Dr. Héjjas István ESÉLYEINK A TÚLÉLÉSRE 3

2

Dr. Héjjas István

ESÉLYEINK A TÚLÉLÉSRE

3

ESÉLYEINK A TÚLÉLÉSRE © Dr. Héjjas István, 2008

ISBN 978 963 375 582 2

ANNO Kiadó, MMVIII

4

TARTALOM Előszó Az emberiség kockázatai Amit a Földről tudni érdemes A víz körforgása A széndioxid körforgása Az ózon körforgása Az ökológiai lábnyom Mi is az az üvegház? Az önszabályozó bioszféra Zöld energiák Atomenergia Vízenergia Szélenergia Napenergia Geotermikus energia Környezetbarát üzemanyagok Hőszivattyúk Hulladékok, és szennyvizek Táplálkozás és életmód Természetes eredetű sugárzások Mesterséges eredetű sugárzások Az emberiség kilátásai Irodalomjegyzék

7 8 11 14 21 26 31 35 40 48 54 61 66 72 81 85 95 102 107 111 120 130 139

5

6

ELŐSZÓ A földi élet veszélyben van, és ezt ma már egyre többen, egyre magasabb fórumokon hangoztatják. Ámde a kedvezőtlen folyamatokat mégsem lehet megállítani, akkor sem, ha egyes vélemények szerint, ha a dolgok így mennek tovább, el fogjuk pusztítani a bolygót, de legalábbis a bioszférát. Ez persze túlzás. Legfeljebb arról lehet szó, hogy az emberiség önmagát számolja fel a Földön, és a „távozásunk” után majd a bioszféra előbb-utóbb regenerálódik. Persze az emberiség nézőpontjából ez is elég nagy baj. A kedvezőtlen tendenciák oka sokrétű és főleg az emberiség túlnépesedésében, valamint a modern fogyasztói társadalom gazdasági ideológiájában keresendő. Ráadásul ezeket a hatásokat tovább erősítik bizonyos – emberi tevékenységtől független – természetes geofizikai és egyéb folyamatok is. A környezet és a természet megóvása érdekében számos környezetvédő mozgalom szervez megmozdulásokat, ezek azonban eddig csaknem hatástalanok voltak. Ráadásul a természetvédő tiltakozások nem mindig a legnagyobb veszélyeket célozzák meg, ezért sok esetben érdemes lehet azt is megvizsgálni, hogy valóban ott van-e a legnagyobb kockázat, ahol leghangosabb a tiltakozás. Ez a könyv főleg azok számára íródott, akik szeretnének többet megtudni azokról a folyamatokról, amelyek az emberiség fennmaradásának kockázatát érinthetik, de nem rendelkeznek alaposabb ismeretekkel az ehhez kapcsolódó szaktudományok (fizikai kémia, energetika, légkörfizika, geofizika, optika, stb.) terén. Aki pedig részletesebben szeretne tájékozódni e kérdésekben, az irodalomjegyzékben felsorolt művekben, és az Interneten is találhat sok fontos információt. Budapest, 2008. július

7

AZ EMBERISÉG KOCKÁZATAI Geológiai rétegvizsgálatokból a tudósok arra következtetnek, hogy 300 millió évvel ezelőtt a földi légkör oxigén tartalma akár 30% is lehetett. Mintegy 250 millió évvel ezelőtt azután egy természeti katasztrófa miatt az oxigén tartalom hosszú időre a harmadára csökkent, és közben az élővilág 90 %-a elpusztult. A katasztrófa oka ismeretlen. Egyes feltevések szerint a galaxisunkban bekövetkezett szupernóva robbanás sugárzása pusztította el az élőlényeket, majd az ezek bomló tetemeiben lezajló kémiai folyamatok emésztették fel a légköri oxigén jelentős részét. Nem tudhatjuk biztosan, hogy ez tényleg így történt-e. Az viszont nem kétséges, hogy a Föld mintegy négy és fél milliárd éves történetében sokszor fordult elő globális katasztrófa. Ezek okai között szerepelt kisbolygó becsapódás, nagy erejű szuper-vulkáni tevékenység, özönvíz, gyilkos sugárözön, stb. Szerencsére az ilyen nagyságú természeti katasztrófák ritkák, csak több millió évenként fordulnak elő. Ma sokkal nagyobb a kockázata az olyan globális katasztrófának, amelyet az emberiség természetkárosító tevékenysége idézhet elő. A globalizálódó fogyasztói társadalom melléktermékei, például a különféle ártalmas vegyületek megtalálhatók a talajban, az élő vizekben, a levegőben, az élelmiszerekben és az élőlények szervezetében. Ezek közvetlen élettani hatása nagyrészt közismert. Az is köztudott, hogy a növényzetet károsító savas esőket a több száz vagy több ezer méter magasba feljutó kénvegyületeknek köszönhetjük. Kevésbé nyilvánvalóak azonban a közvetlenül nem tapasztalható, hosszabb távon észrevétlenül kialakuló veszélyforrások, amelyeket főleg a tengerekbe és a magasabb légköri rétegekbe feljutó ipari szennyeződések okoznak. Az emberi tevékenység természetkárosító hatásai két fő csoportba sorolhatók. Vannak lokális és globális hatások. 8

Bár a lokális hatások következménye egy szűkebb földrajzi környezetben katasztrofális lehet, ámde az ilyen események mégsem fenyegetik az emberiséget megsemmisüléssel. Lokális hatásra példa a talaj és ivóvíz ólom, kén, klór, stb. vegyületekkel való helyi szennyeződése, de ebbe a kategóriába tartozik még pl. a csernobili atombaleset is. A globális hatások nagyszámú lokális hatás összegeződése révén alakulhatnak ki. Ezek közül az emberiséget leginkább a tengervíz és a légkör összetételének és fizikai paramétereinek – egymással kölcsönhatásban álló – megváltozása fenyegetheti, amelynek következtében megváltozhat az éghajlat és a légkör nem képes hatékonyan kiszűrni a világűrből érkező egészségkárosító sugárzásokat. A kedvezőtlen tendenciákra számos jel utal. Ámde a szakemberek között is vita tárgyát képezi, hogy ezek előidézésében mekkora a szerepe az emberi tevékenységnek. Ismerünk ugyanis számos természetes folyamatot, amelyek hasonló hatást képesek kifejteni. A Föld történetében azonban az ehhez hasonló folyamatok sokkal lassabban zajlottak le, ezért jogosan feltételezhető, hogy a jelenleg folyó klímaváltozáshoz az emberi tevékenység is jelentősen hozzájárul. Az emberiség ugyanis rohamosan szaporodik, miközben az emberek életmódjának megváltozása miatt a természeti erőforrások egy főre jutó átlagos kiaknázása állandóan növekszik, amihez hozzájárul a modern társadalom nagyobb fogyasztásra és állandó gazdasági növekedésre ösztönző mentalitása. A fogyasztói társadalom közgazdasági irányelveit angol és amerikai közgazdászok dolgozták ki még az 1930-as években, főleg az 1929-31 évi gazdasági világválság hatására, de a szélesebb körű gyakorlati megvalósításra csak a II. Világháború után került sor. Az elméleti alapokat 1936-ban John Maynard Keynes fejtette ki „General Theory of Employment, Interest and Money” című könyvében. Eszerint a gazdaságnak szüntelenül növekednie kell, ami csak úgy lehetséges, ha az emberek egyre többet fogyasztanak. Az ember biológiai fogyasztó képessége azonban korlátozott. Ezért az embereket rá kellett nevelni arra, hogy olyasmiket is megvásároljanak, amikre nincs szükségük. Ezt célozzák az egyre agresszívabb reklámkampányok, amelyek arra

9

buzdítanak, hogy dobjuk ki a még használható ámde divatjamúlt cipőnket, ruhánkat, mosógépünket, mobiltelefonunkat, rádiónkat, TV készülékünket, és vegyünk helyettük újat, hogy ne kelljen szégyenkeznünk az ismerőseink előtt. Ámde a fogyasztói modellel az a baj, hogy a Földön rendelkezésre álló erőforrások mennyisége és a természet regenerálódási képessége korlátozott. Az utóbbi ma már a teherbíró képességének határán van. Ráadásul a természeti javak elosztása rendkívül aránytalan és igazságtalan a gazdag és szegény országok állampolgárai között. A fokozódó termelés egyre több hulladék és melléktermék keletkezésével jár együtt. A fejlett fogyasztói társadalmakban ezért az értéktermelő tevékenységek mellett egyre fontosabb szerepet kap a korábban megtermelt és hulladékká vált értékek megsemmisítése. A modern emberiség ezzel a viselkedésével voltaképpen hadat üzent a természetnek, és e „harakiri” típusú hadviselés során veszélyesen befolyásolja a Föld éghajlatát, és ezzel elősegíti a káros klímaváltozási tendenciákat. A problémákat azonban nem csupán a mai ember életmódja okozza. Két évezreddel ezelőtt ugyanis az emberiség létszáma még nem érte el a 100 milliót, ma viszont meghaladja a 6 milliárdot. Ez több mint 60szoros létszámnövekedés. Ekkora létszám mellett a fűtésből, sütésfőzésből, és egyéb tevékenységekből eredő széndioxid kibocsátás, valamint az erdők kivágása miatt az oxigéntermelő növényzet csökkenése következtében a klímaegyensúly akkor is veszélybe kerülhetne, ha az emberiség ugyanolyan technikai színvonalon élne, mint 2000 éve. A mai emberiség feltehetően nem jobb, de nem is rosszabb, mint akkor volt. Az embereket ma is ugyanolyan vágyak, indulatok, szenvedélyek mozgatják, és az értelmi képességeink is azonosak. Csakhogy most sokkal többen vagyunk, és sokkal több hatékony eszköz áll rendelkezésünkre, mint annak idején.

10

AMIT A FÖLDRŐL TUDNI ÉRDEMES A Föld mintegy négyezer hatszáz millió évvel ezelőtt keletkezett. Hogy hogyan, az ma is vita tárgyát képezi. A leginkább elfogadott elmélet szerint naprendszerünk központi csillaga, a Nap, szupernóva robbanásból származó csillagközi por és gázfelhőkből alakult ki, és miközben a gravitáció hatására összehúzódott, a forgása felgyorsult, és belőle a centrifugális erő miatt anyagtömegek szakadtak le, amelyek bolygókká sűrűsödtek. A Föld kezdetben izzó állapotú volt, amelyben a gravitáció és a centrifugális erő együttes hatására különböző sűrűségű és halmazállapotú rétegek, azaz gömbhéjak alakultak ki. Ma a legfelső réteg a szilárd földkéreg, amely a szárazföldeknél mintegy 30-70 km, az óceánok alatt pedig mindössze 6–7 km vastagságú. Ez alatt 1000-1200 C fok körüli olvadt kőzetekből álló képlékeny rétegek helyezkednek el, a Föld legbelső magja pedig, amely túlnyomóan nehéz fémekből (vas, nikkel, stb.) áll, feltehetően szilárd halmazállapotú. Az utóbbi időben publikáltak olyan elméletet is, amely szerint a Föld középpontjában 8 km átmérőjű uránium gömb található, amely 6000 fok hőmérsékletű atomreaktorként működve folyamatosan termeli a hőenergiát, és nem engedi kihűlni a Földet. Az alábbiakban röviden áttekintjük, hogy a Föld keletkezése óta milyen fontosabb események történtek ezen a bolygón. A Földön az első élőlények mintegy 3.600 millió évvel ezelőtt jelentek meg. Ezek még nagyon primitív mikroorganizmusok voltak.

11

Az első többsejtű élőlények a Föld területének túlnyomó részét borító tengerekben kb. 1.600 millió évvel ezelőtt bukkantak fel, 650 millió évvel ezelőtt pedig a tengerekben már algák és primitív gerinctelenek is éltek. Mintegy 590 millió évvel ezelőtt jelentek meg a mészhéjú puhatestűek, 560 millió évvel ezelőtt a tengeri csigák, ősrákok, és szivacsfélék, 500 millió évvel ezelőtt a tengerekben a páncélos őshalak, korallok, kagylók és gerincesek, a kialakuló szárazföldeken pedig a mohafélék. Kb. 470 millió évvel ezelőtt a tengerekben megjelentek a tengeri csillagok és a csontvázas halak, a szárazföldeken a kezdetleges növények, harasztok. Kb. 400 millió évvel ezelőtt a tengerekben megjelentek a kétéltűek, a szárazföldeken pedig a páfrányok, ősfák és ősrovarok. Kb. 360 millió évvel ezelőtt a szárazföldeken kialakultak a kőszéntelepek, megjelentek az örökzöld erdők és a szárnyas rovarok, 40 millió évvel később pedig már a fenyőfélék, és a füves mezők is. Kb. 290 millió évvel ezelőtt a szárazföldön megjelentek a repülő hüllők és az ősmadarak, 280 millió évvel ezelőtt a lombhullató fák és a bokrok, 270 millió évvel ezelőtt a dinoszauruszok, majd pedig 250 millió évvel ezelőtt az első emlősállatok. Kb. 240 millió évvel ezelőtt jelentek meg a tengeri teknőcök, 10 millió évvel később viszont kihaltak a dinoszauruszok. Kb. 220 millió évvel ezelőtt megjelentek a Földön a krokodilok, és a maihoz hasonló kétéltűek, 210 millió évvel ezelőtt a maihoz hasonló madarak, 180 millió évvel ezelőtt a főemlősök és a gabonafélék, 140 millió évvel ezelőtt a bálnák, a fókák, a maihoz hasonló halak, és a szárazföldi teknősök. Kb. 100 millió évvel ezelőtt jelentek meg az első majmok, 85 millió évvel ezelőtt a rágcsálók, 75 millió évvel ezelőtt a denevérek, 60 millió évvel ezelőtt a trópusi dzsungelek, a virágok, és az első majmok. Kb. 40 millió évvel ezelőtt játszódott le a lánchegységek felgyűrődése, és nagyjából ezzel egy időben a nagytestű szárazföldi ragadozók megjelenése, 30 millió évvel ezelőtt pedig az európai és ázsiai kontinens összekapcsolódott, ezzel kialakultak a mai kontinensek, és nagy füves legelőkön megjelentek az első növényevő emlősök.

12

Az első ősember mintegy 3 millió évvel ezelőtt jelent meg a Földön, az emberi civilizáció kezdeteit pedig legfeljebb néhányszor tízezer évvel ezelőttre tehetjük. Hát most itt tartunk. Ha a Föld keletkezése óta eltelt időt mindössze 24 órának tekintenénk, akkor az ipari civilizáció kialakulása mindössze az éjfél előtti utolsó századmásodpercben zajlott le. Vajon meddig tarthat még a civilizációnk? Hány század másodpercig? A kérdést sokan úgy teszik fel, hogy: Elpusztulhat-e a Föld? Ez a kérdés aggaszt manapság sok olyan embert, akik a bioszféra állapotáért aggódnak, és közöttük egyaránt találunk lelkes természetvédőket, szenzációra éhes újságírókat, rádió és TV riportereket. A válasz pozitív: Igen, elpusztulhat. Például úgy, hogy a Földdel összeütközik egy hatalmas kozmikus égitest, vagy a közelünkben pusztító erejű szupernóva robbanás történik. Ilyen esemény belátható időn belüli bekövetkezésének valószínűsége azonban nagyon csekély. Az emberiség a Földet elpusztítani biztosan nem tudja, ekkora pusztításhoz ugyanis a rendelkezésünkre álló technológia hatékonysága után oda kellene írni még 10-15 nullát. A bioszféra állapotát azonban képesek lehetünk olyan mértékben befolyásolni, hogy a Földön az emberi élet lehetetlenné váljon, ami az emberiség megszűnését eredményezné, hiszen az emberiség nagyon sérülékeny élőlényfaj, amely annyira hozzászokott a technikai civilizáció által létrehozott környezethez, hogy az érintetlen ősi vad természetben akkor is kétséges lenne a túlélés, ha egyébként a bioszféra állapotában nem történne jelentősebb változás. Az emberiség megszűnése esetén viszont a bioszféra néhány millió év alatt regenerálódna, és beállhatna egy olyan ökológiai állapot, amelyben esetleg újra kifejlődhetne a mai emberiséghez hasonló szellemi képességű élőlényfaj. Azután ez az egész folyamat kezdődhetne elölről… Még az sem zárható ki, hogy nem mi vagyunk az első gondolkodó élőlényfaj ezen a bolygón, és csupán azt az utat járjuk újra meg újra, amit az elődeink már többször végig vittek.

13

A VÍZ KÖRFORGÁSA A Földet nem véletlenül hívják kék bolygónak, hiszen felszínének mintegy 70%-át tavak, tengerek, óceánok, vagyis szabad vízfelületek borítják. Az oxigén tartalmú levegő mellett a víz teszi lehetővé, hogy a Földön lehetséges emberi élet. A testünk kétharmad része ugyanis víz, és ha ez az arány lecsökken, az életünk veszélybe kerül. A víz nagyon különleges anyag. A környezetünkben található anyagok szilárd, folyékony, vagy légnemű (gáz vagy gőz) halmazállapotban lehetnek. A víz ugyanakkor és ugyanott egyszerre jelenhet meg mind a három halmazállapotban. Gondoljunk csak arra, hogy a tavaszi olvadáskor, amikor a folyóvíz felszínén jégtáblák úsznak, felette páradús köd is jelen van. A legtöbb anyag melegben kitágul, hidegben összehúzódik. A víz kivétel. A víz +4 C fokon a legsűrűbb, vagyis ilyenkor a legnagyobb a fajsúlya. Ez teszi lehetővé, hogy télen a jég a tavak és folyók felszínén úszik, és nem süllyed le a meder aljára. Ha lesüllyedne, a vizekben nem alakulhatott volna ki élet. Fontos tulajdonsága a víznek a magas felületi feszültség. Ez például abban mutatkozik meg, hogy ha egy poharat színültig megtöltünk vízzel, az nem csorog ki mindjárt, hanem a felszíne a pohár szélein felfelé domborodva a helyén marad. A felszínt alkotó vízmolekulák ugyanis rugalmas vékony – a milliméter milliomod részének megfelelő vastagságú – hártyát alkotnak. Vannak könnyű testű vízi bogarak – például a molnárka – amelyek képesek a víz felszínén szaladgálni. A víz hatékony oldószer, olyannyira, hogy az élőlények – így az ember – testének belseje is voltaképpen – fizikai-kémiai nézőpontból – nem más, mint híg vizes oldat. 14

A víz kiváló oldóképességében fontos szerepe van annak, hogy a vízmolekula villamos dipólus jellegű, vagyis van pozitív és negatív vége, akárcsak egy miniatűr zseblámpaelemnek, és ezek emiatt a megfelelő végükkel képesek hozzátapadni a vízben oldott negatív és pozitív töltésű ionokhoz, például a konyhasó (NaCl) ionjaihoz. Így azután a víz mindenféle biológiai anyagcsere folyamatban intenzíven részt vesz, még a növények fotoszintézisében is. A víz részt vesz a Föld felszínén lezajló geológiai, geofizikai folyamatokban is. Ebben szerepet játszik a víz magas fajhője, olvadási hője és párolgási hője, amely befolyásolja a bolygón a hőáramlási viszonyokat, továbbá az a képessége, hogy a kőzetekből ki tud oldani különféle ásványi vegyületeket. Nagyon fontos tulajdonsága a víznek az is, hogy megfagyáskor, jég állapotban, a térfogata jelentősen (kb. 9% mértékben) megnő. Ez az oka annak, hogy a sziklák hasadékaiba került víz télen szét tudja repeszteni a kőzeteket, és kulcs szerepet játszik az eróziós folyamatokban. Ami pedig a vízgőzt illeti, ez igen jelentős üvegházhatású gáz, amelynek túlnyomó része a sztratoszféra alatt a troposzférában, az alacsony légköri rétegekben helyezkedik el. Egyes becslések szerint, a teljes légkör infravörös elnyelő képességének nagyobb részét – mintegy 60%-át – maga a vízgőz okozza. Mivel azonban ezt közvetlenül befolyásolni alig lehet, a további globális melegedés megfékezésére mégiscsak a széndioxid kibocsátás visszafogása a járhatóbb út. Annál is inkább, mert ha a sztratoszférában a széndioxid koncentráció megnő, az üvegház erősödése miatt a felszíni vizek párolgása is fokozódik, és ezzel önmagát erősítő-gerjesztő melegedési folyamat tud kialakulni. Ráadásul a páratartalom fokozódása miatt a csapadékok mennyisége is megnő, és emiatt gyakoribbá válhatnak a jelentősebb árvizek és az időjárási szélsőségek. A Földön a folyékony halmazállapotú víz évmilliárdokkal ezelőtt jelent meg, amikor már az izzó bolygó megfelelően lehűlt. Ekkor a légkörből a vízgőz lecsapódott, és sós csapadékként lehullott, majd a felszínen keletkezett barázdákon keresztül az alacsonyabb fekvésű különböző mélyedésekben, medencékben összegyűlt, létrehozva a folyókat és a tengereket.

