Ατμοσφαιρική ρύπανση και κλιματική αλλαγή Νικόλαος Σ. Μουσιόπουλος Πολυτεχνική Σχολή Α.Π.Θ.
AUT/LHTEE Εισαγωγή (1/3) Για 1-2 αιώνες, δηλ. ένα ελάχιστο κλάσμα της παγκόσμιας ιστορίας, καίμε μέσα σε ένα χρόνο καύσιμα που προέκυψαν σε 500 000 χρόνια! Η πορεία αυτή είναι κάθε άλλο παρά βιώσιμη. μ.χ.
AUT/LHTEE Εισαγωγή (2/3) Κοινωνία Περιβάλλον ΒΑ βιωσιμότητα, η: η πιθανότητα, η δυνατότητα κάποιου να επιβιώσει Οικονομία ΒΑ: Βιώσιμη ανάπτυξη
AUT/LHTEE Εισαγωγή (3/3) Μεταβολή συγκέντρωσης CO 2 την τελευταία 50ετία
AUT/LHTEE Μέση παγκόσμια θερμοκρασία ( O C) 20 Οι συγκεντρώσεις CO 2 και άλλων «αερίων 19 φαινομένου θερμοκηπίου» (ΑΦΘ) αυξάνουν συνεχώς. Τα 18ΑΦΘ επιδρούν στο κλίμα. Η μέση παγκόσμια θερμοκρασία φαίνεται 17 να έχει αυξητικές τάσεις τα τελευταία 30 χρόνια. 16 15 14 13 1860 Κλιματική αλλαγή: Τα δεδομένα Εύρος ιστορικής μεταβλητότητας 1900 1950 2000 2050 2100 Έτος
Συσσώρευση CO 2 στην ατμόσφαιρα AUT/LHTEE 16 8 Ετήσιες εκπομπές σε δις τόνους άνθρακα 5-πλασιασμός των εκπομπών σε 50 χρόνια! 8 δις τόνοι το χρόνο καύση ορυκτών καυσίμων ωκεανοί 800 δις τόνοι άνθρακα ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ 4 βιόσφαιρα στην ξηρά δις τόνοι συσσωρεύονται κάθε χρόνο 1.6 2 + 2 = 4 δις τόνοι το χρόνο 0 1950 2000 2050 2100
Συσσώρευση CO 2 στην ατμόσφαιρα AUT/LHTEE 16 Ετήσιες εκπομπές σε δις τόνους άνθρακα ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ Διπλάσιο CO 2 1200 (570) 8 Σήμερα Προ-βιομηχανικά Εποχή παγετώνων Billions of tons of carbon 800 600 400 δις τόνοι άνθρακα (380) (285) (190) ( ppm ) 1.6 0 1950 2000 2050 2100
AUT/LHTEE Κατανομή παγκόσμιου πλούτου ~80% παγκόσμιου ΑΕΠ ~20% γήινου πληθυσμού Υψηλό εισόδημα (> 9.000 US$/έτος) ~20% παγκόσμιου ΑΕΠ ~80% γήινου πληθυσμού Μεσαίο & χαμηλό εισόδημα
AUT/LHTEE Τεχνολογική πρόοδος και ποιότητα ζωής Στην τεχνολογία οφείλουμε την ουσιαστική βελτίωση των όρων διαβίωσης. Ενδεικτικά αναφέρονται: Καταπολέμηση ασθενειών Άνεση στην κατοικία Διάδοση του γραπτού λόγου Κινητικότητα Ευεργετικές συνέπειες είχε σε διάφορες περιπτώσεις η αντιρρυπαντική τεχνολογία.
AUT/LHTEE Επιτεύγματα αντιρρυπαντικής τεχνολογίας Όρια περιεκτικότητας θείου στο πετρέλαιο diesel και εκπομπές SO 2 Eκπομπές SO 2 Απαλοιφή διοξινών από τα καυσαέρια μονάδων ενεργειακής αξιοποίησης στερεών αποβλήτων. Η μονάδα λειτουργεί μέσα στο κέντρο της Βιέννης. Δομή καταλυτικού μετατροπέα
AUT/LHTEE 1.4 1.2 «Φέρουσα ικανότητα» του πλανήτη Πραγματική χρήση πρώτων υλών Αριθμός πλανητών 1.0 0.8 0.6 0.4 Επίπεδο την εποχή που πρωτοεκδόθηκαν τα Όρια της Ανάπτυξης Διαθεσιμότητα πρώτων υλών 0.2 0.0 1960s 1970s 1980s 1990s Πηγή: Wackernagel et al, 2002
AUT/LHTEE Όρια της ανάπτυξης Decline was avoidable 33 years ago; now it is not 1972 2005
AUT/LHTEE Μέση παγκόσμια θερμοκρασία ( O C) 20 19 18 17 16 15 14 13 1860 Ακόμα και με σταθερές εκπομπές CO 2, η συγκέντρωσή του θα συνεχίσει να αυξάνει Το καταστροφικό αποτέλεσμα θα είναι περαιτέρω αχαλίνωτη υπερθέρμανση! Μέση εκτίμηση = 2.5 o C (επί πλέον, αυξημένη μεταβλητότητα) Εύρος ιστορικής μεταβλητότητας Άνω Κάτω 1900 1950 2000 2050 2100 Έτος
Εκπομπές κατά το παρελθόν 16 Ετήσιες εκπομπές σε δις τόνους άνθρακα 8 0 1950 2000 2050 2100
Το «τρίγωνο σταθεροποίησης» 16 Ετήσιες εκπομπές σε δις τόνους άνθρακα Τρίγωνο σταθεροποίησης Τρέχουσα πορεία Ενδιάμεσος στόχος 8 Συγκράτηση 1.6 0 1950 2000 2050 2100 Σενάριο Pacala & Socolov (Science, 2004)
Το «τρίγωνο σταθεροποίησης» 16 Ετήσιες εκπομπές σε δις τόνους άνθρακα Τρίγωνο σταθεροποίησης Τρέχουσα πορεία Τριπλασιασμός CO 2 ~850 ppm Ενδιάμεσος στόχος 8 Συγκράτηση Δύσκολος στόχος CO 2 ~500 ppm 1.6 0 1950 2000 2050 2100 Σενάριο Pacala & Socolov (Science, 2004)
Οικονομική βιωσιμότητα και απο-υλοποίηση Για μια βιώσιμη παγκόσμια οικονομία το ΑΕΠ πρέπει τον 21ο αιώνα να ανέβει κατά, περίπου, μια τάξη μεγέθους. Εφόσον επιδιώκεται σταθεροποίηση των εκπομπών CO 2, θα απαιτηθεί 10πλασιασμός της οικο-αποδοτικότητας. Τούτο προϋποθέτει ουσιαστική απο-υλοποίηση.
