν την αύξηση της ρύπανσης και1 της μόλυνσης των υδάτων: έξαρση ορισμένων ασθενειών1 1 Οι αλλαγές στη ποσότητα και ποιότητα του νερού θα επιφέρουν 1 προβλήματα στην διαθεσιμότητα, σταθερότητα και πρόσβαση σε 1 Βασικά είδη διατροφής 1

29 ΟΙ Στόχοι Ανάπτυξης της Χιλιετίας του ΟΗΕ1 Millennium Development Goals: MDG1 Να εξαφανιστούν οι φτώχεια και η πείνα (στο 1/ )1 Επίτευξη της πρωτοβάθμιας εκπαίδευσης παγκοσμίως (2015)1 Να προάγουμε την Ισότητα των δυο φύλλων1 Να μειωθεί η παιδική θνησιμότητα (στα 2/3 μεταξύ 1990/2015)1 Βελτίωση της μητρικής υγείας1 Καταπολέμηση των ασθενειών (HIV/AIDS, κ.α.)1 Να εξασφαλιστεί η περιβαλλοντική αειφόρος ανάπτυξη (μ.α. πρόσβαση σε ασφαλές νερό: μείωση στο 1/2 αυτών που δεν την έχουν ως το 2015 )1 Διεθνής συνεργασία για την ανάπτυξη1 Μη-πρόσβαση σε ασφαλές νερό1 Αν δεν επιτευχθούν οι στόχοι6 Θάνατοι/έτος1

30 Externalities: Το κρυφό κόστος (και ταμπού) της ενέργειας1 Κοινωνικό-περιβαλλοντικό κόστος της χρήσης ορυκτών πηγών που δεν μπαίνουν στο κόστος του βαρελιού πετρελαίου!:1 Ρύπανση, περίθαλψη δυστυχημάτων (Ευρώπη: δημόσιες δαπάνες)1 1ος Πόλεμος στο Ιράκ, 51 δισ. - 2ος ;;!!1 Και σε καιρό ειρήνης το κόστος της γιγάντιας μηχανής ασφάλειας.1 1 Η Ε.Ε. Υπολόγισε το κόστος της kwh στη Γερμανία λαμβάνοντας υπ όψη τα κρυφά κόστη: 0,73 /kwh για τη χρήση λιθάνθρακα και 0,07 / kwh για την αιολική ενέργεια.1 1 Το μεγαλύτερο κρυφό κόστος: Κλιματική Αλλαγή και οι επιπτώσεις της1 Πυρηνική Ενέργεια Το μέλλον της σύντηξης είναι μακρυνό!: 2050 ΙΤΕR1 Σήμερα 441 εργοστάσια:1 Το καύσιμο δεν είναι ατέλειωτο (ουράνιο για 10 έτη)1 Για να καλύψουμε τις ανάγκες μας (10 TW) πρέπει μέχρι το 2050 να κατασκευάζουμε κάθε χρόνο 1 εργοστάσιο.1 Υψηλό οικονομικό κόστος και έλλειμμα δημοκρατίας!1

31 Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας: Είναι λύση;1 Ηλιακή ακτινοβολία: Η μόνη ανεξάντλτη πηγή TW1 Ξεπερνά τις ανάγκες μας!1 Αν καλύψουμε το 0.16% της γης με ηλιακά συστήμα απόδοσης 10% θα έχουμε 20 ΤW, δηλ. 2 φορές την ενέργεια που παίρνουμε από τα ορυκτά καύσιμα και τα υπάρχοντα πυρηνικά εργοστάσια. 1 1 Ηλιακή ακτινοβολία (kwh/m 2 ) που φθάνει στην επιφάνεια της γης: 1 Μεταξύ Ρώμης-Λονδίνου ο παράγων είναι μόνο 1.6! 1

32 Μπορούμε να ζούμε πάνω από τις δυνατότητες του πλανήτη;1 Για πόσο καιρό με αυτόν τον τρόπο;1 Τι γνωρίζουμε για την ενέργεια; Ποιό είναι το πραγματικό της κόστος;1 Μπορούμε να έχουμε την ίδια ποιότητα ζωής χωρίς να καταναλώνουμε τόση ενέργεια;1 ΝΑΙ!! Human Development Index (ΗDΙ) ΜΟΖ: 85 έτη ΑΕΠ USD Αναλφ/σµός: 0% Πρόσβαση στην εκπαίδευση:100% Max: 1000 Νορβηγία: 956 Σιέρρα Λεόνε: 273 Μ.Ο.: 698

33 Βιολογική Ικανότητα του πλανήτη1 Μέτρο ΒΙ: Παγκόσμιο Εκτάριο1 (1 Ε = 10 στρέμματα)1 Η Β. Ι. Επηρρεάζεται από τις ανθρώπινες δραστηριότητες.1 Το φορτίο της ανθρωπότητας αντιστοιχούσε στο 70% της ΒΙ το 1961, το 100% για το 1980 και το 120% για το 1999!!1 Εκτός από την ηλιακή ακτινοβολία που έρχεται από το διάστημα 1 η Γη είναι ένα κλειστό σύστημα όπου χρησιμοποιούμε ήδη το φυσικό του κεφάλαιο πέρα από τις δυνατότητες ανανέωσής του.1 Η επίλυση των ενεργιακών αναγκών χωρίς να θίξουμε την αειφορία αποτελεί την μεγαλύτερη πρόκληση που αντιμετωπίζουμε1

34 Επιστημονικές προκλήσεις: 1 Η επίλυση ενεργειακών και άλλων περιβαλλοντικών προβλημάτων:1 ΔΙΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΗ ΣΥΝΕΡΓΑΣΙΑ1 1 Φυσική-Μαθηματικά1 Χημεία1 Επιστήμη ΥλικώνΒιοτεχνολογία1 Συστήματα Ελέγχου Διαδικασιών-Υπολογιστικά Συστήματα 1 Ιατρική έρευνα1 Δημόσια Υγεία1 Κοινωνικές Επιστήμες1 1