15

A Földön található összes víz mennyisége 1.400 millió köbkilométer körül becsülhető. Ennek túlnyomó részét a tengerek és a felszín alatti vizek képezik, amelyek állandó mozgásban, átalakulásban vannak. Ámde még a földalatti talajrétegeket átitató, vagy jéggé fagyott, valamint a kőzetekben kristályvíz formájában megtalálható vizek is mozognak, és szerepet játszanak a víz körforgásában. A kéreg alatti magmába süllyedő kőzetek víztartalma miatt vízgőz a működő vulkánok által kibocsátott gázokban és gőzökben is jelen van. Érdemes azt is megemlíteni, hogy a víz a világűrben sem annyira ritka, mint azt korábban gondolták, és a naprendszerünk bolygóin és holdjain és az üstökösökben is számos helyen előfordul. A víz a bolygónkon természetes körforgást végez, amely főleg a tengerek, tavak és folyóvizek párolgásából, valamint csapadékképződésből és ennek elfolyásából áll. A párolgás nagyon intenzív folyamat. A napsütés hatására például a szabad vízfelületekről – főleg az óceánokból – átlagosan 2 percenként párolog el akkora vízmennyiség, mint amennyi a Balatonban van. A légköri nedvesség nem csupán a felszíni vizek párolgásából táplálkozik. Ehhez hozzáadódik a sarkvidékeken és a magas hegyeken található jég és hó szublimációja, valamint a talajnedvesség kipárolgása is, továbbá az élőlények által „kilégzett” nedvesség. A légkör teljes nedvességtartalma mintegy 12 ezer köbkilométer körül becsülhető, ami nem éri el a Földön található összes víz mennyiség százezred részét sem. A légkör páratartalmából alakulnak ki a felhők. Ezek nagy részét a szél a szárazföldek felé tereli, és a hegyeknél, a felfelé való áramlás során lehűlve belőlük csapadék képződik. Ehhez azonban az szükséges, hogy a levegő nedvesség tartalma elérje a telítési szintet, az ún. harmatpontot, amely szükséges a páraképződéshez. Minél hidegebb a levegő, ehhez annál kisebb nedvesség tartalom elegendő. Ez azt jelenti, hogy ha a vízgőzt tartalmazó levegő lehűl a harmatpontig, belőle a vízgőz vízcseppek formájában kicsapódik. A kicsapódást elősegítik a levegőben található apró részecskék, az ún. kondenzációs magok. A kicsi cseppek azután ütközések révén egyesülnek, egyre nagyobb és nehezebb cseppek alakulnak ki, és ezek végül eső formájában lehullanak.

16

A lehulló csapadék táplálja a felszíni vizeket, és ebből származik a felszín alá jutó talajvíz is. Ezek részt vesznek a bolygón a víz viszonylag gyors körforgásában. A vizek másik része azonban a földalatti üregekben vagy a felszínen található jégtakarók és gleccserek formájában esetleg évezredekig, vagy évmilliókig időzik. A párolgás a különböző földrajzi térségekben nagyon eltérő. Hűvösebb éghajlatú vidékeken a lehulló csapadékból patakok, folyók és tavak képződnek, míg a forró sivatagokban a ritkán előforduló heves záporok vize azonnal elpárolog, és felszíni vizek nem tudnak kialakulni, ámde a víz körforgása ebben a formában még itt is működik. Bármennyire meglepő, a Föld összes folyójában és patakjában mindössze kb. 1.200 köbkilométer víz található, ami a bolygó teljes vízkészletének alig milliomod része. Ha ezt a víztömeget egyenletesen elosztanánk a Föld felszínén, csupán 2 milliméteres vízréteget kapnánk. Ennek ellenére a folyókból minden évben átlagosan 35.000 köbkilométer víz kerül a tengerekbe, vagyis a folyókban található víz évenként mintegy 30 alkalommal (10-12 naponként) kicserélődik és körbefordul. Úgy látszik szó szerint is igaza lehetett Hérakleitosznak, az ókori görög bölcsnek, hogy nem lehet kétszer belépni ugyanabba a folyóba. Érdemes megjegyezni, hogy a Földön az élőlények (állatok és növények) szervezetében található vízmennyiség 1.100 köbkilométer körül van, csaknem annyi, mint a folyóvizekben. A víz nem csak a természetben végez körforgást, hanem a testünk belsejében is, ahol gondoskodik a tápanyagok feloldásáról és felszívódásáról, és fontos szerepet játszik a vér összetételének, valamint a test hőmérsékletének szabályozásában is. Az emberi szervezetben a víz körforgása nagyon intenzív. A vesén például naponta 180 liter víz halad keresztül, vagyis a testünk víztartalma sokszor körbefordul. Egy átlagos felnőtt emberből a vizeletben, székletben, verejtékben, valamint a kilégzett levegővel naponta mintegy kettő és fél liter víz távozik el, amelynek rendszeres pótlása nélkül nem tudnánk életben maradni. Érdemes megemlíteni, hogy a létfontosságú ivóvíz mennyisége nem éri el a Föld teljes vízkészletének egy százalékát sem, ezért az édesvíz

17

készletek megóvása, az ezzel való takarékoskodás az emberiség jövőjének meghatározó tényezője lehet. A globális melegedés miatt egyre pesszimistább jóslatokat publikálnak az óceánok vízszintjének emelkedéséről is. Egyes becslések szerint az elmúlt évszázad során a tengerszint átlagos emelkedése 10-20 cm között lehet. Egy nemzetközi tanulmány pedig azt jósolja, hogy a tengerek szintje a 21. évszázad folyamán akár további egy méterrel is megemelkedhet, és emiatt a víz legalább ötmillió négyzetkilométer szárazföldet áraszthat el a part menti területekből, ráadásul a sós tengervíz beszivárgása a talajba tönkre tehetné az ivóvíz készletek jelentős részét. Ellenvetésül meg szokás említeni, hogy 20 000 évvel ezelőtt, vagyis a legutóbbi jégkorszakban, az óceánok szintje akár 120 méterrel is alacsonyabban lehetett, mint ma. Ha tehát ebből a 120 méterből a modern emberiség 100 év alatt mindössze 10-20 centiméter produkált, akkor a helyzet nem is látszik annyira tragikusnak. A tengerszint emelkedés kérdése nem egyszerű, a számítógépes szimulációs modellek nagyon bonyolultak, bennük túl sok paraméter szerepel, és emiatt csak közelítő számítások elvégzése lehetséges. Ráadásul a kiindulási adatok sem eléggé pontosak, márpedig az „input” adatokban mutatkozó csekély eltérés jelentősen megváltoztathatja a számítások végeredményét. A problémát nehezíti, hogy a számítógépen modellezett folyamatokat olyan ellentétes hatású tényezők határozzák meg, amelyek általában egymással csaknem egyensúlyban vannak, és attól függően, hogy az egyensúly – akár csekély mértékben – melyik irányban billen fel, a következmény katasztrofálisan eltérő lehet. Így azután azon sem lehet csodálkozni, hogy a különféle matematikai modellekre épülő számítógépes programok ugyanarra a problémára gyakran teljesen ellentmondó eredményeket adnak. A tengerszint emelkedés legfontosabb tényezőjeként általában a sarki jégtakarók felolvadását szokás tekinteni. Ámde jelentős különbség van az Északi és a Déli sarki jégmezők között. Az Északi Sark és környéke hatalmas tenger, amelyet szárazföldek vesznek körül, a Déli Sark és környéke pedig hatalmas szárazföld, amelyet tengerek vesznek körül. Emiatt az

18

Északi Sarknál a jég a víz felszínén úszik, míg a Déli Sarknál a jégmezők a szárazföldön helyezkednek el. Vegyük elsőként az Északi Sarkot. Talán sokan emlékeznek még arra beugrató fizikai érettségi példára, amely a következőképpen szól: „Ejtsünk bele egy 10 grammos jégdarabot egy 2 decis pohárba, majd töltsük fel a poharat színültig vízzel. Kérdés: a jégdarab elolvadása során mennyi víz fog kicsorogni a pohár peremén?” A helyes válasz: „Egyetlen csepp sem fog kicsorogni.” A magyarázat Archimédesz tételében rejlik, amely szerint „minden vízbe mártott test a súlyából annyit veszít, amennyi az általa kiszorított víz súlya”. Más szóval: a vízen úszó jég, amikor elolvad, víz formájában éppen annyi helyet fog elfoglalni, amennyi vizet korábban kiszorított. Ez tehát azt jelenti, hogyha az Északi Sark teljes jégtakarója elolvadna, akkor ettől még a tengerek szintje gyakorlatilag változatlan maradhatna. Más a helyzet a Déli Sark körüli jégtakaróval, amelynek elolvadása valóban megemelhetné az óceánok szintjét. De vajon tényleg megemelné-e, és milyen mértékben? Ezen jégtömegek teljes elolvadása csak akkor következhetne be, ha a Föld átlagos éves középhőmérséklete annyira megnőne, hogy a sarkvidékek környékén is megközelítené a nulla C fokot. Ez azonban azt jelentené, hogy az Egyenlítő környékén olyan magas hőmérsékletek alakulnának ki, hogy ott már lehetetlen volna az emberi élet. Ilyen hőmérsékleteken a felszíni vizek párolgása jelentősen fokozódna, ami a vízszint csökkenését eredményezné, vagyis valamilyen mértékben kompenzálná az olvadásból adódó vízszint emelkedést. Hasonló jelenség egyes édesvizű tavaknál jelenleg is megfigyelhető. Ezek vízszintje csökken, területük összehúzódik, némelyek kiszáradnak. A kérdés vizsgálatát tovább bonyolítja, hogy a sarki jégtömegek gyakorlatilag sómentesek, ezért a felolvadásuk a sós tengereket felhígítja, és emiatt a tengervíz sótartalma és ezzel a sűrűsége (fajsúlya) is megváltozik. Ráadásul az olvadt víznek is van tágulási együtthatója, ami azt jelenti, hogy +4 C fok felett a víz a hőmérséklet emelkedésével egyre nagyobb térfogatra terjed ki. Márpedig az óceánok vizének hőmérsékletét főleg a

19

felszín közelében (gyakorlatilag több száz méter mélységig) számottevően befolyásolja a felette lévő levegőréteg átlagos hőmérséklete. A globális melegedés során a felszíni vizek fokozott párolgása azt is jelenti, hogy a levegő abszolút nedvességtartalma növekszik. A levegő pedig a melegedése miatt egyre több nedvességet képes befogadni, ezért egy darabig emiatt nem lesz pára kicsapódás és fokozódik az üvegházhatás és ezzel a globális melegedés. Előbb-utóbb azonban a levegő nedvesség tartalma egyre több helyen megközelíti vagy meghaladja a már említett harmatpontot, és ez fokozódó köd és felhő képződést okoz. A felhők pedig fehér felületeket képeznek, amelyek jó hatásfokkal verik vissza a felülről érkező napsugárzást, és ez mérséklően hat az üvegházhatásra. Van még egy tényező, amely befolyásolhatja (szerencsés esetben fékezheti) a melegedési folyamatot, ez pedig a Nap aktivitása, amelyre jellemző többek között a megfigyelhető napfolttevékenység mértéke. A Nap sugárzási intenzitása ugyanis időszakonként változik, jelenleg pedig valószínűleg csökkenő tendenciát mutat. A 17. században pl. emiatt a Földön már lezajlott egy ún. „kis jégkorszak”, amely alatt az átlagos hőmérséklet több fokkal alacsonyabb volt a korábbinál. A Nap aktivitásának csökkenése két módon mérsékelheti a Föld felszíni hőmérsékletének emelkedését. Az egyik, hogy a Nap kevesebb hőenergiát sugároz a Földre. A másik, hogy a világűrből érkező kozmikus sugárzást a Nap mérsékeltebb elektromágneses hatása kevésbé téríti el, emiatt a Földet érő megnövekedett ionizáló besugárzás elősegíti a köd és felhő képződést, és ezzel fokozza a napsugarak visszaverődését. E jelenség hatásmechanizmusának részletesebb ismertetése megtalálható pl. a NewScientist c. nemzetközi tudományos folyóirat 2006. szeptember 16-i számában. Mindebből azt a következtetést vonhatjuk le, hogy a globális melegedés hatása a tengerszint emelkedés mértékére legalábbis vitatható, mivel a kérdést csak a jelenleginél sokkal fejlettebb szimulációs programokkal lehetne csak eldönteni. Ámde, még ha a globális klímaváltozás esetleg nem is befolyásolná számottevően az óceánok szintjét, azért még az egyéb következményei az emberiségre nézve akár katasztrofálisak is lehetnek.

20

A SZÉNDIOXID KÖRFORGÁSA Az emberi tevékenységből származó természet károsítás legnagyobb kockázata alighanem az éghajlat megváltozása, amelynek fő oka az üvegházhatás fokozódása. Maga az üvegház effektus önmagában hasznos, nélküle a Föld fagyott bolygó lenne, és nem volna lehetséges rajta emberi élet. A probléma azonban az, hogy ha az üvegház túlságosan felerősödik, akkor az olyan mértékű klímaváltozáshoz, valamint a természeti katasztrófák olyan mértékű megszaporodásához vezethet, amely veszélybe sodorhatja az egész emberiséget. Az üvegház működési mechanizmusára egy későbbi fejezetben részletesebben visszatérünk, itt csupán azzal foglalkozunk, hogy mi a szerepe ebben a levegőben található széndioxidnak, és hogyan működnek a széndioxid körforgását befolyásoló természetes mechanizmusok A levegőben lévő széndioxid kiemelt fontosságú jelentősége az, hogy ez az a vegyület, amely a teljes üvegházhatás jelentős részét okozza. A széndioxid ugyanis jól átengedi a Napból a Földre érkező fénysugárzást, ámde elnyeli a Föld felszínéről a világűr felé kisugárzott infravörös sugárzást, és ezzel hozzájárul a melegedéshez. Bár a légkörben több olyan gáznemű anyag található, amelyek infravörös elnyelő képessége nagyságrendekkel meghaladja a széndioxidot, ámde ezek mennyisége elenyészően csekély a széndioxidhoz képest, amely így a mennyiségbeli „fölénye” révén kap kitüntetett szerepet. A Földön az összes szén mennyisége adott és gyakorlatilag változatlan. Ennek egy része a levegőben lebeg széndioxid (CO 2) formájában, másik része a növények és állatok testében lévő szerves vegyületekben található, a fennmaradó része pedig el van temetve a talajszint alatt, és a tengerek mélyén kőzetek alkotórészeként, fosszilis tüzelőanyagok (szén, kőolaj, földgáz), valamint különféle vízben oldódó vegyületek formájában. 21

A levegőben lévő széndioxid üvegház hatása tehát azon múlik, hogy az összes szén mekkora hányada képezi a levegőben lebegő széndioxidot, és hogy ez a hányad hogyan változik. Ez utóbbi adatra útbaigazítást kapunk, ha megmérjük a levegőben a széndioxid koncentráció arányát. Bár ilyen méréseket csak néhány évtizede végeznek, azonban a geológiai vizsgálatokból eléggé jól rekonstruálható, hogy a régebbi korokban mekkora lehetett a levegő széndioxid tartalma. Eszerint az ipari forradalom előtt a levegőben a széndioxid tartalom kb. 280 ppmv, azaz kb. 0,028 térfogat-százalék volt, jelenleg pedig már eléri a 380 ppmv, azaz térfogat-arányban a 0,038 % értéket. Ezt az adatot az amerikai National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) intézet tette közzé néhány évvel ezelőtt. Az utóbbi időben tehát a széndioxid tartalom jelentős mértékben megnőtt. Hogy mekkora ebben az ember által működtetett ipar és közlekedés szerepe, az vita tárgyát képezi. Bár a jelenségben természetes tényezők is közrejátszhatnak, ámde az emberi tevékenység szerepe bizonyosan így is jelentős. Vizsgáljuk meg először a széndioxid természetes körforgását, vagyis azt a folyamatot, ahogyan az a Föld bio-ökológiai rendszerében emberi beavatkozás nélkül működik. A körfolyamat fontosabb lépései a következők: A levegőben lévő széndioxid a mindenütt jelenlévő vízgőzzel vegyülve szénsavat alkot (CO2 + H2O = H2CO3), és ez savanyú eső formájában lehullik. Fontos tudni, hogy a savanyú eső olyasfajta folyadék, mint az enyhe szódavíz, és nem tévesztendő össze az ipari tevékenység egyik káros következményével, a kén tartalmú savas esővel. A savanyú eső jelentős része az óceánokba hullik, és a tengeráramlatok leviszik a mélybe, ahol a széntartalma különféle fizikai-kémiai folyamatokban nagyrészt tartósan lekötődik. A savanyú eső másik része a szárazföldre jut, és jelentős mennyiségben érintkezésbe kerül a vulkanikus eredetű bazalt kőzetekkel, amelyre eróziós hatást fejt ki. A bazalt a Földön az egyik leggyakoribb kőzetféleség. Összetétele változó. A geokémiában alkáliákban (kálium, nátrium) szegény és alkáli bazaltot szokás megkülönböztetni. A bazalt többnyire fekete vagy szürkésfekete színű, de egyes bazaltok vöröses árnyalatúak a

22

bennük található vasoxid miatt. Bármilyen is a bazalt összetétele, a tömegének jelentős részét kalcium-szilikát (CaSiO3) alkotja. Ezzel lép kölcsönhatásba a savanyú eső, és bomlástermékként víz keletkezése mellett mészkő (kalcium-karbonát) és kvarchomok (szilíciumdioxid) jön létre (H2CO3 + CaSiO3 = H2O + CaCO3 + SiO2). Így azután a mészkőben a savanyú eső széntartalma lekötődik. Mivel a tűzhányók jelentős része az óceánok mélyén működik, ezért a vulkánikus bazaltképződés nagyobbik része is itt zajlik le, és a tengeráramlatok által az óceánok fenekére lejutó szénsav itt is kifejti a fentebb vázolt kölcsönhatást. Mint tudjuk, a földkéreg állandó mozgásban, átalakulásban van. Ennek következtében a felszínt és a tengerfeneket borító kőzetek lesüllyednek és előbb-utóbb eljutnak abba a mélységbe, ahol olyan nyomás és hőmérséklet tartományba kerülnek, ahol már a kőzet megolvad, és a benne található mészkő elbomlik (CaCO3 = CaO + CO2), és a bomlás során keletkező széndioxid a tűzhányókon és termálvizeken keresztül ismét kijut a légkörbe. Ezzel a szén geokémiai körfolyamata bezárul. Érdemes észrevenni, hogy a körfolyamatban működik egy bizonyos önszabályozó visszacsatolás, amely a levegőben lévő széndioxid koncentrációt elvileg képes lehet bizonyos határértékek között stabilizálni. Ha ugyanis a levegőben a széndioxid koncentráció feldúsul, akkor emiatt fokozódik az üvegház hatás, és a felszíni vizek fokozott párolgása miatt nagyobb lesz a levegő páratartalma is. A levegőben lévő egyre több széndioxid és egyre több vízgőz miatt felgyorsul a savanyú eső képződés és ezzel egyre több szén távozik a légkörből. Ha pedig a széndioxid koncentráció egy bizonyos szint alá süllyed, a szénsavképződés is jelentősen mérséklődik. A geokémiai körfolyamat mellett létezik a bioszférában biológiai önszabályozás is. Ennek hatásmechanizmusa úgy működik, hogy amikor több a levegőben széndioxid és magasabb a hőmérséklet, a növények és állatok aránya megváltozik, és a több növény több széndioxidot bont le, mint amennyit a lecsökkenő állatállomány termel. Ha pedig a levegőben kevés a széndioxid, a folyamat az ellenkezőjére fordul.