AUT/LHTEE Φαινόμενο boomerang Παρά την απο-υλοποίηση και τη λοιπή πρόοδο της τεχνολογίας, ολοένα περισσότεροι άνθρωποι σε ένα ολοένα αυξανόμενο επίπεδο κατανάλωσης σπαταλούν ολοένα περισσότερες πρώτες ύλες Παραδείγματα: Αύξηση κατανάλωσης χαρτιού σε γραφεία παρά τη διαχείριση εκτυπώσεων Αύξηση παραγωγής ηλεκτρονικών αποβλήτων παρά την εισαγωγή τεχνολογιών αποσυναρμολόγησης/ ανακύκλωσης σε κινητά κλπ.
Οι «σφήνες» της τεχνολογίας 16 8 Ετήσιες εκπομπές σε δις τόνους άνθρακα Τρέχουσα πορεία Συγκράτηση 16 GtC/y Επιμέρους «σφήνες» Στόχος: Σε 50 χρόνια παγκόσμιες εκπομπές ίσες με τις σημερινές 1.6 0 1950 2000 2050 2100 Σενάριο Pacala & Socolov (Science, 2004)
Κατηγορίες τεχνολογιών Ενεργειακή απόδοση 16 GtC/y Αντικατάσταση καυσίμων Τρίγωνο Stabilization Triangle σταθεροποίησης 8 GtC/y 2008 2058 Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας Πυρηνική ενέργεια Καταβόθρες άνθρακα
Ενεργειακή απόδοση Δραστικός περιορισμός κατανάλωσης ή/και διανυομένων οχηματοχιλιομέτρων Ουσιαστική αύξηση βαθμού απόδοσης θερμοηλεκτρικών σταθμών Αξιοποίηση δυνατοτήτων εξοικονόμησης ενέργειας σε κτίρια
Αντικατάσταση καυσίμων Χρήση φυσικού αερίου αντί για πετρέλαιο και άνθρακα Ουσιαστική αύξηση της παγκόσμιας παραγωγής και χρήσης βιοκαυσίμων...γνωρίζοντας όμως ότι αυτό συνεπάγεται δέσμευση εκτάσεων που απαιτούνται για την παγκόσμια γεωργική παραγωγή
Καταβόθρες άνθρακα Αποθήκευση άνθρακα σε σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας Τερματισμός αποδάσωσης στις τροπικές ζώνες ή αναδάσωση σε μια επιφάνεια συγκρίσιμη με τις Η.Π.Α.
Αποθήκευση άνθρακα AUT/LHTEE
Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας Εγκατάσταση 1 εκατομμυρίου ανεμογεννητριών ισχύος 2 MW σε αντικατάσταση συμβατικών θερμοηλεκτρικών σταθμών ή Παραγωγή υδρογόνου με χρήση 1 εκατομ. ανεμογεννητριών Εγκατάσταση 10 000 τετραγωνικών χιλιομέτρων φωτοβολταϊκών συστημάτων
Πυρηνική ενέργεια Αυξημένη παγκόσμια παραγωγή με συμβατικές μονάδες... παρά τα ανοικτά ερωτήματα σχετικά με την ασφάλεια Επιπρόσθετα, η ελπίδα για μεσοπρόθεσμη υλοποίηση της τεχνολογίας σύντηξης
AUT/LHTEE Συμπεράσματα Τις ερχόμενες δεκαετίες πρέπει να ξεπεράσουμε τη μεγάλη ενεργειακή και κλιματική πρόκληση. Θα απαιτηθούν ρηξικέλευθες μεταβολές στη δομή της ηλεκτροπαραγωγής, στην κάλυψη των ενεργειακών αναγκών του κτιριακού τομέα και των οδικών μεταφορών Θεμελιώδεις στόχους αποτελούν η απο-υλοποίηση η αύξηση της ενεργειακής απόδοσης η σταθεροποίηση των εκπομπών CO 2