23

Sajnos a tervszerű mezőgazdasági tevékenységgel az emberiség a növények és állatok arányába olyan mértékben beleavatkozik, hogy az ökoszisztéma természetes biológiai önszabályozása ma már alig működik. A klímaváltozással kapcsolatban az emberiség szerepét gyakran azzal vitatják, hogy amikor még nem is létezett emberiség, akkor is voltak élőlény fajok tömeges kipusztulását okozó óriási globális katasztrófák és klímaváltozások. Kétségtelen, hogy a földtörténet során több jelentős kihalási eseményről tudunk. Ezek közül talán a legismertebb a kréta időszak végén történt, és véget vetett a dinoszauruszok szárazföldi uralmának. A kihalást kiváltó okokról azonban még ma is vita folyik. Sőt, mintegy 800 millió évvel ezelőtt az üvegház annyira meggyengült, hogy a Föld egészen az Egyenlítő térségéig eljegesedett. Az ide vezető folyamat feltehetően óriási vulkanikus aktivitással kezdődött. A hatalmas bazaltkiömlés az Egyenlítő környékén történhetett, aminek eredményeként mállékony felület jött létre, és ez olyan mértékben megkötötte a levegő szén-dioxidját, hogy annak koncentrációja körülbelül 100 ppmv (0,01%) alá csökkent, és ez okozta a lehűlést. Az esemény legfontosabb bizonyítéka, hogy a nyolcszázmillió éves meleg égövi kőzetekben olyan oxigénizotóp-összetételeket találtak, amelyek a gleccserjéggel való kölcsönhatást igazolják. Sajnos a jelenlegi kb. 380 ppmv (0,038%) légköri széndioxid koncentráció tovább növekszik, fokozván a veszélyes melegedési tendenciát. Ma már a legszkeptikusabb szakemberek is elismerik, hogy ebben a folyamatban az emberiségnek jelentős szerepe van. Az ipar és közlekedés ugyanis olyan sok széndioxidot juttat a levegőbe, hogy azt már a természetes önszabályozó mechanizmusok nem képesek kompenzálni. A legnagyobb kibocsátó a közlekedés, a villamos energia termelés és a fűtés, vagyis azok a tevékenységek, ahol energiát (pontosabban mechanikai, villamos vagy hő-energiát) hozunk létre. Nemzetközi statisztikai adatok szerint pl. 2005. évben a világ energia felhasználása több mint tízmilliárd tonna kőolajjal volt egyenértékű, és ebben a fosszilis tüzelőanyagok (szén, kőolaj, földgáz) aránya 80% körül volt. További 11%-ot tett ki biomassza elégetése, ami voltaképpen ugyancsak széndioxid kibocsátó tevékenység. A széndioxid mentes energiater-

24

melés aránya pedig mindössze 9% százalék volt, amiből 7%-ot tett ki az atomenergiával történő villamos energia termelés. Érdemes azt is megemlíteni, hogy egy ezer megawatt teljesítményű hagyományos széntüzelésű hőerőmű egy év alatt átlagosan mintegy három és fél millió tonna szenet éget el, és ennek eredményeként kb. 11 millió tonna széndioxidot bocsát ki a levegőbe. A villamos energia termelésben az ilyen erőművek termelik a legtöbb széndioxidot.

25

AZ ÓZON KÖRFORGÁSA Az ózon az oxigén háromatomos módosulata. Ritka gázként a napsugárzás hatására keletkezik a magasabb légköri rétegekben, pontosabban a sztratoszférában, nagyjából a talajszint felett kb. 15-40 km magasságban, ahol igen ritka gázként szétoszolva van jelen. A sztratoszférában lévő ózon mennyisége annyira csekély, hogy ha a teljes ózon mennyiséget lehoznánk a Föld felszínére, akkor az a normál atmoszférikus nyomáson mindössze kb. 3 mm vastagon borítaná be a földet. A magaslégköri ózon azonban a viszonylag csekély mennyisége ellenére nagyon fontos a földi élet szempontjától, mert ez védi meg az élőlényeket a pusztító ultraibolya (UV) sugárzástól. Az ózon ugyanakkor 2.000-szer hatékonyabb üvegházhatású gáz, mint a széndioxid. Így azután, csekély mennyisége ellenére észrevehető mértékben részt vesz globális üvegházhatás létrehozásában. Az persze mégsem lenne szerencsés, ha az üvegházhatás erősödése az ózonkoncentráció csökkenése miatt mérséklődne, hiszen ez az UV sugárzás veszélyes mértékű erősödésével járna. A sztratoszféra mellett a talaj közelében is találkozhatunk ózonnal. Ózon található a gépkocsik kipufogó gázaiban, éppen ez a városi szmog egyik káros összetevője. Ózon képződik mesterséges ultraibolya fény hatására is, a szoláriumokban, higanygőzlámpák közelében, és ívhegesztő készülékek használatakor. Az ózon mérgező, ezért a belélegzése súlyos légzőszervi károsodást okozhat. Az ózon ugyanis az egyik legerősebb oxidálószer. Ez utóbbi tulajdonsága miatt viszont alkalmas ivóvíz fertőtlenítésére, szennyvíz és élelmiszer sterilizálásra is. Mint említettük, a veszélyes UV sugárzások felerősödnek, ha meggyengül az ózonréteg. A hatás alattomosan jelentkezik, hiszen az UV

26

sugárzás hullámhossza rövidebb a még éppen látható ibolya színű fénynél – ezért is nevezik ultraibolyának – így szemmel nem látható. Az UV sugárzás hullámhossz tartománya három sávra tagolható. Ezek megnevezése és hullámhossz tartománya: UVA (0,10-0,28 mikron), UVB (0,28-0,32 mikron) és UVC (0,32-0,40 mikron). A Napból érkező UV sugárzást a légkör legfelső, 100 km feletti rétege, vagyis az ionoszféra gyakorlatilag csaknem teljesen átengedi. Az ionoszféra alatt található a sztratoszféra, amely nagyjából a légkör 10 és 100 km közötti magasságú rétegét jelenti. Itt az UV sugárzás legveszélyesebb komponense, az UVC sugárzás túlnyomórészt elnyelődik, és az elnyelődés során felbontja a két atomos oxigén molekulákat, és ezek bomlásából képződik a három atomos ózon. A sztratoszférában ily módon a Napból érkező UVC sugárzás hatására naponta mintegy 300 millió tonna ózon jön létre nagyrészt az Egyenlítő felett, ahonnan a sarkok felé szétterülve fokozatosan lebomlik és viszszaalakul kétatomos normál oxigénné. A sztratoszférában található ózon képezi az ún. ózonréteget, amely, mint említettük, a föld felett mintegy 15-40 km közötti magasságban a levegővel összekeveredett ritka gáz. Az ózonréteg szűrési hatékonysága nagyon jelentős, mert képes elnyelni az egészségre ártalmas UVB sugárzás legnagyobb részét, így annak csak csekély hányada éri el a felszínt. A harmadik fajta UV sugárzás, az UVA jelentős része eléri a talaj szintet, és az állatok és emberek bőrében pigment képződést vált ki és hozzájárul a D-vitamin szintézishez, növényekben pedig a klorofill képzésben és fotoszintézisben játszik szerepet. Az utóbbi folyamatnál a növény leveleiben vízből és széndioxidból oxigén felszabadulás mellett szénhidrátok képződnek. Ez a Földön a legfontosabb és legjelentősebb élelmiszer és oxigén termelő folyamat. A sztratoszférában az ózon bomlását jelentősen fokozhatják különféle kémiai vegyületek, főleg az ipari eredetű szennyező gázok. Így alakulhat ki az ún. „ózonlyuk”. Az ózonréteg „vastagságát” Dobson egységben mérik. Egy Dobson egység akkora ózon mennyiséget jelent, amelyet ha a sztratoszférából lehoznánk a talajszintre, atmoszférikus nyomáson 0,01 mm vastag gázré-

27

teget képezhetne. Normális körülmények esetén a mérsékelt égövben az „ózonréteg” 320 Dobson egység „vastagságú”. Ózonlyukról akkor beszélünk, ha az ózonréteg mérőszáma 200 Dobson egység alá esik. Ilyen esetben a talajszinten a veszélyes UVB sugárzás intenzitása aggasztó mértékben felerősödhet, ráadásul az eloszlása is kedvezőtlen módon megváltozik, mivel benne a rövidebb hullámhosszúságú, és ezért keményebb, egészségre ártalmasabb komponensek aránya jelentősen megnő. Az ózonlyuk nemcsak a szárazföldi élőlényekre káros, de a tengeri élővilágot is veszélyezteti. A víz ugyanis (és ezért természetesen a felhő is) jól átengedi az ultraibolya sugárzást, és ezért az UVB besugárzás jelentős hatással lehet a tengeri táplálékláncban fontos szerepet játszó planktonokra és puhatestűekre és ezen keresztül a tengerekben található valamennyi élőlényre. A sztratoszférába feljutó halogének, a klór, a fluor, és a bróm gyorsítja az ózon lebomlását, és ez főleg a téli hónapokban ózonlyuk kialakulásához vezethet. A szabad klór atom a lebontást két lépésben valósítja meg. Először egy ózon molekulával reakcióba lépve klóroxid és kétatomos oxigén keletkezik (Cl + O3 = ClO + O2), a második lépésben pedig a létrejött klóroxid lép reakcióba egy újabb ózon molekulával, aminek eredményeként egy szabad klór atom és két darab kétatomos oxigén molekula keletkezik (ClO + O3 = Cl + 2O2). Ezután a magányos klóratom elölről kezdi az első lépést, olyannyira, hogy egyetlen klórmolekula akár 100.000 ózonmolekulát is képes lehet lebontani. Hasonló katalizátor mechanizmus szerint működik a többi halogén kémiai elem. A sztratoszférába ezek az elemek főleg halogénezett szénhidrogének (freonok-halonok) formájában jutnak fel, és azokból az intenzív UV sugárzás hatására felbomolva szabad halogén atomok szabadulnak fel. Bár ezek a vegyületek egy idő múlva a nagyobb fajsúlyuk miatt kiülepszenek, azonban ez hosszú időt vesz igénybe, és ez alatt jelentős káros hatást képesek kifejteni. Ámde nem csupán az ipari eredetű gázok károsítják az ózonréteget. Erdőtüzeknél és szerves anyagok bomlásakor is kerülhetnek klór vegyületek a magasabb légköri rétegekbe.

28

Magát az ózonréteget 1913-ban fedezte fel Charles Fabry. Ezt követően még az 1920-as években G. M. B. Dobson kifejlesztette a róla elnevezett Dobson spektrométert, amelynek segítségével nagy pontossággal megmérhető a sztratoszférában az ózon mennyisége. A méréseket azóta is rendszeresen végzik, és ennek köszönhető, hogy az 1970-es években sikerült kimutatni az ózonkoncentráció jelentős csökkenését az Antarktisz felett. Ezt követően nemzetközi tanácskozások kezdődtek annak érdekében, hogy milyen intézkedésekkel lehetne megakadályozni az ózonréteg további károsodását. Elsőként Svédország tiltotta be az ózonréteget károsító aeroszol permetek (spray-ek) használatát. Rövidesen megszületett a Bécsi (1985), a Montreali (1987), és a Kyotoi (1997) Egyezmény is, és az aláíró országok kötelezték magukat az ózonréteget károsító kémiai anyagok kibocsátásának korlátozására, illetve a kibocsátás betiltására. A 2003-as műholdas mérések szerint az ózonréteg károsodása lényegesen lelassult. Van azonban még néhány megválaszolatlan kérdés az ózon képződési és lebomlási körfolyamattal kapcsolatban. Mint említettük, az ózon túlnyomórészt az Egyenlítő felett képződik, és a sarkok felé szétterülve fokozatosan lebomlik, akkor is, ha semmiféle káros anyag a bomlást nem sietteti. Az Egyenlítő felől a sarkok felé áramló ózon egyik fele az északi, másik fele a déli féltekén sodródik, és ezek egymással már nem keverednek. A mérések szerint azonban a déli féltekén az ózon lebomlása gyorsabb, ezért főleg itt keletkeznek ózonlyukak, annak ellenére, hogy az ózont károsító ipari gázok túlnyomó részét az északi féltekén bocsátják a levegőbe. Ez a paradoxon tudományos körökben számos vitát váltott ki. A lehetséges magyarázat szerint a jelenség oka az eltérő földrajzi környezetben keresendő. A Déli Sarkon ugyanis egy hóval és jéggel borított hatalmas szárazföld helyezkedik el, amelyet tengerek vesznek körül, az Északi Sarkon viszont egy hatalmas tenger van, amelyet szárazföldek vesznek körül. Ezen túlmenően a déli félteke felszínének nagy része vízfelület, míg az északi féltekén helyezkedik el a szárazföldek túlnyomó többsége. Mindezek miatt nem azonos a Déli és az Északi Sark felett a légkör hőmérsékleti rétegeződése, és különböznek az ezekben kialakuló áramlá-

29

sok is, és a levegőben lebegő mikro-méretű megfagyott jég kristályok mérete és koncentrációja is eltérő. Ezek a körülmények pedig jelentősen befolyásolhatják az ózon lebomlásának folyamatát. Ez egyúttal azt is jelenti, hogy az ózonlyukak kialakulásban az ember ipari tevékenysége mellett természetes tényezők is hatékonyan közrejátszanak.

30

AZ ÖKOLÓGIAI LÁBNYOM Az emberiség létszámának rohamos gyarapodása, a globális klímaváltozás, a környezet és a természet károsodása miatt az emberiség korábban ismeretlen új kihívásokkal kénytelen szembenézni. A problémák egyik fontos oka, hogy a természeti erőforrásokkal nem megfelelően gazdálkodunk. A megfelelő gazdálkodás pedig azt jelenthetné, hogy csak olyan mértékben használjuk fel az erőforrásokat, amilyen ütemben azt a természet képes pótolni. Természeti erőforrás minden, amit az életünkhöz felhasználunk, például – többek között – az iható tiszta víz, a beszívható tiszta, egészséges levegő, a szennyezésektől mentes termőföld, az élelmiszerek, az ipar nyersanyagai, az energiahordozók és energiaforrások, továbbá ezek regenerációs képessége. Amikor szennyvizet engedünk egy tóba vagy folyóba, ezzel igénybevettük azt a természeti erőforrást, amely a szennyezést lebontja, közömbösíti. Amikor fát, szenet, olajat, földgázt termelünk ki és égetünk el, igénybe vesszük azokat a természeti erőforrásokat, amelyek mindezeket újra termelik, az égéstermékeket hatástalanítják, és a levegőt ismét tisztává teszik. Amikor olyan kémiai vegyületeket juttatunk a levegőbe, amelyek az ózont lebontják, igénybe vesszük azt a természeti erőforrást, amely képes ugyanannyi ózont képezni, mint amennyit lebontottunk. Amikor pedig éveken keresztül ugyanazon a területen tömegesen termesztünk ipari növényeket és kimerítjük a talaj termőképességét, akkor igénybe vesszük azokat a természeti erőforrásokat, amelyek képesek a talajt regenerálni. Rees és Wackermagel a problémák megoldására a fenntartható fejlődés koncepcióját javasolja. Ez az emberiség olyan magatartás formáját jelenti, amely egyrészt megőrzi a természetet a következő generáció számára, másrészt biztosítja a ma élő emberiség alapvető szükségleteinek kielégítését is. 31

A fenntartható fejlődés fontos tényezője az ún. bio-regionalizmus. Ennek alapelve, hogy az életünkhöz szükséges javakat lehetőleg a helyszínen (régión belül) termeljük meg, állítsuk elő, elkerülvén ezzel azt a hatalmas erőforrás pazarlást, amit a nagy távolságú szállítások jelentenek. Azokat a javakat pedig, amelyeket a régióban nem lehet előállítani, lehetőleg a szomszéd régióból kell behozni, bár néhány alapvető, nélkülözhetetlen termék távolabbról is beszerezhető. Egyúttal fel kell mérni a vonatkozó régió eltartó képességét, és azon a szinten kell stabilizálni a népesség létszámát. Az eltartható népesség meghatározásának egyik módszere az ún. ökológiai lábnyom (ecological footprint). Ez azt jelenti, hogy a felhasznált természeti erőforrásokat területben fejezzük ki, és az így kapott számérték megmutatja, hogy mekkora földterület kell egy ember, egy embercsoport, egy nemzet, vagy akár a teljes emberiség szükségleteinek kielégítéséhez. Rees és Wackermagel számításai szerint a fenntartható fejlődés szabályainak betartása mellett a Földön élő minden egyes emberre két hektár terület jutna, ámde ehelyett már ma is mintegy 20%-kal több erőforrást veszünk igénybe. A különbség az ún. ökológiai deficit, amelynek eredménye számos környezeti katasztrófa, a természetes erőforrások kizsákmányolása és elszennyezése, valamint a nemzetek közötti gazdasági, diplomáciai, sőt háborús konfliktusok. A modern fogyasztói társadalomban azonban a fogyasztás és a termelés folyamatos növekedése a cél, és ez ellentmond a fenntartható fejlődés követelményeinek, olyannyira, hogy – Rees és Wackermagel szerint – ha a világon mindenki az EU normái szerint akarna élni, akkor ehhez még legalább további két Föld bolygóra lenne szükség. Adataik szerint az is probléma, hogy az erőforrások nagyon egyenlőtlenül oszlanak meg, mivel az emberiség mindössze 6%-a birtokolja a rendelkezésre álló összes erőforrás csaknem 60%-át, miközben a Földön minden második ember alultáplált. Az ökológia lábnyomra vonatkozó számítások azonban valószínűleg félrevezetők. A helyzet alighanem még rosszabb. Mert például a szén, kőolaj és földgáz bányászatnál csak a kitermeléssel kapcsolatos erőforrás

32

ráfordítást, valamint az ezek elégetésénél felmerülő széndioxid kibocsátást és egyéb környezetterhelést vették figyelembe, azt már nem, hogy a kibányászott mennyiség természetes úton mennyi idő alatt tudna újratermelődni. A fosszilis energiahordozók kitermelése ugyanis olyan mértékű, hogy amennyit ezekből egyetlen év alatt felszínre hozunk és felhasználunk, annak természetes úton való újra képződéséhez százezer év sem lenne elég. Nem csoda, hogy ezek a források lassacskán teljesen kimerülnek. A problémát fokozza, hogy az emberiség létszáma folyamatosan növekszik, az elosztható erőforrás mennyiség viszont nem lesz nagyobb, sőt egyes erőforrás típusoknál még csökken is. Van-e megoldás a súlyosbodó erőforrás problémára, vagy esetleg bele kell törődni abba, hogy az emberiség előbb-utóbb felhasználja az összes lehetséges erőforrást, és annyira elszennyezi a természetet, hogy azzal saját magát is elpusztítja. Az egyik lehetőség új műszaki megoldások kidolgozása, feltalálása. Ilyen irányban jelentős kutatómunka folyik jelentős számú magasan kvalifikált tudós közreműködésével. A probléma több kérdéscsoportot érint. Az egyik ezek közül a nyersanyag készletek kimerülése. Az ipar egyre több fémet, ásványi anyagot, stb. igényel, és a készletek kifogyóban vannak. E probléma megoldása azonban műszakilag lehetségesnek látszik egyrészt a hulladékok újra hasznosításával, másfelől anyagtakarékosabb műszaki konstrukciók alkalmazásával. Szóba jöhetne még a haszontalan és felesleges, csupán divat jellegű termékek előállításának mérséklése is, amely azonban jelentős üzleti érdekeket sérthet. Másik probléma az egyre növekvő energia igények biztosítása, méghozzá lehetőleg olyan megoldásokkal, amelyek sem a működésükkel, sem a létesítésükhöz szükséges műszaki berendezések előállításával nem okoznak számottevő üvegházhatást. Ez a feladat talán megoldható lesz az ún. fúziós energia hasznosításával, amire már eddig is dollár milliárdokat költöttek, egyelőre mérsékelt eredménnyel. A ténylegesen hasznosítható megoldás legkorábban 20-30 év múlva kerülhet alkalmazásra. Ámde addig meg kell elégedni a már létező megoldásokkal.

33

További probléma az emberiség élelmiszer ellátása, és a betegségek gyógyítása. Ma a Földön több száz millió ember rendszeresen éhezik és milliók halnak meg alultápláltság és megfelelő gyógyszerek hiánya miatt. Ez a probléma a népesség rohamos növekedésével állandóan súlyosbodik. Megoldás egyelőre nincs. Meg lehetne próbálkozni az életmód és az étkezési szokások megváltoztatásával, ami azonban egyelőre túl sok eredményt még nem hozott. Következtetésként azt mondhatjuk, hogy az emberiség, és ezen belül az egyes országok ökológiai lábnyoma folyamatosan növekszik, és ennek megfékezésére nem rendelkezünk hatékony megoldással. Abban pedig biztosak lehetünk, hogy nincs egyszerű megoldás. Csak nagyon bonyolult megoldások képzelhetők el, amelyekben sok önmagában is bonyolult rész-megoldás alkothat egy hatékony összehangolt stratégiai folyamatot. A műszaki-tudományos feladaton túlmenően azonban arra is számítani kell, hogy egy igazán hatékony megoldás mindig gazdasági érdekeket sért, és emiatt a megvalósítása jelentős ellenállásba ütközik.

34

MI IS AZ AZ ÜVEGHÁZ? Sokan láttak már fóliasátrat, amely alatt friss zöldségeket termesztenek, holott kívül még meglehetősen hűvös kora tavaszi időjárás uralkodik. Máshol ehhez üvegházat használnak, de a működési elv ugyanaz. Az üveg és a fólia optikai tulajdonságai sok tekintetben hasonlóak. A napsugarak jól áthatolnak az üvegen vagy a fólián és bár a fény egy része visszaverődik és szóródik, ámde bent a napfény energiájának másik része elnyelődik bármilyen tárgyban, talajban, berendezési tárgyban, a növények szárán vagy levelein, és ezeket felmelegíti. Az elnyelő tárgyak azután a felvett energiát előbb-utóbb ismét kisugározzák, csakhogy nem látható fényként, hanem infravörös sugárzás formájában. Ez utóbbi azonban nem, vagy csak alig tud áthatolni a fólián vagy az üvegen, ezért az energiája csapdába kerül, bent marad a fóliasátorban vagy az üvegházban és a belső teret melegíti. Hasonlóan működik a Föld üvegháza is, csakhogy itt a fóliát vagy az üveget a Földet körülvevő, beborító levegő réteg, vagyis az atmoszféra helyettesíti. Ezáltal jön létre az a kellemes klíma, amely a bolygónkat alkalmassá teszi az emberi életre. A földi üvegház számunkra optimális állapotát rendkívül kényes egyensúly tartja fenn. Ha ez az egyensúly megbomlik, akár olyan mértékű klímaváltozás is bekövetkezhet, amely veszélybe sodorhatja az emberiséget. Az éghajlati egyensúly kapcsolatban van a Föld felszínének éves átlagos hőmérsékletével, amely attól függ, hogy egyensúlyban van-e egyfelől a Földre beérkező és a Földön termelődő hőenergia, másfelől a Földről a világűrbe kiáramló hőenergia mennyisége, más szóval, hogy optimális mértékű-e a bolygónk „hűtése”. A Földet túlnyomórészt a Nap melegíti, de ehhez hozzá adódik az a hőenergia is, ami a Föld belsejében zajló radioaktív bomlásokból, vulkáni tevékenységből, erdőtüzekből, és egyéb természetes hő termelő folyama35

tokból származik, továbbá az a hőenergia is, amelyet az emberi tevékenység termel. A napból érkező besugárzás és a Földről a világűr felé haladó kisugárzás egyaránt a légkörön halad át, amely bizonyos sugárzásokat átereszt, másokat elnyel, visszaver, vagy szétszór. Atmoszférikus „ablaknak” nevezik azokat a hullámhossz tartományokat, amelyekben a légkör áteresztő képessége magas. A Nap felszínén a hőmérséklet mintegy 6.000 kelvin fok, ez mintegy húszszor akkora, mint a Földön. Ennek megfelelően a maximális sugárzási intenzitása a zöld színnek megfelelő 0,5 mikron hullámhossz körül van. A Nap felszíne négyzetméterenként kb. 62-65 megawatt teljesítménnyel sugároz, nagyrészt a látható fény frekvenciatartományában. Ebből a Földre négyzetméterenként kb. 1,3–1,4 kilowatt besugárzási teljesítmény jut, és ennek kb. 60-70%-át a légkör a 0,4-1,3 mikron közötti atmoszférikus ablakon átengedi és az eljut a felszínre, amely a sugárzás kb. 30%-át visszaveri, 70%-át pedig elnyeli. A föld felszíne az elnyelt hőenergia hatására felmelegszik, és hőmérsékleti sugárzást bocsát ki a szemmel láthatatlan infravörös tartományban. Ennek legnagyobb intenzitása 9-10 mikron hullámhossz körül van. Az infravörös kisugárzás 60-70%-át a légkör a 7,5-14 mikron közötti atmoszférikus ablakon át kiereszti a világűrbe, a többit elnyeli, majd ennek jelentős részét visszasugározza a felszínre. A visszasugárzás következménye az „üvegházhatás”, vagyis egy járulékos melegedés az atmoszféramentes állapothoz képest. A Földön az átlagos éves középhőmérséklet +16°C körül van. Ha nem volna üvegház, de a felszín elnyelési tulajdonságai nem változnának, az átlagos hőmérséklet csak –18°C lenne. Az üvegház stabilitása, optimális energetikai egyensúlya létfontosságú a bioszférát benépesítő élőlények szempontjából. Az egyensúly kisebb mértékű megbomlása esetén természetes önszabályozó folyamatok – negatív visszacsatolások – gondoskodnak az egyensúly helyreállításáról. Az egyensúlyi állapot nagyobb mértékű megbomlása esetén azonban – egy bizonyos kritikus állapot elérésekor – a negatív visszacsatolások helyett önmagát rohamosan felerősítő láncreakciószerű folyamat (pozitív visszacsatolás) alakulhat ki.

36

Ha például az üvegház hatás csökkenne, a hőmérséklet is csökkenne, több víz fagyna meg, és mivel a jég és hó sok fényt ver vissza, ez tovább gyorsítaná a lehűlést. Lehetséges, hogy a Marson egykor sűrű légkör és folyékony víz volt, de üvegháza meggyengült és a víz, majd a levegőben lévő széndioxid megfagyott, a maradék levegő jelentős része pedig a világűrbe elillant. A Marson az átlagos hőmérséklet –60°C, de éjszakánként ez –150°C alá süllyedhet. Az üvegházi egyensúly ellenkező irányban is felborulhat. Ha az üvegház hatás erősödik, a víz fokozott párolgása miatt a levegő páratartalma növekszik és mivel a vízgőz jó infravörös elnyelő, a melegedés erősíti önmagát. Talán hasonló módon vált forró bolygóvá a Vénusz, ahol az átlagos hőmérséklet +460°C, habár ez üvegház nélkül csak +22°C lenne. Bár az üvegházi egyensúly elvileg mindkét irányban felborulhat, jelenleg a Földön a melegedési típusú egyensúlyvesztés jelenti a nagyobb kockázatot. A Földön az üvegházhatást a légkörben lévő infravörös elnyelő vegyületek okozzák. A főleg természetes eredetű ilyen anyagok közül a legfontosabbak a széndioxid, a vízgőz, a metán és az ózon. Egyes üvegház gázok azonban, mint amilyen a dinitrogénoxid és freon, kizárólag az emberi tevékenység következményei. Ha 100%-nak tekintjük azt az energia mennyiséget, amely a sztratoszférában – vagyis a 10 km feletti légköri rétegekben – az infravörös sugárzásból elnyelődik, akkor a különböző gázok által képviselt elnyelési hányad hozzávetőlegesen a következő: széndioxid kb. 66%, metán kb. 20%, ózon kb. 8%, dinitrogénoxid, freon, és egyéb ipari eredetű gázok összesen kb. 6%. Ez azonban nem jelenti azt, hogy a felsorolt komponensek ilyen megoszlásban vannak jelen a sztratoszférában, ugyanis a különféle vegyületek infravörös elnyelő képessége jelentősen eltér. Azonos térfogatú, nyomású és hőmérsékletű gázok esetén például az ózon kb. 2.000-szer, a freon mintegy 15.000-szer, a dinitrogénoxid pedig csaknem 300-szor hatékonyabb infravörös elnyelő, mint a széndioxid. Ámde a széndioxid sokkal nagyobb koncentrációban van jelen, ezért ez alkotja a sztratoszféra infravörös elnyelő képességének nagyobb részét.

37

Az emberi tevékenység évenként mintegy 20-25 milliárd tonna széndioxidot juttat a levegőbe, ami a légkör széndioxid tartalmának közel 1%-a. A jelentős kibocsátás ellenére a légköri széndioxid koncentráció évenként csak 0,5%-kal növekszik, mert a természetes önszabályozó folyamatok a hatást részben ellensúlyozzák. Az ember azonban a bioszféra egyensúlyába annyira beavatkozik, hogy az önszabályozások már csak mérsékelten működnek. A még ki nem bányászott szén, kőolaj és földgáz széntartalmát 4.000 milliárd tonnára becsülik. Ha ezt mind kitermelnénk és elégetnénk, a légköri széndioxid koncentráció megháromszorozódna és az üvegház fokozódása miatt az átlagos hőmérséklet 10°C mértékben növekedne. Az üvegházhatásban természetesen nemcsak a sztratoszféra infravörös elnyelő képessége játszik jelentős szerepet, hanem a talajszinthez közelebbi légrétegekből álló troposzféra is, amelyben az általunk közvetlenül tapasztalható időjárási jelenségek lezajlanak. A troposzférában érvényesül egy további, igen hatékony infravörös elnyelő, nevezetesen a vízgőz, amelynek koncentrációja azonban az időjárási körülményektől függően széles határok között ingadozik. A melegedést és az üvegház hatást fokozza az egyre több út és épület is, mivel így a Föld felszínének hőelnyelő képessége növekszik, fényviszszaverő képessége csökken. Fokozza a melegedést az is, hogy számos iparág nyersanyag szükségletének jelentős részét erdők kivágásával biztosítják és ezzel leépítik a biológiai mechanizmust, amely a széndioxidot lebontja és a szenet leköti. Ezenkívül az ipar és közlekedés sok hőt is termel, hiszen minden befektetett energia végül hővé alakul át. A klímaváltozást sokan valamiféle távoli, megfoghatatlan jelenségként kezelik, amelynek a hatásait talán csak az unokáink unokái fogják tapasztalni. Egy nemzetközi kutatócsoport tanulmánya szerint azonban az éghajlat változása sokkal hamarabb bekövetkezhet, mint gondoltuk. A legsúlyosabb helyzetben a trópusi esős és száraz évszakokat meghatározó monszun van, főleg Ázsia déli részén, ahol néhány éven belül összeomolhat a monszun váltakozása, Nyugat-Afrikában pedig 10-20 éven belül.

38

Egy-két évtizeden belül elolvadhat az északi sarkvidék jege, a Grönlandot borító jég és az Antarktisz nyugati nagy jéglemeze viszont még 300 évig kitarthat. Száz éven belül leállhatnak vagy megváltozhatnak az Atlanti-óceán tengeráramlatai, főleg a Golf Áramlat, márpedig ez az óceán hőháztartásának összeomlását és az El Niño néven ismert szélsőséges időjárási jelenség katasztrofális mértékű felerősödését okozhatja. A Föld legnagyobb oxigéntermelőinek, az amazonasi esőerdőnek, valamint a kanadai és a szibériai tajgákat borító erdőknek még ötven évük lehet a kipusztulásig. Ha azt kérdezzük, hogyan lehetne a melegedési folyamatot megállítani, a válasz meglehetősen bizonytalan. Az emberiség létszámának korlátozása nem lehetséges. Ugyancsak nem lehetséges az egy főre jutó materiális igények növekedésének megállítása, hiszen a józan önmérsékeltre buzdító minden eddigi kezdeményezés kudarcot vallott.

39

AZ ÖNSZABÁLYOZÓ BIOSZFÉRA A bioszféra a talaj illetve tengerszint felett és alatt elhelyezkedő zóna, amelyben organikus élet található. A bioszféra a tengerszinttől felfelé akár 8-10 km magasságig, a szárazföldeken több száz méter, helyenként akár több ezer méter mélységig terjedhet, az óceánokban pedig gyakorlatilag egészen a meder aljáig tart. A bioszférában az élőlények és a természeti erőforrások közötti kölcsönhatások következtében – amelyek során szinte minden mindennel összefügg – szüntelen mozgás, változás, átalakulás zajlik, ámde úgy, hogy közben a rendszer bizonyos kulcsfontosságú jellemzői viszonylag hosszú időn keresztül nagyfokú stabilitást mutatnak. Természet és környezetvédelmi szempontból azonban ismételten felmerül az aggodalom, hogy az ember az ipari és mezőgazdasági tevékenységével olyan mértékben megzavarhatja a bioszféra ökológiai rendjét, hogy az már az emberiség létét veszélyezteti. Ebben a megfogalmazásban indirekt módon benne van az előfeltevés, amely szerint létezik a természetnek valamiféle őseredeti, természetes ökológia rendje, és az ember ezt a rendet megbolygatja. A valóság azonban az, hogy ilyen „őseredeti rend” voltaképpen nem létezik. A természetben léteznek nagyon hatékony önszabályozó folyamatok, amelyek ellentétes hatások átmeneti egyensúlya révén időnként olyan képet mutatnak, mintha létezne valamiféle tartósan stabil állapot. A Föld fejlődése során azonban számos alkalommal megbomlott ez az egyensúly, és időnként olyan óriási katasztrófák léptek fel, amelyekben az élővilág jelentős része elpusztult. Még a viszonylagos egyensúly állapotában is a természet az egyes élőlény egyedekhez kegyetlen és kíméletlen módon viszonyul. Példaként említhetjük azt a dél-amerikai törzset, amelyben a 16 életévüket betöltött fiúk férfivá avatása a következő módon zajlik:

40

A fiút – alapos előzetes kiképzés után – mezítláb kiküldik egy hónapra az őserdőbe. Minden ruházata egy ágyékkötő. Ezen kívül csak egy tőrt vihet magával. Ha túléli az egy hónapot és élve visszatér, férfinak tekintik, ha nem, ünnepélyesen elsiratják. Európai ember, ha magával vihetne annyi holmit, amennyit egy hátizsákban elbír, legfeljebb addig maradhatna életben, amíg el nem fogy az utolsó tölténye, az utolsó csepp ivóvize, vagy az utolsó antibiotikum tablettája. A természet ugyanis az emberrel szemben ellenséges, kíméletlen, kegyetlen. Az egész emberi civilizáció úgy alakult ki, hogy folyamatosan küzdeni kellett egyrészt a természettel, másrészt egymással, a gyakran szűkös erőforrásokért. A természet azonban nemcsak az emberrel kegyetlen, hanem az öszszes élőlénnyel. A természet ökológiai egyensúlyában ugyanis fontos szerepet játszik az ún. táplálkozási lánc. Ez azt jelenti, hogy az élőlények kölcsönösen megeszik egymást. Minden élőlény más élőlényekkel táplálkozik, és minden élőlény egyúttal tápláléka, prédája más élőlényeknek. Hogy mi magunk is táplálék vagyunk, arról könnyen meggyőződhetünk, ha pl. a fűben óvatlanul ráülünk egy hangyabolyra. Az ökológiai szabályozó rendszerben tehát fontos szerepet játszik az élőlények viselkedése, főleg az, hogy minden egyes élőlény igyekszik táplálékot szerezni és elkerülni azt, hogy önmaga táplálék legyen. Ennek a rendszernek az ember is szerves része. Az a kérdés persze felvethető, hogy az ember túlszaporodott, és az intelligenciájával olyannyira maga alá gyűrte a többi élőlényt, hogy az már az egész rendszer felborulását eredményezheti. Ez a felvetés jogos. Jogos az a kérdés is, hogy mi az az ésszerű határ, amelyen belül az ökológiai rendszerbe való beavatkozásunk még elfogadható mértékű. Vegyünk egy nagyon egyszerű példát. Tegyük fel, hogy valaki egy szép nyári estén kiül a Balaton partjára és szomorúan tapasztalja, hogy percenként átlag 100 szúnyogcsípést kénytelen elviselni. Valószínűleg szóvá teszi, hogy a hatóságok miért nem intézkednek e remek üdülő terület szúnyog-mentesítésére. Van azonban ennek a kérdésnek egy másik oldala is. A Balaton vizét ugyanis jelentősen szennyezik különféle nitrogén vegyületek. A szúnyog lárvák ezeket a vegyületeket felhasználják a testük felépítéséhez. Így az-

41

után egy-egy szúnyog kirajzás óriási mennyiségű szennyezést távolít el a vízből. Ráadásul a szúnyog fontos része a táplálkozási láncnak, az énekes madarak tápláléka. A rendszeres szúnyogirtás pedig durva beavatkozás a természet ökológiai önszabályozó rendszerébe. Meg kell ezért különböztetni a természetvédelmet és a környezetvédelmet. A környezetvédelem azt jelenti, hogy az ember számára kellemes, élhető környezeti feltételeket teremtünk. Ennek során azonban átalakítjuk a természetes ökológiai rendet. Amikor utakat, házakat építünk, bozótot, parlagfüvet irtunk, kellemes parkokat, sétányokat alakítunk ki, feltörjük a parlagföldeket és ezeken gabonát, zöldséget, gyümölcsöt termesztünk, beavatkozunk a bioszféra működésébe. Kérdés, hogy az ún. fenntartható fejlődés, vagy ha ez nem megy, akkor legalább a fenntartható stagnálás során milyen mértékű lehet az a beavatkozás, amely még nem veszélyezteti az emberiséget. Más szóval: mi az az emberi oldalról még megengedhető maximális beavatkozás, amelyet a bioszféra természetes önszabályozó mechanizmusa még éppen kompenzálni képes. A bioszféra önszabályozásának egyik legszemléletesebb modellje J. E. Lovelock „GAIA” elmélete. Az elmélet megnevezése Gaia istenasszony nevéből ered. Ő volt az ógörög mitológiában a Föld istenasszonya, Uránosz Ég-isten felesége. Gyermekeik pedig a százkezű óriások, az egyszemű küklopszok, az Olimposz isteneivel hadakozó kígyólábú gigászok, és nem utolsó sorban a titánok, akik között talán legfontosabb Krónosz, az idők ura, aki felfalta gyermekeit, kivéve Zeuszt, aki később a világ urává és főistenné lépett elő. A vonatkozó mitológiai történetek jól szimbolizálják az egymással ellentétes természeti erők küzdelmét, a természet szakadatlan változását, dinamikus jellegét. Lovelock szerint a földi bioszféra ahhoz hasonlóan működik és viselkedik, mint egy élőlény szervezete, mint például az emberi test, amely többmilliárd sejtből épül fel. A testben mindegyik sejt önmagában is egy-egy élőlény, hiszen ha egy sejtet kiemelünk a helyéről, az képes lehet megfelelő tápoldatban tovább élni, sőt akár szaporodni is. A sejtek mellett sokmillió további élőlény él

42

szimbiózisban az emberrel. Ilyenek például a bélflórát alkotó baktériumok, amelyek nélkül nem tudnánk megemészteni a táplálékot. Az emberi testben bonyolult önszabályozó mechanizmusok működnek, amelyek optimális szinten tartják a testhőmérsékletet, a vércukorszintet, a testnedvek pH értékét, a sejteken belüli nátrium, kálium, kalcium, foszfor ionkoncentrációt és számos egyéb kulcsparamétert, mert ezek nélkül az ember nem lenne életképes. A szabályozó rendszerek megfelelő működtetése a testünket alkotó sokmilliárd sejt, valamint a szimbiózisban résztvevő mikroorganizmusok hatékony együttműködése útján valósul meg. Az ember életképességéhez azonban nemcsak belső szabályozásokra van szükség, hanem alkalmas külső feltételekre is, ezért az ember a környezetét céltudatosan alakítja, házat épít, ruházatot, fegyvereket, járműveket készít, stb. Lovelock szerint a bioszférában lévő élőlények és a természet önmagában élettelen erőforrásai közötti kölcsönhatások ehhez hasonló önszabályozó és környezetalakító rendszert alkotnak. Más szóval: a bioszférában található élőlény populációk nemcsak passzívan élvezik a Földön az életnek kedvező környezeti feltételeket, hanem azt aktív módon alakítják, sőt a kedvezőnek mutatkozó állapotot – a lehetőségek határain belül – stabilizálják. A Földön az élet mintegy 3 és fél milliárd évvel ezelőtt kezdett kialakulni, és azóta a földi klíma meglepően stabil, annak ellenére, hogy közben a Földet hatalmas környezeti katasztrófák érték. Előfordult, hogy hosszú ideig olyan intenzív kozmikus eredetű ionizáló sugárzás érte a bioszférát, amelyhez hasonlót legfeljebb néhány napra lehetne előidézni, ha az atomhatalmak a nukleáris bombáikat egyszerre felrobbantanák. Máskor a napsugárzás több millió évig 30%-kal volt gyengébb, mint most, és ez akár 50-80 fok hőmérséklet csökkenést okozhatott volna, ámde a Földön az átlagos éves középhőmérséklet alig változott, mivel a csökkenő besugárzást az üvegház effektus felerősödése kompenzálta. Az is előfordult, hogy az „ózonréteg” nemcsak meggyengült, de hosszú időre teljesen megszűnt létezni, mivel a sztratoszférából az összes ózon eltűnt, de a bioszféra ezt is túlélte.

43

A GAIA elmélet szerint a klíma szabályozásában nem a nagytestű álatok és növények, hanem a mikro élőlények, baktériumok, penészgombák, moszatok, kék és zöld algák, korallok játsszák a főszerepet. Bár ezek klímaszabályozó képessége lassú, de nagyon hatékony. Lovelock példaként hozza fel, hogy sokmilliárd elpusztult korall mészkővázából több kilométer magas és több ezer kilométer hosszú tenger alatti zátonyok épültek fel. Ekkora építmények olyan hatalmas terhelést képeznek az óceánok alatti vékony föld-kérgen, hogy képesek befolyásolni a tengeráramlatokat és a lemez-tektonikai folyamatokat, s ezen keresztül a földrengéseket, vulkáni tevékenységeket, sőt még akár a kontinensek vándorlását is. Mikro-élőlények tömegeinek önfeláldozó-önpusztító tevékenysége képes megváltoztatni a mély-tengerek és a magasabb légrétegek közti gázcserét, s ezzel befolyásolni a sztratoszféra metán, halogén, szénhidrogén és ózon tartalmát, ezen keresztül az üvegházhatás, sőt az ultraibolya sugárzás erősségét is. Lovelock szerint is lehetséges, hogy 3 és fél milliárd évvel ezelőtt véletlenül jöttek létre azok a környezeti feltételek, amelyek lehetővé tették az organikus életet. Ámde ami ezután történt, nem lehet véletlen. A világűrben ugyanis a rendszeres szupernóva robbanások miatt a csillagközi és bolygóközi térben lebegő porfelhőkben minden lehetséges kémiai elem tömegesen előfordul, és mivel a csillagok közelében hatalmas intenzitású ionizáló sugárzás van jelen, ezért ezekből folyamatosan képződnek a legkülönfélébb szerves és szervetlen molekulák. Azt is mondhatjuk, hogy a világegyetem folyamatosan ontja magából a szerves élet építőköveit, és ha ezek olyan bolygóra kerülnek, ahol az élethez szükséges klímaviszonyok megvannak, az élet létrejön. Ha pedig az élet létrejön, az élő egyedek olyan komplex rendszert alkotnak, amelyek szabályozni képesek a környezeti feltételeket úgy, hogy az élet hosszabb távon fennmaradjon. Ebben a szabályozási folyamatban jelentős szerepet kap a természetes kiválasztódás, amely újabb meg újabb élőlényfajokat hoz létre, de az is rendszeresen előfordul, hogy a bioszféra stabilitásának megőrzése érdekében egyes élőlények tömegesen elpusztulnak, ahhoz hasonlóan, ahogyan például az emberi szervezet az immunrendszer működése során

44

önmagukat feláldozó fehérvérsejtek tömeges pusztulása árán hárít el egy veszélyes fertőzést. Időnként persze az emberi szervezethez hasonlóan a bioszférában is létrejöhet „rákos daganat”, egy élőlény populáció gátlástalan elszaporodása, amely az önszabályozó mechanizmusok megzavarása révén veszélybe sodorhatja a bioszférát. A bioszféra ilyenkor a veszélyes populáció megsemmisítésére mozgósítja az erőforrásait. A bioszféra „célja” nem az, hogy az emberiséget boldoggá tegye. Az emberiség csupán egyike a bioszférát alkotó számtalan élőlény populációnak, és hasznos tényezője lehet ennek a hatalmas önszabályozó rendszernek, de fennáll az a kockázat is, hogy előbb-utóbb a nemkívánatos rákos daganat szerepét fogja betölteni, és akkor a bioszféra az erőforrásait az emberiség felszámolására fogja irányítani. Mindebből az is következik, hogy amikor természetvédelemről beszélünk, az olyan, mintha egy pincsikutya meg akarna védeni egy elefántot. Pedig jobban tenné, ha arra törekedne, nehogy véletlenül az elefánt talpa alá kerüljön, és nem ingerelné az elefántot például azzal, hogy harapdálja az ormányát. Önhittségünkben ugyanis úgy vélhetjük, hogy kísérletezünk a természettel. Valószínűbb azonban, hogy a természet kísérletezik velünk, és ha a kísérlet eredménye nem megfelelő, az emberiség megszüntetésére kerülhet sor. Mit jelent ez a gyakorlatban? Azt, hogy az ember nem képes elpusztítani a bioszférát, ehhez nincs elég hatalma, eszköze és energiája, ámde önmaga pusztulását azért még előidézheti. A természet erejének illusztrálására elegendő arra gondolni, hogy a 2004. Karácsonykor bekövetkezett Csendes óceáni földrengés és szökőár („tsunami”) akkora energiákat mozgatott meg, amely megfelel több ezer atombomba robbanóerejének. És bár nagyon sok halálos áldozat volt, a bioszféra alig károsodott. A természet számára mindez legfeljebb kisebb szúnyogcsípést jelentett. Másik példaként hozhatjuk fel azt az egyébként tiszteletreméltó szokást, hogy jószívű emberek madáretetőket helyeznek el a szabadban, hogy télen a madarak ne éhezzenek.

45

Érdemes azonban arra is gondolni, hogy amikor a Földön megjelent az első ember, akkor már több száz millió éve röpködtek a levegőben a madarak, és amikor az emberiség végleg kipusztul, a madarak még alighanem további több száz millió év múlva is vidáman csiripelnek majd a fákon. Ha a bioszféra ilyen hatékonyan működik, jogosan vetődik fel a kérdés, hogy a mi bolygónk mennyire tekinthető speciális kivételnek. A GAIA elméletből ugyanis az a következtetés is leszűrhető, hogy az élet az univerzumban számtalan egyéb bolygón is hasonló módon kialakulhat. Ezt a véleményt támasztja alá a fizikai Nobel díjas Leon Ledermann professzor megállapítása is, amely szerint mi most voltaképpen egy átlagosnak mondható galaxis átlagos csillagának átlagos bolygóján élünk, és a világegyetemben még sok milliárd hozzánk hasonló bolygó létezhet. Más szóval: lehetséges-e, hogy az univerzum úgy van kialakítva, hogy abban számtalan helyen törvényszerűen megjelenik az élet, sőt az értelemmel rendelkező élet. A kérdés szorosan összefügg a természet működését meghatározó állandó paraméterek számszerű értékével, amelyek biztosítják, hogy a fizikai, kémiai, biológiai folyamatok mindig ugyanolyan törvényszerűségek szerint működjenek. A természeti állandókat két fő csoportba lehet sorolni: vannak matematikai és vannak fizikai állandók. Matematikai állandóra példa a π szám (3,1415926536…), amely megadja a kör kerületének és átmérőjének viszonyát egy euklideszi típusú térben, vagy például az e szám (2,7182818285…), amely a természetes logaritmus alapszáma. A fizikai állandók nem függetlenek a matematikai állandóktól, azokkal szoros kapcsolatban vannak. Fizikai állandóra példa lehet a fénysebesség, az elektron töltése és tömege, a gravitációs állandó, a Planck féle állandó, a Boltzmann állandó, stb. A fizikai állandók száma jelentős, és kombinálásukkal újabb meg újabb állandókat képezhetünk. Felvethető ezért a kérdés, hogy hány olyan független fizikai állandó létezik amelyeket a többi állandóból nem lehet levezetni. Prof. dr. John C. Baez (University of California) szerint a független fizikai állandók száma 26. Felvethető az a kérdés is, hogy a fizikai állandók öröktől fogva léteznek-e, vagy csak a feltételezett ősrob-

46

banás során alakultak ki, s az is, hogy miért éppen akkorák a fizikai állandók, amekkorák. A kérdés azért fontos, mert bármelyik fizikai állandó csekély mértékű megváltozása megváltoztatná a világ működését, olyannyira, hogy pl. a csillagok nem tudnának sugározni, mert bennük nem működne termonukleáris reakció, vagy az atomok nem tudnának szerves molekulákat alkotni, és ezért nem jöhetett volna létre az élet, sőt esetleg egyáltalán nem létezhetnének atomok, mert az elektronok nem lennének képesek az atommagok körül stabil pályákon keringeni, stb. Hogy a világ éppen olyan, amilyen, az a fizikai állandók precíz összehangolásának következménye. Az egyik legfontosabb természeti állandó, nevezetesen az ún. finomszerkezeti állandó pl. akkora pontossággal van beállítva az éppen optimális értékre, mintha a Holdon elhelyezett egyforintos érme közepébe találnánk puskával a Földről. A természeti állandók pontos összehangolásának következménye az is, hogy a víz +4 C fokos állapotában a legsűrűbb, s ezért a jég nem sülylyed le a víz fenekére, hanem a tetején úszik. Ha nem így lenne, a folyókban, tavakban és tengerekben nem lehetne élet. Valószínűtlen, hogy a természeti állandók pontos összhangja csupán a vak véletlen műve, mert egy ilyen véletlennek kisebb a valószínűsége, mintha valakinek minden héten ötös találata lenne a lottón. Ebből a felismerésből kiindulva több természettudós feltételezi, hogy megalapozott az ún. antropikus elv, amely szerint az univerzum azért ilyen, hogy létezhessen benne értelmes lény, aki megfigyeli. A gyenge antropikus elv szerint több világegyetem keletkezett, ezekben véletlenszerűen alakultak ki a természeti állandók, és mi egy olyan világegyetemben élünk, ahol véletlenül összejöttek a megfelelő paraméter kombinációk, és ezáltal lehetővé vált az életünk. Ez az elgondolás tulajdonképpen egyfajta kozmológiai darwinizmusként is felfogható. Az erős antropikus elv szerint ezzel szemben létezik egy kozmikus intelligencia, amely szándékosan úgy irányította a természeti állandók kialakulását, hogy az élet létrejöhessen. A kérdés ilyen interpretálása azonban már alapvető filozófiai és teológiai kérdésekhez vezet, amelyek nem képezik a jelen könyv témáját.

47

ZÖLD ENERGIÁK A szakembereket és környezetvédőket régóta foglalkoztatja a kérdés, hogyan lehetne üvegház gázok – főleg széndioxid – kibocsátása nélkül nagy mennyiségben, gazdaságosan energiát termelni. Kézenfekvő megoldásnak kínálkozik a természetben meglévő energiák, így a Nap, a szél, a víz, a Föld belső melegének energiáját felhasználni erre a célra. Az optimista jóslatok ellenére azonban az ilyen energiaforrások hasznosítása viszonylag csekély mértékű, és általában költségesebb is a hagyományos energiatermelésekhez viszonyítva. Érdemes ezért alaposabban megvizsgálni a kérdést, hogy melyek azok az akadályok, amelyek késleltetik az ilyen megoldások szélesebb elterjedését. Példa kedvéért tegyük fel, hogy építeni akarunk mondjuk egy szél, egy Nap, vagy egy geotermikus erőművet. Fogadjuk el, hogy bármennyire is „zöld” egy ilyen erőmű, azért mégiscsak termelni fog üvegházgázokat. Ennek oka abban van, hogy bármilyen erőművet építünk, biztosak lehetünk, hogy az nem fog örökké tartani, és az életciklusa során a következő szakaszokra kell számítani: Fel kell építeni az erőművet, vagyis ki kell ásni az alapokat, le kell gyártani a szükséges cementet, betonvasat, acél, színesfém, és műanyag alkatrészeket, stb. Ezek előállítása gyártási (kohászati, vegyipari, stb.) műveleteket igényel, majd mindezt a helyszínre kell szállítani, pl. vasúton, vagy teherautókkal, majd össze kell szerelni, és ki kell építeni az országos villamos hálózattal a távvezetékes kapcsolatot, majd az erőművet üzembe kell helyezni. Mindez azt jelenti, hogy egy erőmű puszta létesítése, mielőtt még energiát termelne, megváltoztatja az ökológiai környezetet és szükségszerűen üvegház gázok kibocsátással jár. Működtetni kell az erőművet. Ennek során az erőmű nem, vagy csak alig termel üvegház gázokat, mindaddig, amíg hibátlanul mű48

ködik. Csakhogy az ördög nem alszik. Ami ugyanis elromolhat, az általában el is romlik. A működtetés során tehát gondoskodni kell a berendezések rendszeres karbantartásáról, javításáról, működésének ellenőrzéséről. Ha pl. szélerőművünk van, a gépalkatrészek elkopnak, időnként el fog törni egy csapágy, vagy egy erős szélvihar letöri az egyik propeller szárnyat, stb. A javításokhoz a pótalkatrészeket le kell gyártani, helyszínre kell szállítani, stb. Ha napelemekkel borítunk be nagy felületet, akkor az időjárási körülmények, vagy a cellák természetes öregedése miatt a meghibásodott elemeket időnként ki kell cserélni. Gondoskodni kell a keletkezett veszélyes elektronikus hulladék ártalmatlanításáról, és ezek helyett újakat kell gyártani, ami ugyancsak környezetterhelést okoz. Ha pedig pl. meleg vizet szivattyúzunk fel a mélyebb földrétegekből, akkor az abban lévő fémsók és egyéb vegyületek tönkre fogják tenni a csővezetékeinket, amelyek előbb-utóbb vagy kilukadnak, vagy eltömődnek. Ráadásul valahogyan vissza is kell pumpálni a föld alá a kitermelt termálvizet, ha nem akarunk kémiai és radioaktív szennyezést juttatni a felszíni talajrétegekbe, stb. Egyetlen erőmű sem örökéletű. Előbb-utóbb – általában néhány évtizeden belül – be fogja fejezni a pályafutását, és akkor majd az egészet le kell bontani, helyre kell állítani a természet eredeti állapotát, és valahogyan meg kell szabadulni a bontás során keletkező veszélyes hulladékoktól. Ez is okozni fog – többek között – üvegházgáz termelődést. Ha mindezt végig gondoljuk, megpróbálhatjuk kiszámítani, hogy egy erőmű teljes élettartama alatt összesen milyen mennyiségű (hány kilowatt-óra vagy megawatt-óra) villamos energiát fog előállítani. Naperőművek esetén pl. fel kell mérni, hogy mennyi lehetett a hasznos napsütéses órák száma, és a Nap tényleg olyankor sütött-e, amikor szükség volt sok energiára, stb. Ezek után el kell osztani a teljes életciklus során okozott összes környezet-terhelést, illetve üvegházgáz kibocsátást az összes megtermelt hasznos energia mennyiségével, és akkor megkapjuk, hogy egységnyi villamos energiához mennyi üvegház és mennyi egyéb környezetterhelés tartozik.

49

Ebbe a kalkulációba természetesen azt is bele kell számítani, hogy az illető erőmű típus hogyan befolyásolja a teljes villamos hálózat működésének stabilitását, pl. tényleg olyankor termel-e áramot, amikor a legnagyobb a fogyasztás, és ha nem, milyen további műszaki intézkedések szükségesek a hálózat stabil működése érdekében, az energia esetleges átmeneti tárolására, stb. Ha alapos elemzéseket végzünk a különféle erőmű típusokra, kiderül, hogy a zöldnek hitt energia már nem is annyira zöld. Valódi zöld energia csak a fantáziában létezik, a valóságban nem. Legfeljebb arról beszélhetünk, hogy egyik vagy másik erőmű típus természetkárosító hatása kisebb vagy nagyobb. A világon ma kiváló tudósok, közöttük Nobel díjasok keresik az optimális megoldást, egyelőre mérsékelt eredménnyel. A „reményfutamok” között szerepel nukleáris fúziós energiatermelés, tóriummal működő atomerőművek, napenergiával hajtott járművek, magas hatásfokú villamos energiatárolók, stb. Nem valószínű azonban, hogy valaha is rendelkezésre fog állni olyan energiaforrás, amely semmilyen tekintetben egyáltalán nem terheli a környezetet. A műszaki megoldás keresése mellett ezért egyre sürgetőbb az emberiség energia felhasználásának visszafogása, mérséklése. Ezt azonban csak kevésbé pazarló, igénytelenebb, mondhatni puritánabb emberi magatartással lehetne elérni. Ha sorba állítjuk a jelenleg ismert erőmű típusokat, a legrosszabb megoldás kétségtelenül a hagyományos széntüzelésű hőerőmű. Egy ezer megawatt teljesítményű ilyen erőmű eléget évenként átlagosan 3,5 millió tonna szenet, és a szabadba kibocsát mintegy 11 millió tonna széndioxidot, 3 millió tonna hamut, 500 ezer tonna gipszet, 30 ezer tonna salakot, 16 ezer tonna kéndioxidot, ezer tonna port, sőt még kb. 5-6 tonna urániumot is, és ezzel még a radioaktív szennyezések szempontjából is veszélyesebb, mint egy atomerőmű. Ha sikerülne kivonni a felhasznált több millió tonna szén uránium tartalmát és a szenet visszatöltenénk a föld mélyére, ahonnan kibányásztuk, akkor az így kinyert urániumból egy atomreaktorban csaknem annyi energiát lehetne termelni, amenyit a szénerőmű termel.

50

Nem túl kedvező a helyzet a szénhidrogén (olaj, gáz) üzemű erőművek esetén sem. Bár ezek salakot és urániumot nem bocsátanak ki, azonban jelentős a szerepük a széndioxid kibocsátásban. Azt is érdemes tekintetbe venni, hogy a szénhidrogének értékes vegyipari nyersanyagok, többek között műanyagok, gyógyszerek, műtrágyák, stb. gyártásához, ezért az elégetésük voltaképpen a fogyatkozó nyersanyag készletek felelőtlen pazarlásaként is felfogható. Mivel a világ villamos energia termelése túlnyomórészt fosszilis energiahordozókra (szén, szénhidrogén) épül, ezért az elektromos áram termelése okozza az összes széndioxid kibocsátás több mint 36%-át (ld. New Scientist, 2005. szeptember 3. szám). Nemzetközi statisztikai adatok szerint a világon jelenleg az összes megtermelt és felhasznált energia forrása az alábbi megoszlást mutatja: Olaj kb. 36 % Szén kb. 23 % Földgáz kb. 21 % Biomassza kb. 11 % Nukleáris kb. 7 % Vízi és szélerőmű kb. 2 % Igen jelentős környezetterhelést jelent a motorizáció, vagyis a belső égésű motorokkal meghajtott közúti járművek számának rohamos növekedése is, olyannyira, hogy a környezet és természet károsító tényezők között az autózás jelenti az egyik legnagyobb kockázatot. A belső égésű motorokban ugyanis magas hőfokon és nyomáson lép kémiai reakcióba a szénhidrogén (benzin, diesel olaj, PB gáz, stb.) üzemanyagot alkotó szén és hidrogén, valamint a levegőben lévő oxigén és nitrogén, és ezért nagy mennyiségben keletkezik legalább három üvegházhatású vegyület, mégpedig a széndioxid, a vízgőz, valamint a különféle nitrogénoxidok. A Földön már ma is több mint félmilliárd gépkocsi közlekedik. Ezek elégetnek naponta több mint 2 millió tonna üzemanyagot, másodpercenként legalább 25.000 litert. Leselejteznek évenként több mint 30 millió tönkrement gépkocsit, nagyjából minden másodpercben egyet, és a szemétbe kerül még másodpercenként 5-6 akkumulátor és 10-12 gumiabroncs is. 51

Ha ezen kívül azt is számításba vesszük, hogy a gépjármű közlekedés milyen járulékos háttéripart és infrastruktúrát igényel (autópálya építés, üzemanyagtöltő állomások, olajbányászat és finomítás, stb.), akkor nem túlzás azt állítani, hogy ma a teljes környezetterhelés nagyobbik felét éppen a közúti közlekedés jelenti. Az üvegház gázok kibocsátása mellett a gépjárművek okozzák a nagyvárosokban a talaj-közeli levegőszennyezés legnagyobb részét is, és ebben számos veszélyes komponens található, pl. szénmonoxid, szénhidrogén gőzök, nitrogénoxidok, ólomvegyületek, kéndioxid, klór és fluor vegyületek, ammónia, továbbá szilárd lebegő részecskék. Ugyanakkor a levegőszennyezés mellett a gépkocsi forgalom jelenti a városi zajterhelés legnagyobb részét is. A közlekedéssel és az energia termeléssel kapcsolatos károk mérséklése érdekében komoly erőfeszítések folynak olyan használati eszközök megvalósítására, amelyek kevesebb üzemanyag és/vagy villamos energia felhasználással nyújtják ugyanazt a szolgáltatást. Nagyon fontos szerepe van ebben az alacsony üzemanyag fogyasztású gépkocsik kifejlesztésének. Jelentős energia megtakarítást jelenthet az iparban és a háztartásban alkalmazott elektromos és elektronikus eszközök teljesítmény igényének csökkentése is, pl. energia takarékos izzók, LCD képernyős TV készülékek és számítógépek alkalmazása, jobb hatásfokú fűtéstechnika, épületek fokozottabb hőszigetelése, stb. Ami a széndioxidot nem képező energiatermelési eljárásokat illeti, ezen a téren elsősorban a Nap, a szél és a vízi energia fokozott hasznosítása jöhetne szóba. Ezek különleges előnye, hogy olyan energetikai folyamatokat csapolnak meg, amelyek energiája egyébként is magától hővé alakult volna át, így gyakorlatilag még többlet hőtermelést sem okoznak. Sajnos a Nap és szél erőművek hátránya, hogy csak olyankor termelnek energiát, amikor süt a Nap vagy fúj a szél, és ezért a megtermelt energiát valahogyan tárolni kellene, hogy akkor lehessen felhasználni, amikor szükséges. A keletkező hatalmas mennyiségű villamos energia tárolására azonban ma még csak olyan technológiai megoldások állnak rendelkezésre, amelyek nagyon költségesek és/vagy környezetkárosítók és/vagy fokozottan baleset veszélyesek.

52

A jelenleg rendelkezésre álló műszaki-technológiai lehetőségek mellett a széndioxidmentes energiatermelés két leghatékonyabb megoldása a vízi energia és a nukleáris energia. Ezek közül is főleg az utóbbi, mert ebből lehet kivenni a nagyobb teljesítményt. Mindkettő rendelkezik azonban olyan hátrányokkal, amelyek miatt alkalmazásuk a környezetvédő mozgalmak élénk tiltakozásába ütközik. A közlekedésben ígéretes kezdeményezésnek látszik a növényi eredetű „bio-üzemanyagok” (bio-diesel, bio-etanol) alkalmazása is. Ámde ez is legfeljebb csak enyhítheti a problémát, de teljesen meg nem oldhatja. További lehetőség hidrogén hajtású járművek alkalmazása. Itt azonban figyelembe kell venni, hogy a hidrogén csupán energiahordozó, amelyet valamilyen más energia felhasználásával mesterségesen kell előállítani. Az üvegház-gázok mérséklésére irányuló megoldásokat a következő fejezetekben részletezzük. Ennek keretében a következő témákról lesz szó: maghasadásos atomerőművek vízerőművek szélerőművek Nap erőművek geotermikus erőművek bio és hidrogén üzemanyagok

53

ATOMENERGIA Mint említettük, üvegház gáz kibocsátást nem okozó energiatermelésre a jelenleg ismert egyik leghatékonyabb megoldás a nukleáris energia, amelynek azonban olyan vélt vagy valóságos hátrányai vannak, amelyek miatt az alkalmazása a környezetvédő mozgalmak élénk tiltakozásába ütközik. Az egyik ellenvetés szerint az ilyen erőművek balesetveszélyesek és nagy egészségi kockázattal járnak. Ámde a tapasztalat szerint a megtermelt megawatt-órákra vetített fajlagos baleseti gyakoriság itt lényegesen alacsonyabb, mint a fosszilis tüzelőanyaggal működő hagyományos erőműveknél, sőt alacsonyabb a kémiai és radioaktív szennyezők miatt kialakuló daganatos, érrendszeri és légzőszervi egészségi ártalmak gyakorisága is. Összehasonlításul érdemes arra gondolni, hogy a világon egyetlen hónap alatt több ember hal meg közlekedési balesetben, mint amennyi az összes eddigi atomerőmű baleset áldozatainak száma. Azt is érdemes figyelembe venni, hogy a hagyományos széntüzelésű erőművek közelében – a szénben található radioaktív izotópok miatt – az emberek általában nagyobb sugárterhelésnek vannak kitéve, mint azok, akik atomerőműben dolgoznak, pedig ez utóbbiak veszélyességi pótlékot kapnak, sőt munkaidő és nyugdíj korkedvezményeket élveznek. A nukleáris energia természetes energia, nem az ember találta fel. A Nap például attól képes sugározni, mert benne nukleáris fúziós reakció zajlik. A Föld belseje pedig azért forró, mert benne termonukleáris folyamatok termelik a hőt. Voltaképpen ez a világegyetemben az egyetlen igazi elsődleges, „primer” energia, amelyből közvetve minden egyéb energia származik. Természetes eredetű termonukleáris folyamatok a Földön még a talajszint közelében sem ritkák. Az afrikai Gabon államban pl. több olyan természetes földalatti atomreaktor működik, amelyek mintegy 2 millió évvel ezelőtt jöttek létre, 54

amikor az urániumban az U-235 izotóp aránya még 3% körül mozgott, a jelenlegi átlagosan 0,7%-kal szemben, és ezért a lassú termonukleáris folyamat magától be tudott indulni és jelenleg is zajlik. A Földön ősidők óta ki vagyunk téve ionizáló sugárzásoknak. Nem csak a Földből felszivárgó radioaktív radon gázt szívjuk nap mint nap a tüdőnkbe, de a Napból és a világűrből érkező ionizáló sugarak is minden másodpercben tömegesen hatolnak keresztül a testünkön. Ionizáló sugárzások nélkül nem alakulhatott volna ki élet a Földön. Az ilyen sugárzások ugyanakkor szerepet játszanak többféle egészségi ártalomban, többek között rosszindulatú daganatok képződésében. A daganatos betegségek szempontjából azonban nem ez a legjelentősebb kockázati tényező, hanem sokkal inkább a különféle nem radioaktív kémiai vegyületek. Érdemes megemlíteni, hogy a legutóbbi világháborúban a tokiói szőnyegbombázás több halálos áldozatot követelt, mint a hirosimai és nagaszaki atomtámadás együttvéve és a robbanó és gyújtó bombák működése során keletkező rákkeltő vegyületek is a túlélőkben legalább annyi daganatos betegséget okoztak, mint az atomtámadások. Az ionizáló sugárzásoknak nemcsak káros hatásuk van. Ilyen besugárzásra is szükségünk van ahhoz, hogy egészségesek legyünk és tovább éljünk. Ma már számos adat bizonyítja, hogy nemcsak a magas, hanem a túlzottan alacsony besugárzási szint miatt is jelentősen megnövekedhet a daganatos betegségek gyakorisága, vagyis ebben is van optimális középút. Az emberi szervezetben állandóan képződnek degenerált, „selejtes” sejtek, amelyekből daganatok alakulhatnak ki. A mérsékelt ionizáló besugárzás főleg az ilyen sejteket pusztítja, miközben az egészséges sejteket viszonylag megkíméli. Az elpusztított sejtek bomlástermékei egyúttal stimulálják és ezzel mintegy „edzésben tartják” az immunrendszert. Régebben a radioaktivitás pozitív hatása is közismert volt. Néhány évtizede számos termálfürdő hirdette, hogy radioaktív gyógyvize jó hatású a mozgásszervi betegségekre és az emésztőszervi panaszok enyhítésére. A termálvizek és a mélyfúrású kutakból nyert ásványvizek jelenleg is számottevő mennyiségben tartalmaznak radioaktív izotópokat, bár ezt ma már nem illendő reklámozni, aminek oka egyrészt a hidegháborús időszak propagandája, amelyben a nukleáris eredetű sugárzások veszé-

55

lyességét irreális mértékben eltúlozták, valamint a csernobili baleset, amelynek hatása szinte sokkolta a közvéleményt. Ami az atomreaktorok működési elvét illeti, ezek felépítése sok tekintetben hasonló a hagyományos hőerőművekhez. A reaktorban az uránium atommagok hasadása során keletkező hővel valamilyen folyékony közeg (ún. hűtőközeg) közvetítésével kazánt fűtenek, és magas hőmérsékletű, nagy nyomású gőzt állítanak elő, amely turbinát, ez utóbbi pedig generátort hajt meg, amely villamos energiát termel. A turbinán áthaladó gőz lehűl, és a nyomása lecsökken, és ekkor egy ún. kondenzátorba jut, ahol visszaalakul folyékony vízzé, majd ismét visszajut a kazánba, ahol megint csak gőz lesz belőle, és ezzel a körfolyamat zárul. Szemben a szén, olaj, gáz, hulladék, stb. fűtésű erőművekkel, amelyekben hatalmas mennyiségű fűtőanyagot kell eltüzelni, az atomerőmű üzemanyag szükséglete nagyon kicsi. Egyetlen aszpirin tabletta méretű uránium darabban nagyjából annyi kitermelhető energia lapul, amely fedezi egy átlagos méretű lakás egész éves villamos energia szükségletét. Ez teszi lehetővé, hogy viszonylag kevés üzemanyaggal hatalmas mennyiségű villamos energiát lehessen gazdaságosan megtermelni. A kezdeti heves tiltakozások ellenére a környezetvédő mozgalmak álláspontja is változóban van. Lassan ugyanis rá kell jönni arra, hogy nem az a kérdés, hogy szabad-e atomenergiát használni, hanem sokkal inkább az, hogy ha meg akarjuk fékezni az egyre aggasztóbb klímaváltozást, akkor megengedheti-e magának az emberiség azt a luxust, hogy lemond az atomenergiában rejlő lehetőségről. A 20. században ugyanis – mindössze egy évszázad alatt – az emberiség energia fogyasztása 20-szorosára nőtt, és abban is biztosak lehetünk, hogy az energiaigény a jövőben még tovább növekszik, aminek oka az emberiség létszámának növekedése, és az, hogy a kevésbé fejlett országok is igyekeznek felzárkózni a nyugati társadalmak életszínvonalához.

56

Új energiatermelési megoldások kifejlesztése több évtizedet igényel. Így azután belátható időn belül – két-három évtizedes távlatban – nem vehető számításba semmiféle olyan műszaki megoldás, amelyet ma még nem ismerünk. A problémákat tehát itt és most olyan módszerekkel lehet és kell megoldani, amelyek működési elvét már ismerjük. Bár sok környezetvédő még ma is potenciális atombombának tekinti az atomerőműveket, ámde egyre többen gondolják úgy, hogy a globális felmelegedés ellen elsősorban az atomenergia alkalmazása segíthet, hiszen nyilvánvaló, hogy a klímaváltozásért felelős vegyületek túlnyomó része a szénerőművekből jut a légkörbe. Itt érdemes megemlíteni, hogy a Gaia-elmélet kidolgozója, James Lovelock is határozottan kiállt az atomenergia békés felhasználása mellett, és az álláspontját támogatta Hugh Montefiore, a Friends of the Earth környezetvédő szervezet egyik vezetője is, sőt Patrick Moore, a Greenpeace mozgalom egyik alapítója is csatlakozott az atomenergia pártiakhoz. Az persze nem kétséges, hogy időnként az atomerőművekben is fordulnak elő balesetek, és ezek mindig nagy szenzációt keltenek. Ha azonban összevetjük az ilyen balesetek áldozatainak számát az egyéb energia termeléshez kapcsolódó balesetekkel, megállapíthatjuk, hogy az atomerőművek a legbiztonságosabb erőmű típusok közé sorolhatók. Jelenleg a világ összes energia termelésének kb. 7%-a, villamos energia termelésének pedig csaknem 16%-a származik atomenergiából. Az Amerikai Egyesült Államok, Franciaország és Japán adja a világ nukleáris energiájának 57%-át. Ez utóbbi ország azért figyelemre méltó, mert a japánok tapasztalták meg az atomenergia pusztító hatását, de mégis az elsők között ismerték fel, hogy ez az az energiaféleség, amely lehetővé teszi még nagyobb katasztrófák megelőzését. Az is figyelemre méltó, hogy bár az Egyesült Államok termeli a legtöbb atomenergiát, ez „csupán” az összes villamos energia fogyasztásának mintegy 20%-át fedezi. Franciaországban viszont a teljes villamos energia termelés 80%-át atomerőművek biztosítják. Az Európai Unió államaiban a villamos energia termelés 30%-át képezi a nukleáris energia, de az egyes EU országok közötti különbségek jelentősek, pl. Ausztriában és Írországban nincsenek működő atomerőművek.

57

Magyarországon a villamos energia termelés kb. 40%-át adja a Paksi Atomerőmű, és főleg ez teszi lehetővé, hogy a széndioxid kibocsátásunk az előírt színt alatt marad. Ez gazdaságilag is előnyös, mert a felesleges kontingens a nemzetközi forgalomban értékesíthető. Érdemes megemlíteni a finnországi atomenergia programot is. A finn energiatermelésben az atomenergia az 1980-as évek eleje óta játszik fontos szerepet, és ma már az összes villamos energia 27 %-át atomerőművekben állítják elő. Ennek köszönhető a villamos energia alacsony ára, és a villamosenergia-termelésből fakadó széndioxid-kibocsátás alacsony szintje. A finn Nemzeti Éghajlat-stratégiát a kormány 2001-ben fogadta el, és ebben meghatározták azokat az intézkedéseket, hogy Finnország meg tudjon felelni a Kiotói Egyezményben előírt üvegházgáz-kibocsátási határértékeknek. Ennek érdekében úgy döntöttek, hogy jelentősen korlátozni kell a szén használatát, és a kieső kapacitásokat földgáz és atomenergia használatával kell pótolni. Az atomenergia belépése miatt nemcsak a széndioxid kibocsátás csökkent, de észrevehetően kevesebb lett a levegőbe kibocsátott kén-dioxid és nitrogén-oxidok mennyisége is. Érdemes megemlíteni, hogy a fix helyre telepített nukleáris erőművek mellett sok hadsereg és néhány polgári célú jégtörő hajó is alkalmaz nukleáris meghajtást. Ami a nukleáris erőművek biztonságát illeti, ezen a téren is jelentős a haladás. A legújabb erőműtípusoknál a környezeti kibocsátással járó üzemzavarok valószínűségét és az esetleg kibocsátott aktivitás mennyiségét rendkívül kis értékre sikerült leszorítani, olyannyira, hogy az ebből származó veszély kockázata nagyságrendekkel kisebb más ipari ártalmak kockázatánál. Problémát jelent viszont a radioaktív hulladékok elhelyezése. Az atomerőművekben kétféle ilyen hulladék keletkezik. Az egyik az üzemeltetéssel járó kis és közepes aktivitású szilárd és folyékony hulladék, míg a másik fajta hulladékot a használt, de még hosszú ideig sugárzó kiégett fűtőelemek képezik. A kis és közepes aktivitású hulladékok biztonságos végső elhelyezését már több országban a gyakorlatban jól megoldották. A nagy aktivitású hulladékokat is erre alkalmas geológiai formációkban néhány száz méter-

58

rel a föld alatt jól el lehet szigetelni a környezettől. Ilyen létesítményt már helyeztek üzembe az USA-ban. Az minden esetre kétségtelen, hogy ezen a téren még további jelentős fejlesztések várhatók. Nem szabad elfelejteni, hogy a föld mélyén jelentős mennyiségű természetes eredetű radioaktív anyag található akkor is, ha nem temetünk el semmit. Ezen alapul az az elképzelés, amely szerint csak annyi aktivitású hulladékot temessünk a földkéregbe, amennyit onnan az ércekkel kitermeltünk, és akkor nem lépjük túl a természetes háttérsugárzás szintjét. Van azonban egy további probléma a nukleáris erőművekkel kapcsolatban. Ugyanis nemcsak a szén, kőolaj és földgáz készleteink végesek, de a Föld uránium kincse is korlátozott, ez is el fog fogyni előbb-utóbb. Lehetséges megoldásként kínálkozik a nukleáris fűtőanyag megtöbbszörözése szaporító reaktorok segítségével. Másik lehetőség atommag hasadásos erőművek helyett fúziós erőművek alkalmazása. Ennek lényege, hogy különféle hidrogén izotópok (deutérium, tricium) atommagjainak egyesítésével hélium atommagokat hozunk létre és ennek során hasonló módon termeljük az energiát, ahogyan az évmilliárdok óta a Nap belsejében történik. E technológiának több változata van. Van ugyanakkor számtalan olyan műszaki probléma, amelyek megoldása még évtizedeket vehet igénybe. Rövidebb távlatban talán ígéretesebb lehet ennél a Carlo Rubbia Nobel díjas fizikus által javasolt megoldás. Rubbia szerint uránium helyett tóriumot kellene használni maghasadásos fűtőanyagként. Neutron besugárzás hatására ugyanis a tórium 233 tömegszámú uránium izótóppá alakul át, amely már alkalmas atomreaktor működtetésére. Maga az atomreaktor pedig folyamatosan termeli a szükséges neutron sugárzást. Rubbia elképzelése szerint mélyen a föld alatt egymás mellé kellene telepíteni tóriumos blokkokat, és a sor elején elhelyezni egy kisebb teljesítményű uránium blokkot. Kezdetben ez termelné az energiát, majd az általa kibocsátott neutron sugárzás hatására a szomszédos tórium blokk lassan aktivizálódna, és a folyamat így haladna tovább a sor végéig. Egy ilyen erőmű akár száz évig is biztonságosan működhetne, és az üzemidejének befejezésekor nem kellene foglalkozni a hulladékok eltemetésével sem, az egészet egyszerűen ott kellene hagyni a föld alatt.

59

Bár egy ilyen technológia kifejlesztése is évtizedeket vehet igénybe, a megoldás bíztatónak látszik, és esetleg gyorsabban válhat iparilag alkalmazhatóvá, mint a hidrogén fúziós megoldás. Az mindenesetre kétségtelen, hogy nukleáris energia alkalmazása nélkül nehezen képzelhető el a 21. században az emberi civilizáció további fejlődése és ezzel egy időben a klímaváltozás megfékezése is.

60

VÍZENERGIA A nukleáris erőművek mellett az üvegház-gázokat ki nem bocsátó viszonylag tiszta és hatékony energiatermelési lehetőség a vízenergia, vagyis vizek mozgási és potenciális energiájának hasznosítása, villamos energiává alakítása. Vízenergia nyerhető elsősorban folyók duzzasztásával, valamint tengerpartokon, az árapály-dagály során fellépő szintingadozások felhasználásával. Bár egy vízerőmű felépítése és üzembe helyezése a közvetlen környezetében megváltoztatja az ökológiai rendszert, azonban ilyen helyeken általában kialakul egy másfajta ökológiai egyensúly, amely képes normálisan beleilleszkedni a természet rendjébe. Amikor a folyóvíz energiáját hasznosítjuk, közvetve a Napból származó energiát csapoljuk meg. A folyókban haladó víz ugyanis része a víz globális körforgásának, amelyet a Nap működtet, oly módon, hogy a felszíni vizek párologtatásával táplálja azokat a felhőket, amelyekből eső formájában jut a víz a vízgyűjtő területekre, ahonnan a folyók erednek. Amikor pedig a tengerek árapály-dagály szintmozgását hasznosítjuk, akkor – közvetve – a víztömegeket megmozgató Hold gravitációs erejét hasznosítjuk. E hatalmas energiájú folyamatoknak persze csak csekély hányadát tudjuk a gyakorlatban villamos energia termelésére felhasználni, de még ez is óriási energiatermelési lehetőséget nyújt. A víz energiáját az emberiség ősidők óta hasznosítja. A legrégebbi ismert vízkerék Mezopotámiából származik, és nagyjából i.e. 1200 körül készülhetett. Az ókori Kínában és Egyiptomban is használtak már vízkerekeket öntözésre és ivóvíz továbbítására. A Római Birodalomban pedig vízimalmokat használtak gabonaőrlésre, sőt voltak hajókra épített úszó vízimalmok is. Vízkerekek energiáját használták még fűrészmalmokban és kovácsműhelyekben is, és sok helyen vízenergiával szivattyúzták ki a bányákból a vizet. 61

A 19. század első felében, nagyjából a 30-as évektől kezdve a vízkerekek helyett megjelentek az első igazi vízturbinák, amelyek képesek voltak a nagy esésű és nagy vízhozamú folyók energiáját hasznosítani. Az 1860-as években azután Werner von Siemens vízturbinával hajtott villamos generátort épített, amellyel elektromos energiát lehetett termelni, 1896-ban pedig Thomas Alva Edison és Nicola Tesla közreműködésével megépült a Niagara Vízesésnél a világ első váltóáramú villamos vízerőműve. A hagyományos vízkerekek két alapváltozata az alulcsapó és a felülcsapó megoldás, de létezik ezek kombinációja is, az ún. derékba csapó vízkerék, és van még ún. merülő vízkerék is. Egy modern felülcsapó vízkerék teljesítménye több 10 kilowatt lehet, és a hatásfoka elérheti a 80%-ot, ami megfelel a legkorszerűbb vízturbinák hatásfokának. A felülcsapó megoldás főleg a víz helyzeti energiáját használja fel, de ehhez hozzáadódik a víz mozgási energiája is. A magas hatásfokhoz szükséges legalább 4–8 méteres vízszint különbség azonban általában csak a folyó duzzasztásával érhető el, amely jelentős beruházást igényel, ráadásul ki kell építeni olyan megkerülő csatornát is, amely áradások idején elvezeti a fölösleges vizet. Az alulcsapó vízkerék teljesítménye és hatásfoka kisebb, de kevesebb beruházást igényel, és a telepítése is egyszerűbb. Ennél a szokásos vízszint különbség legfeljebb 1–2 méter. Az ilyen megoldás teljesítménye általában néhány kilowatt, hatásfoka pedig legfeljebb 25-30%, ami azonban korszerű lapátformával és a mederben kialakított vízterelőkkel akár 60-70%-ig javítható. Az alulcsapó megoldás extrém változata a merülő vízkerék, amelynél gyakorlatilag egyáltalán nincs vízszint különbség, és a vízkereket csupán az áramló víz mozgási energiája működteti.

62

Ilyen megoldásokat már az ókorban is használtak a világ nagy folyóin, mint amilyenek a Tigris, az Eufrátesz, vagy a Nílus. Van a merülő vízkeréknek egy különleges változata is, ez pedig a hajómalom, vagyis a hajóra szerelt úszó vízkerék, amely könnyen áttelepíthető, és a működése független a folyó pillanatnyi vízszintjétől, vagyis áradás idején is működőképes. Magyarországon a Dunán egészen a 19. század végéig használtak hajómalmokat. Figyelemre méltó hagyományos megoldás még az árapály-dagály malom, amely azt az energiát hasznosítja, amellyel a Hold a Föld körüli mozgása során a tömegvonzásával a felszíni vizek szintváltozását előidézi. Ezt az energiaforrást már több száz évvel ezelőtt is felhasználták. Ehhez olyan mesterséges vagy természetes öblöket alakítottak ki, amelyeket csupán keskeny csatorna kötött össze a tengerrel, és ebbe a csatornába telepítették a vízkerekeket, amelyek forgása azonban naponta négyszer irányt váltott. Ilyen malmokat építettek például Nagy-Britanniában és Észak-Amerikában az 1700-1800-as években. Az angliai Suffolk városban például a mai napig látható egy ilyen műemlék jellegű – de még működőképes – vízimalom. A modern vízerőművek turbináit akár úgy is tekinthetjük, mint amelyek a felülcsapó vízimalom modern továbbfejlesztései. Mindegyik megoldási változat jelentős mérnöki alkotó munka eredménye. Néhány fontosabb vízturbina megoldás tulajdonságait az alábbiakban foglaljuk röviden össze. Az Francis turbina alapötletét még 1826-ban dolgozta ki Benoit Fourneyron, majd 1848-ban ezt James B. Francis továbbfejlesztette, és ezzel sikerült nagyteljesítményű, 80% körüli hatásfokú turbinát előállítani. Ennél a turbinánál a víz a turbina kerületénél lép be érintőlegesen, majd a speciális lapátkialakításoknak köszönhetően többszöri irányváltoztatás során leadja az energiáját, és a turbina tengelyének irányában lefelé lép ki a berendezésből. Ez ma a világon az egyik legjobban elterjedt megoldás, mivel közepesnek mondható vízhozam és 10-12 méter közötti esési magasság mellett gazdaságosan alkalmazható. Kis esésmagassághoz ennél alkalmasabb a Kaplan turbina, amelyet Victor Kaplan dolgozott ki 1913-ban, és amellyel akár 90% hatásfok is elérhető.

63

Ennél a megoldásnál egy csigaház kialakítású csövön oldal irányból belépő víz az energiáját felülről lefelé haladva egy hajócsavarhoz hasonló, függőleges tengelyű, állítható lapátszögű propellernek adja át, amely körül állítható álló terelőlapátok helyezkednek el. Van a Kaplan turbinának egyszerűbb változata is, a fix lapátszögű propellerturbina. Ezt főleg kis esésű és kis vízhozamú folyókban alkalmazzák. Fontos turbina típus még a Pelton turbina, amelyet nagy esési magasság, de kis vízhozam esetén lehet gazdaságosan alkalmazni. Ezt Lester Allan Pelton dolgozta ki és szabadalmaztatta Amerikában. Első példányát 1887-ben helyezték üzembe Sierra Nevada-ban. Ezt követően Pelton San Francisco-ban gyárat alapított, ahol sorozatban kezdték gyártani ezt a turbina típust. Érdemes megemlíteni, hogy a vízturbinák fejlődéséhez egy magyar akadémikus professzor, Bánki Donát (1859-1922), a karburátor társfeltalálója is hozzájárult. Mivel azonban hasonló megoldásokat nagyjából egy időben mások is kidolgoztak, erre a fajta turbinára a nemzetközi szakirodalomban gyakran Bánki–Michell–Crossflow–Ossberger turbina megnevezéssel hivatkoznak. A folyami vízerőművek mellett a víz energiájának másik fontos hasznosítási módját képezik a tengerparton létesíthető apály-dagály erőművek, valamint a tengeráramlat erőművek. A tengeráramlat erőmű konstrukciója hasonlít a szélerőművekhez. Ámde mivel a víz több mint 700-szor sűrűbb, mint a levegő, ezért az ilyen erőmű sokkal nagyobb teljesítménnyel és sokkal jobb hatásfokkal képes működni. A teljesítményük

64

megawatt nagyságrendű, és csoportos elhelyezéssel nagyon nagy teljesítményű erőmű blokkok is kialakíthatók. Még az 1950-es években merült fel az Egyesült Államokban az a probléma, hogy az egyre bővülő kapacitású villamos erőművek éjszaka nem tudták annyira visszafogni a termelésüket, mint amennyire a fogyasztás csökkent, ezért az éjjel termelt villamos energia jelentős része elveszett. Ilyen problémára találták ki a szivattyúturbinás energiatárolást. Ennek lényege, hogy a nappal turbinaként működő vízerőmű éjszaka szivattyúként működik és a villamos hálózatról felvett felesleges energiával vizet szivattyúz fel egy alacsonyabb vízvételi helyről egy magasabb helyen kiépített tározóba, nappal pedig turbinaként áramot termel. Ez természetesen azt is jelenti, hogy a turbinával nappal meghajtott villamos generátor éjjel villanymotorként működik. Később az ilyen megoldások világszerte elterjedtek. Érdemes megemlíteni, hogy a szivattyúturbinás megoldáshoz hasonló műszaki konstrukciókat használnak a tengerpart menti apály-dagály erőművekben is. A különféle típusú vízerőművek alkalmazásának előnye, hogy mivel nincs széndioxid kibocsátás, ezért kímélik a környezetet és nem erősítik az üvegházat, hatékony árvízvédelmet tesznek lehetővé, továbbá, hogy mivel a folyami turbinák védelmében az erőmű előtt a folyóból a hulladékokat el kell távolítani, ezzel csökken a folyók szennyeződése. A vízerőművek alkalmazásának hátránya azonban, hogy átalakítják az ökológiai környezetet, akadályozzák a halak természetes vándorlását, és a duzzasztás során az áramlás lelassulása miatt csökkenhet a víz oxigén tartalma. Mindezek ellenére, becslések szerint, egy 1000 Megawatt teljesítményű folyami vízerőmű létesítése nagyjából akkora ökológiai változást okozhat a környezetben, mint egy 5-6 km hosszúságú autópálya szakasz megépítése, azzal az eltéréssel, hogy egy ilyen létesítmény működése nem jár ártalmas füstgázok kibocsátásával.

65

SZÉLENERGIA A szélenergia hasznosítása olyan energiatermelési lehetőség, amelynél – elvileg – nem lép fel környezetkárosítás és üvegház-gázok kibocsátása. Sajnos egy szélerőmű hatékonysága lényegesen alacsonyabb, mint a vízerőműveké. Ennek oka az, hogy a levegő sokkal ritkább, mint a víz, továbbá, hogy a szélturbinán fellépő nyomásesés is sokkal kisebb, mint ami egy vízturbinán felléphet. Egy köbméter víz tömege egy tonna, vagyis 1.000 kg. Tételezzük fel a példa kedvéért, hogy egy vízerőműben a turbinát 10 méter víz-szint különbségről működtetjük. Minden 1 kg tömegű vízre kb. 10 Newton súlyerő hat, és ezért a 10 méteres esési magasság miatt 10*10=100 joule potenciális energiát képvisel. Minden egyes köbméter víz lezúdulása tehát a turbinán keresztül 100*1.000 = 100.000 joule bruttó energia tartalmat jelent, amiből 60% hatásfokot feltételezve kb. 60.000 joule villamos energia termelődik. Most nézzük meg ugyanezt egy szélturbina esetén egy köbméter levegővel. Egy köbméter levegő tömege 1 kg és 293 gramm. Egy szélturbina akkor dolgozik maximális teljesítménnyel, ha a szélsebesség kb. 25 km/óra. Akár kisebb, akár nagyobb ennél a szélsebesség, a szélturbina hatásfoka romlik, sőt egy bizonyos szélsebesség fölött a turbinát teljesen le kell állítani, nehogy tönkremenjen. Könnyen kiszámítható, hogy 25 km/óra sebességgel haladó 1 kg levegő mozgási energiája (m*v2/2) kb. 24 joule. Egy köbméter levegő ezért maximum 24*1,293 = kb. 30 joule energiát lenne képes leadni. A szélerőmű hatásfoka azonban semmivel sem jobb, mint egy vízerőműé, ezért a nettó villamos energia termelés legfeljebb 18 joule. 66

Ez azt jelenti, hogy egy szélturbinán legalább 60.000/18 = 3.300 köbméter levegőt kell átáramoltatni, ha – optimális szélsebesség mellett – annyi energiát szeretnénk termelni, mint amennyi egy vízerőműben egy köbméter vízből kinyerhető. Csakhogy a szélsebesség csak nagyon ritkán szokott éppen optimális lenni. A különbséget azzal is szemléltethetjük, ha figyelembe vesszük, hogy egy szélturbinán hasznosítható nyomásesés mindig több nagyságrenddel kisebb, mint egy vízturbinán. Miközben egy vízturbinán a nyomásesés több atmoszféra (bar) is lehet, ami több 10 méteres vízoszlopnyomásnak felel meg, egy szélturbinán legfeljebb néhány cm vízoszlopnyomásnak megfelelő nyomásesés alakulhat ki. A túl nagy légköri nyomáskülönbség pedig akkora vihart okozhat, amely tönkre teheti a szélturbinát. Az utóbbi évtizedek egyik legnagyobb pusztító erejű vihara pl. a Katrina nevű hurrikán volt, amely 2005. aug. 29.-én romba döntötte az amerikai New Orleans nagyváros épületeinek jelentős részét. A hurrikán belsejében a légköri nyomás kb. 920 mBar volt, szemben a forgószéltölcsér külső peremén mérhető kb. 1001 mBar nyomással. A nyomáskülönbség tehát mintegy 81 mBar volt, ami azt jelenti, hogy a 200 km/óra feletti sebességű szelet kb. 80 cm magasságú vízoszlopnak megfelelő nyomáskülönbség idézte elő. Egyetlen vízturbina teljesítményének kiváltása csak több ezer szélturbinával volna lehetséges, ha pedig egy egész ország villamos energia termelését szeretnénk szélerőművekkel megoldani, az ahhoz hasonlítható, mintha több millió zseblámpaelem összekapcsolásával próbálnánk meghajtani egy villanymozdonyt. Egy vízerőmű teljesítményével összemérhető szélerőmű létesítéséhez hatalmas szélturbina erdőt kell felépíteni, és ebbe nagyságrendekkel több acélt, rezet, műanyagot, szigetelőanyagot, elektronikát, stb. kell beépíteni, mint az azonos teljesítményű vízerőműbe, és ezek legyártásához a nyersanyagok kohászati, vegyipari, stb. módon történő előállítása óriási környezet terhelést okoz. Erre persze azt lehetne válaszolni, hogy ha egyszer meghoztuk ezt az áldozatot, akkor ettől kezdve a szélerőmű ingyen termel. Csakhogy az ilyen erőművekben rendszeresen előfordulnak meghibásodások, ezért rendszeres karbantartási, javítási, és alkatrészcsere problémák is felme-

67

rülnek. Ráadásul az ilyen erőművek sem tartanak örökké. Élettartamuk néhány évtizedre becsülhető, amelynek lejárta után ezeket le kell bontani, és meg kell szabadulni az így keletkező veszélyes hulladékoktól. Mindezek miatt a szélenergia ma a legdrágább energia a napenergia után. Több országban ezért az állam szubvencionált felvásárlói árat garantál az energiatermelőknek. Így azután ez a megújuló energia nagyon sokba kerül az adófizetőknek és a felhasználóknak. Talán nem véletlen, hogy Európán belül Dániában a legdrágább a villamos energia. Ha pedig felbecsüljük a létesítés és a felszámolás során jelentkező környezetterhelést, és ezt elosztjuk az erőmű élettartama alatt termelt hasznosítható villamos energiával, kiderül, hogy környezetterhelési szempontból is a megoldás hozadéka meglehetősen csekély. De még ezt a hozadékot is tovább rontja az a körülmény, hogy a szélturbina csak akkor termel energiát, ha fúj a szél. Mivel a villamos energia nem tárolható, ezért a villamos hálózatba minden pillanatban annyi energiát kell betáplálni, amennyit abból a fogyasztók éppen kivesznek. Szélerőművek kiszámíthatatlan teljesítmény ingadozását csak úgy lehet kompenzálni, ha a hálózaton működő szabályozható erőművek teljesítményét folyamatosan változtatjuk. Ez azt jelenti, hogy hagyományos erőműveket kell készenléti (standby) üzemmódban járatni, hogy a kieső energiát bármikor pótolni tudják. Emiatt a széndioxid kibocsátás vonatkozásában a nagy teljesítményű hálózati szélerőművek nettó hozadéka gyakorlatilag zérus. Mint említettük, egy országos villamos energia hálózat csak akkor működik stabilan, ha az erőművek által betáplált, valamint a fogyasztók által kivett energia mindig egyensúlyban van. Ha az egyensúly hirtelen megváltozik, a rendszerben ugrásszerű feszültségingadozás léphet fel. Ilyen esetben a katasztrofális károk elkerülése érdekében egy önműködő védelmi rendszer automatikusan lekapcsol a hálózatról egyes fogyasztói körzeteket és/vagy erőműveket. A lekapcsolás azonban szerencsétlen esetben újabb lökésszerű egyensúlyi problémát okozhat, aminek következményeként esetleg az egész rendszer működése

68

rövid idő alatt lavinaszerűen összeomlik. Hasonló áramszolgáltatási probléma okozta pl. néhány évvel ezelőtt New-York-ban a több napos áramszünetet. A részletesebb számítások azt mutatják, hogy ha a nem szabályozható „zöld” erőművek összes teljesítménye eléri a teljes hálózat teljesítményének 10%-át, a hálózat instabilitásának kockázata megengedhetetlenül magassá válik. Emiatt az országos hálózatra rákapcsolható nem szabályozható erőművek üzembe állítása hatósági engedélyhez van kötve, és az engedélyezhető kontingens a legtöbb országban limitálva van. Sőt, egyes országokban további ilyen erőművek létesítését ma már törvény tiltja. Dániában pl. három tengerparti szélenergia-park terveit törölték, Spanyolország jelentősen csökkenti a szélerőmű létesítések támogatásának mértékét, Németország és Ausztria csökkenti az adókedvezményeket és lassítja a szélerőművek terjedését, Japánban korlátozzák a hálózatra kapcsolható szélturbinák számát, Írország pedig egyenesen megtiltotta a hálózatra csatlakozást újabb turbinák számára. És most lássunk egy konkrét példát egy korszerű hazai szélerőműre, és vizsgáljuk meg a Rácalmás közelében található Kulcs község mellett létesített szélturbina adatait. A 44 méter átmérőjű rotor tengelye 65 méter magasan, vagyis 22 emeletnyi magasságban helyezkedik el és három darab állítható állásszögű lapátból áll. Percenkénti fordulatszáma 18 és 37 között változik. A turbina 200 pólusú, 600 kilowatt névleges teljesítményű szinkron generátort hajt, és a megtermelt váltakozó áram egyenirányítás és inverteres átalakítás után transzformátoron keresztül a középfeszültségű 20 ezer voltos hálózatra csatlakozik. A szélturbina iránya forgatható, és úgy van kialakítva, hogy egy automatika mindig a megfelelő helyzetbe állítja. A villamos energiatermelés 2,5 m/sec (kb. 9 km/óra) szélsebesség esetén indul be, és akkor termeli a legtöbb áramot, ha a szélsebesség 7 m/sec (kb. 25 km/óra) körül van. Efelett a teljesítmény fokozatosan csökken, és ha a szélsebesség eléri a 25 m/sec (kb. 90 km/óra) értéket, a turbinát biztonsági okokból le kell állítani. Az Interneten olvasható adatok szerint a szélerőművön 1994-1997 években összesen 628 villámcsapást regisztráltak, ezek azonban nem

69

okoztak kárt, mert a berendezés el van látva hatékony villámvédelemmel, sőt a rotor lapátokon képződő villamos töltések folyamatos levezetését is sikeresen megoldották. Ugyanitt olvasható, hogy az erőmű évenként mintegy 1.250.000 kWh (kilowattóra) villamos energiát termel. Mivel egy év 8.760 órából áll, ez azt jelenti, hogy az átlagos teljesítménye kb. 143 kilowatt, ami a névleges teljesítmény kb. 24%-a. Ez átlagon felül jónak mondható, mivel a nemzetközi összehasonlító adatok szerint a szélerőművek átlagosan csak a névleges teljesítmény 14-18%-át képesek produkálni. A 143 kWatt átlagos teljesítmény egyúttal azt is jelenti, hogy pl. a Paksi Atomerőmű teljesítményét kb. 20 ezer darab ilyen szélerőművel lehetne kiváltani, feltéve persze, ha valahogyan meg lehetne oldani, hogy mindig olyankor fújjon a szél, amikor nagy a fogyasztás. Most nézzük meg, hogy mekkora lehet a példa szerinti szélturbina kerületi sebessége. A 44 méteres rotor átmérő mellett a rotor által súrolt kör kerülete 138 méter, és a percenkénti fordulatszáma 18 és 37 között ingadozik. A kerületi sebesség tehát 150–300 km/óra között van. Ennek ellenére a turbina állítólag nem okoz kárt a madarakban és bogarakban. Ettől eltérő adatot olvashatunk azonban egy másik honlapon (www.kekenergia.hu). Innen ugyanis azt tudhatjuk meg, hogy egy 2002-es tanulmány szerint Spanyolországban minden évben mintegy 350 ezer denevér és 3 millió kisebb madár pusztul el a szélturbina lapátokkal való ütközések miatt. Az Egyesült Államokban pedig a Backbone Mountainon West (Virginia) településnél működő turbina farm 2 hónap alatt 2.000 denevérrel végzett, mert ezt a létesítményt szerencsétlen módon éppen a denevérek vonulási útjába telepítették. Mindezek ellenére a szélenergiának lehet bizonyos szerepe a környezetbarát energia termelésben, de nem valószínű, hogy ez fogja megoldani az emberiség energia problémáit. Minden lehetséges szempontot figyelembe véve ugyanis a szakértők úgy tartják, hogy a szélerőművek legfeljebb az emberiség számára szükséges energia termelés 2–4 %-át tudnák csak fedezni. Ezen belül is a hasznosítás fontos területe lehet olyan kis teljesítményű szélkerekek alkalmazása, amelyek nem kapcsolódnak rá az országos hálózatra, hanem a termelt energiát helyben használják fel családi házak,

70

farmok, vagy egyéb létesítmények, főleg olyan földrajzi területeken, ahol az elektromos hálózatra való csatlakozás nehézségbe ütközik. Az Interneten olvasható adatok szerint jelenleg (2008. évben) egy családi ház ellátásához megfelelő 2 kilowatt teljesítményű kis házi szélerőmű beruházási költsége 3 millió forint (kb. 13.000,- EU) körül van. Az ismertetett megoldásnál a megtermelt 3 fázisú váltóáramot töltésszabályzó egység konvertálja át 12/24/48 Voltos egyenárammá, amellyel akkumulátorokat töltenek. Az akkumulátorokból azután inverter segítségével állítják elő az 50 Hz frekvenciájú hálózati feszültséget. A BBC News honlapján olvasható híradás szerint szélturbinát épít házának hátsó udvarán egy idős skóciai házaspár. A mini erőmű 60 ezer angol fontba kerül, és két lakóház villamos energia ellátására és fűtésére elegendő áramot termel. A tervet engedélyezte a helyi önkormányzat, ámde kifogásolták az erőmű méreteit. A terv ugyanis 27 méter (9 emelet) magasságú toronnyal számol, amelyen három, csaknem hatméteres hoszszúságú lapát forog. A tornyot emiatt jelzőfénnyel kell ellátni, hogy észlelhető legyen repülőgépek számára. Érdemes néhány szót szólni a szélerőművek esztétikai vonatkozásairól is. Minden emberi alkotás beavatkozik a táj képébe, és idő kell hozzá, hogy az emberek megszokják és elfogadják az újdonságot. Annak idején például a párizsi Eiffel-tornyot le akarták bontatni, mert ízléstelennek találták. Az esztétikai vélemény a turbinákkal kapcsolatban is az emberek megítélésétől függ, és csak az idő döntheti el, hogy a szélturbina erdők látványa mennyire lesz tájba illő és esztétikailag elfogadható. Ami a hazai lehetőségeket illeti, Radics Kornélia doktori értekezéséből (ELTE, 2004.) megtudhatjuk, hogy Magyarországnak van „szélenergia-kincse”, amit elődeink annak idején a kor technológiai lehetőségeinek megfelelően fel is használtak, főleg malmok működtetéséhez, és vízszivattyúzáshoz. Az értekezés az OTKA (Országos Tudományos Kutatási Alap) által 1994-ben támogatott vizsgálatok eredményeire hivatkozva megállapítja, hogy Magyarországon a legnagyobb házilag hasznosítható energiát 10 méter magasságban a 4-9 m/sec sebességű szelek hordozzák, és ezt érdemes használni kis szélkerekek esetében. A szélenergia hasznosítására leginkább az északnyugati országrész alkalmas, de a délkeleti területek is rendelkeznek számottevő hasznosítható szélenergiával.

71

NAPENERGIA A Földön az élet a Nap energiájával működik. A Napot viszont nukleáris energia működteti. A Nap nélkül a Föld csupán sötét, fagyos bolygó lenne, amelyen lehetetlen volna az organikus élet. A Nap energiája működteti a növények fotoszintézisét, és víz és a levegő körforgását is, ezért a víz és a szél energia is közvetve a Naptól származik. Fosszilis energiahordózóink forrásai, szén, olaj és földgáz telepeink pedig több száz millió évvel ezelőtt élt élőlények maradványaiból alakultak ki, így azután ez az energia ugyancsak a Naptól származik. A Napból olyan hatalmas mennyiségű energia sugárzódik a Földre, amely nagyjából az emberiség jelenlegi teljes energia fogyasztásának legalább 2.000-szerese, és csupán a Föld sivatagaira jutó napenergia mennyiség is már legalább 100-szor akkora, mint a teljes fosszilis energia felhasználás. A kimerülő energiaforrások és az aggasztó természet és környezet terhelés megoldására kézenfekvő megoldásként kínálkozik ezért a Nap energiájának hasznosítása. A szélenergiához hasonlóan azonban a napenergiával kapcsolatban is felmerül a probléma, hogy valamilyen módon tárolni kellene a megtermelt fölösleges energiát, hiszen a Nap nem mindig olyankor süt, amikor éppen szükségünk van az energiájára. A napenergia teljesítmény ingadozása szerencsére jobban kiszámítható, mint a szélenergia esetén, hiszen abban biztosak lehetünk, hogy éjjel nem süt a Nap, nappal pedig a déli órákban számíthatunk nagyobb teljesítményre, mert ilyenkor még felhős égbolt esetén is kinyerhető lehet valamekkora hasznosítható energia. Ráadásul a napenergia nagyságrendekkel nagyobb mennyiségben áll rendelkezésre, mint a szélenergia. Nem véletlen, hogy az Európai Unió is programba vette a napenergia fokozott hasznosítását. Eszerint 2050-ben a teljes energia felhasználás

72

mintegy 60%-át kellene megújuló energiaforrásokból biztosítani, méghozzá jelentős részben napenergiából. A Nap közepes méretű, közönséges csillag, olyan, amely milliárd számra található a világegyetemben, és csak azért látjuk nagyon fényesnek, mert sokkal, de sokkal közelebb vagyunk hozzá, mint a többi csillaghoz. A Földhöz képest persze a Nap hatalmas, hiszen az átmérője mintegy 109-szer, a tömege 333 ezerszer, a térfogata pedig kb. 1,3 milliószor nagyobb, mint a Földé. A Nap óriási plazmaállapotú gömb, amelynek a felszínén a hőmérséklet kb. 6.000 fok, a közepénél pedig több mint 15 millió fok. Bár a Napból kisugárzott összes energiának még a százmilliomod része sem éri el a Földet, ámde a bolygónkra jutó csekély mennyiség is elegendő ahhoz, hogy merőleges beesés esetén, a légkör szűrő, csillapító hatása ellenére a talajszint minden egyes négyzetméterére kilowatt nagyságrendű, négyzetkilométerenként pedig gigawatt nagyságrendű besugárzási teljesítmény jusson. Honnan van a Napnak akkora energiája, amelynek birtokában évmilliárdokon keresztül képes ilyen fantasztikus teljesítményű kisugárzást produkálni? A válasz: a forrás nem más, mint a magfúziós atomenergia. Úgy is felfoghatjuk, hogy a Nap egy hatalmas hidrogénbomba, amely most éppen felrobban. Az óriási mennyiségű robbanóanyag miatt azonban a robbanás több milliárd évig tart, amelynek a végén azután, az utolsó stádiumban a Nap majd vörös óriás típusú csillaggá átalakulva elpusztítja és elnyeli a belső bolygókat, közöttük a Földet. Szerencsére erre még több milliárd évet kell várni, és nem valószínű, hogy amikor ez bekövetkezik, még létezni fog az emberiség. Mint említettük, a Napban atommagfúziós folyamat zajlik, amelynek során bonyolult, több lépéses reakciósorozaton keresztül – óriási energia felszabadulás mellett – hidrogén atommagokból hélium atommagok jönnek létre. Az energia termelődés Einstein nevezetes E=mc2 képletének megfelelően zajlik úgy, hogy az egyesülő részecskék tömegének mintegy 0,7%-a átalakul energiává. Ehhez a Nap minden egyes másodpercben kb. 4 millió tonna anyagot használ fel. Bár ez a folyamat több mint négymilliárd év óta tart, még jó ideig folytatódhat, hiszen a teljes rendelkezésre álló üzemanyagnak a harmad-

73

része sem fogyott még el. Ezt onnan tudjuk, hogy a napsugarak színképelemzése alapján meg lehet állapítani a Nap anyagának összetételét. Eszerint a teljes naptömeg mintegy 73%-a még mindig hidrogén, a hélium részaránya pedig kb. 25%. Érdemes megemlíteni, hogy a héliumra jellemző színképvonalakat először a Nap színképében fedezték fel, és eleinte úgy gondolták, hogy ez az anyag kizárólag a Napban fordul elő. Innen kapta a nevét a hélium, a Nap görög nevéből: Héliosz. Ami az energia termelést illet, ez főleg a Nap középső részében zajlik, ahol elegendően nagy a hőmérséklet és a nyomás ahhoz, hogy a magfúziós folyamat tartósan fennmaradjon. E központi „aktív” rész átmérője nagyjából a Nap átmérő negyedrésze, térfogata pedig a teljes Nap térfogat mindössze kb. 1,6%-a, és az itt keletkező energiát főleg a keletkező röntgen és gamma sugárzás hordozza. A Nap belső aktív magja körül ezért röntgensugárzási zóna található, amelynek átmérője a teljes Nap átmérő kb. 70%-a. Ebben a tartományban a sugárzás részecskéi – gamma és röntgen fotonok – az ütközések során fokozatosan leadják az energiájuk egy részét, és ennek során kisebb energiájú, magasabb hullámhosszúságú fotonok jönnek létre, olyannyira, hogy a felszínen már a kisugárzás jelentős része a látható fény tartományába esik. A Földhöz hasonlóan a Nap is forog a tengelye körül, van egyenlítője, sőt északi és déli sarka is. Mivel azonban a Nap nem szilárd test, ezért a forgási sebessége a különböző szélességi körök mentén eltérő. Az egyenlítőnél például 25 nap alatt tesz egy teljes fordulatot, a sarkok közelében pedig 35 nap alatt, vagyis itt a forgása lassúbb. A Napnak is van néhány ezer kilométer vastagságú gáznemű légköre, és főleg ennek a kisugárzását észleljük napsugárzásként.

74

Ami a Földre jutó napenergiát illeti, óriási mennyiségű energiáról van szó, amelynek hasznosítása azonban számos bonyolult műszaki problémát vet fel. Az sem mindegy, hogy egy adott területen mekkora évenként átlagosan a napsütéses órák száma, és hogy a sugárzás milyen beesési szög alatt éri el a talajszintet. Ebből a szempontból kedvező adottságokkal rendelkezik Dél-Európa, de hazánk adottságai is elég jók. Hazánkban a legnaposabb területek a Duna-Tisza közén, a Dunántúl keleti részein, valamint a Tiszántúl déli részén találhatók. A Kárpátmedencében általában évenként 1.800-2.300 óra napsütésre lehet számítani, és nyáron a beesési szög a déli órákban mindössze kb. 25-30°-kal tér el a merőlegestől. De ha nem is süt a Nap teljes erővel, még a nem túl vastag felhőkön átszűrődő fényből is jelentős energiát lehet kinyerni, olyannyira, hogy a szórt fényekből kinyerhető napenergia még télen is alkalmas lehet például meleg víz előállításához. A napenergiával legjobb lenne persze villamos energiát termelni, hiszen az a leguniverzálisabb, és legtisztább hasznosítható energia. Sajnos azonban az ilyen villamos energia termelési költsége jelentősen meghaladja a hagyományos módon termelt villamos áram költségét. Nem csoda, hogy a napenergiás energia termelés ma még nem éri el a világ energia termelésének 2%-át sem, és ez az arány a legfejlettebb országokban is legfeljebb 5-7% körül mozog. A világ minden táján jól felkészült szakemberek dolgoznak azonban, hogy gazdaságossá tegyék a napenergia hasznosítását. Tudjuk ugyanis, hogy először minden technológia nagyon költséges, a tapasztalat szerint azonban később a műszaki fejlődés során kialakulnak azok a megoldások, amelyekkel jelentősen javítani lehet a gazdaságosságot. Ez történt a mai energiatermelési és termék gyártási eljárások jelentős részénél is. Egy nemzetközi tanulmány szerint például 10-15 éven belül a napenergiával előállított villamos áram költsége akár 60-70%-al csökkenhet.

75

A napenergiával történő villamos áram termeléséhez lehet használni napelemet, napkollektort, vagy naperőművet. A napelemek alapanyaga valamilyen félvezető. Ebben játszódik le az energiaátalakítás folyamata, amelynek során a fény elnyelődésekor mozgásképes töltött részecskék generálódnak, és ezek a félvezetőben kialakuló elektromos tér hatására rendezett mozgást végeznek. Napelem készülhet egykristályos (ún. monokristályos) szilíciumból. Ez a megoldás viszonylag költséges, de a napelemek között a hatásfoka viszonylag jó, habár csak kb. 16-18%, vagyis egységnyi besugárzott napenergiából 0,16-0,18 egységnyi villamos energia termelhető. Ez azt jelenti, hogy optimális sugárzási viszonyok esetén – egy kilowatt/m2 besugárzási teljesítmény mellett – egy négyzetméter felületű napelemből 160 Watt villamos teljesítmény vehető ki, persze csak addig, amíg egy felhő a Napot el nem takarja. A polikristályos napelemek gyártása olcsóbb, a hatásfokuk 14-20% között van. Ennél is olcsóbb, de jóval kisebb hatásfokú a vékonyréteg napelem. Hordozható elektronikus eszközök, pl. zsebszámológépek áramforrása általában amorf szilíciumból készül. Ennek hatásfoka legfeljebb 6% körül van, de figyelembe véve a rendkívül alacsony teljesítmény igényt, ilyen célra ez a megoldás a legcélszerűbb. Ha jelentősebb teljesítményt kívánunk előállítani például épületek villamos energia ellátásához, akkor kétféle megoldás jöhet szóba. Az egyik az ún. szigetüzemű rendszer, amelynél nincs kapcsolat a közüzemi elektromos hálózattal, a másik pedig a hálózati visszatáplálásos rendszer, amelynél a fölösleges villamos energia visszakerül a hálózatba, amikor pedig nincs elég napenergia, olyankor az épület ellátása a villamos hálózatról történik. A villamos energia díj elszámolása pedig a kivett és a visszatáplált energia egyenlege alapján történik. A szigetüzemű rendszer kiépítése általában olyan létesítmények – pl. farmok – esetén gazdaságos, ahol az elérhető elektromos hálózat távolsága vagy egyéb körülmény a rácsatlakozást nagyon megdrágítja. Ilyen esetben a megtermelt villamos energiát akkumulátorokban kell tárolni,

76

majd inverter egység és transzformátor segítségével kell a 230V 50Hz váltakozó feszültséget előállítani. Villamos hálózattól távoli üdülőterületeken például ilyen módon lehet megoldani a közvilágítást. Hálózati visszatáplálásos rendszer kiépítésére akkor van lehetőség, ha az energia szolgáltatóval lehet kötni olyan szerződést, hogy a visszatáplált energiát a szolgáltató megvásárolja. Ilyen esetben speciális mérőórát kell felszerelni, amely a vételezett és visszatáplált energia különbözetét méri. A visszatáplálás azonban megzavarhatja a hálózat működését, ezért a fogyasztónak olyan műszaki megoldást kell alkalmaznia, amely biztosítja a visszatáplálás kompatibilitását. Egy közüzemi hálózat azonban tökéletes kompatibilitás esetén sem képes felvenni akármennyi visszatáplálást, mert ez a rendszer stabilitását veszélyezteti. Emiatt a legtöbb országban a visszatáplálási kontingens korlátozva van. A napenergia hasznosításának másik módszere napkollektorok alkalmazása. Ezek azonban nem villamos energia termelésére, hanem elsősorban meleg víz előállítására alkalmasak. Az ilyen megoldások még télen is képesek valamennyi hőenergiát termelni. Szokás olyan megoldást is alkalmazni, amelynél villamos vagy gáz működtetésű boiler vizének előmelegítéséhez használják hőcserélőn keresztül a napkollektorban termelt hőenergiát, és ezzel jelentős villamos vagy gáz energiát lehet megtakarítani. Az utóbbi időben kifejlesztettek olyan megoldásokat is, amelyeknél napkollektorról lehet működtetni nyáron a klímaberendezéseket. Ezeknél is az energia közvetítésére forró vizet vagy glikolos hűtőfolyadékot használnak. Mivel az ilyen berendezésekben szivattyú és/vagy ventilátor is szerepet kap, ennek villamos energia ellátásához használni kell vagy napelemet, vagy hálózati villamos energiát. A korábban elterjedt síklap kollektorok mellett kifejlesztettek ún. vákuumcsöves napkollektorokat is. Ezek hatásfoka jobb, és a hőátadó folyadékot akár 100-120 C fok fölé is képesek felmelegíteni. Közüzemi áramtermelésre szolgálnak a naperőművek. Ezek sokféle változatát fejlesztették ki, és alkalmazzák is olyan helyeken, ahol kedvezőek a földrajzi adottságok, és megfelelő teljesítményű a hálózat ahhoz,

77

hogy a napsütés hiánya miatt kieső időszakok „stand-by” problémája gazdaságosan kezelhető legyen. Az egyik ilyen megoldás az ún. napteknő (solar trough), amely voltaképpen a napkollektor nagyteljesítményű változata. Ebben parabola formára kialakított teknőben elhelyezett tükrök követik a Nap mozgását. A parabola fókuszában cső található. Ebben hő-átadó folyadék (ún. termo-olaj) kering, amely 150-350 fok közötti hőmérsékletre melegszik fel. Ez utóbbival gőzkazánban vizet melegítenek, amelyről gőzturbinával hajtott áramgenerátort működtetnek. Egy ilyen erőmű hatásfoka 6-12% között van. Nagyobb teljesítményű erőműben több napteknőt használnak. Nagyobb teljesítményű megoldás a naptorony (solar tower). Ebben a primer kazán magas torony tetején helyezkedik el, amelyet a torony körül elhelyezkedő vezérelhető állásszögű tükrök melegítenek. Innen a magas (500-1.000 C fok) hőmérsékletű hőátadó folyadék hagyományos gőzkazánt melegít, és az áramtermelés itt is gőzturbina segítségével történik. Naptornyot többek között az amerikai Boeing cég fejlesztett ki. Ebben a hőátadó folyadék szerepét sóolvadék látja el. A naptorony erőművek hatásfoka elérheti az 50-60%-ot, teljesítményük a 10-15 megawattot. További naperőmű változat a naptányér (solar dish), amelynél egy mozgatható állványzatra homorú tükrök vannak felszerelve, a primer kazán pedig ezek közös fókuszpontjában van, és az ebből kinyerhető hőenergiát lehet használni akár fűtésre, akár gőzkazán közbeiktatásával villamos energia termelésére.

78

Az ilyen megoldás viszonylag kis teljesítményű, inkább csak kisközösségek energiaellátására alkalmas. Nagyobb energiatermelésre fejlesztették ki a napkéményt (solar chimney), amelyet neveznek termik erőműnek is. Ennél mesterséges üvegházat alakítanak ki oly módon, hogy egy nagy kör alakú földterületet beborítanak üveggel vagy műanyaggal, amely a közepe felé fokozatosan magasodik, és középen magas kéményben végződik, amelynek belsejében egymás fölött szélturbinák helyezkednek el, és ezeket a felfelé áramló levegő (termik) mozgatja. Ilyen erőművet először Spanyolországban építettek még a nyolcvanas években. Ennél az üvegház átmérője 240 méter, a 10 méter átmérőjű kémény magassága pedig 195 méter volt, de ezzel mindössze 50 kWatt körüli teljesítményt lehetett elérni. Ausztráliában tervbe vették egy igazán impozáns teljesítményű termik erőmű megépítését, egy kilométer kéménymagassággal, és 7 kilométer átmérőjű üvegházzal. A kéményben 32 darab turbina termeli az áramot több száz megawatt teljesítménnyel. Az üvegház kialakítása olyan, hogy jól tárolja a felhalmozott hőenergiát, olyannyira, hogy a turbinák folyamatosan, akár napi 24 órán keresztül képesek áramot termelni. Érdemes még megemlíteni egy nagyon érdekes naperőmű típust, ez pedig a naptó (solar ponds). Ez olyan víztároló, amelynek alján nagy sótartalmú sóoldat helyezkedik el, amely ha fel is melegszik, a nagyobb fajsúlyánál fogva nem tud felfelé áramlani. Ezért az alsó vízréteg fel tud melegedni akár 8090 C fokra is, ahonnan a hőenergiát azután hőátadó folyadék keringetésével vagy hőszivattyúval lehet hasznosítani, főleg épületek fűtésére. Ezzel a megoldással villamos energiát termelni azonban nem lehet.

79

Mindent összevetve, a napenergia hasznosítása ma még meglehetősen költséges, az ilyen beruházások megtérülési ideje több évtized is lehet, mivel a létesítésük jelentős erőforrás felhasználással jár. Bár hosszabb távon a napenergia fontos szerepet tölthet be a környezetbarát energia termelésben, mégsem valószínű, hogy az előttünk álló néhány évtizedben ez lesz a meghatározó megoldás.

80

GEOTERMIKUS ENERGIA A „zöld” energiák közé szokás sorolni a föld mélyebb rétegeiből kitermelhető hőenergiát is, nem is alaptalanul, hiszen ez az energia – elvileg – nem okoz sem üvegház gáz kibocsátást, sem egyéb környezet terhelést. Azért persze a kérdés mégsem ennyire egyszerű. A „valamit valamiért” elv itt is érvényesül. Tudjuk, hogy csupán a Föld felszínén uralkodik emberi tartózkodásra alkalmas hőmérséklet, a belseje viszont sokkal melegebb, és ahogyan egyre mélyebbre megyünk a föld alá, a hőmérséklet annál jobban emelkedik. Ha a Föld teljes tömegének hőmérsékletét vizsgáljuk (beleértve a légkör tömegét is), azt találjuk, hogy a teljes tömeg legalább 99%-a melegebb, mint 1.000°C, és a 100°C alatti hőfokú tömeghányad alig éri el a 0,1%-ot. A geotermikus hőenergia két forrásból táplálkozik. Az egyik a kőzetek hővezetése, amelynek során a földkéreg alatti magas (1000-1200°C körüli) hőmérsékletű folyékony-képlékeny magma hőenergiája diffundál felfelé, kialakítva egy fokozatos hőmérsékletesést, ún. geotermikus gradienst. A magmából származó hőenergiához azután helyenként hozzáadódhat még egy járulékos hőenergia, amely a kőzetek természetes mozgásának, alakváltozásának, súrlódásának következménye. A Föld felszíne alatt lefelé haladva átlagosan 30-40 méterenként növekszik a hőmérséklet egy fokkal, ámde a geotermikus gradiens számszerű értéke a különféle földrajzi területeken jelentősen eltérhet attól függően, hogy az adott helyen milyen vastag a szilárd földkéreg. Magyarország helyzete ebből a szempontból kedvező, ugyanis a Kárpát-medence alatt a földkéreg az átlagosnál vékonyabb, ezért itt már

81

15-20 méterenként tapasztalhatunk egy fok hőmérsékletemelkedést, vagyis itt a geotermikus gradiens mintegy duplája az átlagnak. A föld alól már mindössze néhányszor tíz méter mélyről is kaphatunk fűtési célra alkalmas hőenergiát hőszivattyú alkalmazásával, bár az így kinyerhető hő még voltaképpen csupán ún. talajhő, és nem tekinthető geotermikus energiának. Ilyen mélységben ugyanis a viszonylag állandó hőmérséklet a talaj hő-tehetetlensége miatt alakul ki. A talajhő hasznosító megoldás úgy működik, hogy külső (általában) villamos energia felhasználásával hőt szivattyúz fel a talajból a fűtendő lakótérbe. Ha például télen a talajszint alatt a hőmérséklet mondjuk 0°C, a talaj felett pedig mondjuk –10°C, és fel akarunk fűteni egy lakóépületet például +20°C-ra, akkor a talajszint alatti 0°C hőmérsékletű talajból szivatytyúzzuk föl a hőenergiát a +20°C-os belső térbe 20°C fok hő-lépcsőn keresztül. Ilyen esetben egy jó hatásfokú hőszivattyú egyetlen egységnyi befektetett szivattyúzási energiával a belső térbe 4-6 egységnyi fűtőenergiát vihet be. A hőszivattyúkra egy későbbi fejezetben részletesebben visszatérünk. Nem túl mély (80-100 méter) fúrásokkal sok helyen forró termálvizet találhatunk, amely alkalmas lehet fűtésre, vagy termálfürdők ellátására. Igazi mélyfúrásokkal 4-6 km mélységbe lefúrva sok helyen alacsony folyadék tartalmú, forró, száraz, porózus kőzetek találhatók, amelyekbe vizet sajtolva nagy nyomású forró gőzt kapunk, és ezzel turbinával hajtott áramfejlesztő generátort lehet működtetni, vagy hőcserélőn keresztül kazánt lehet fűteni. A jelentős beruházási költségek ellenére az ilyen erőművekkel nyerhető villamos energia viszonylag olcsó, költsége összemérhető a vízerőművekkel. A geotermikus erőmű előnye a szél és naperőművekkel szemben az is, hogy a működése előre kiszámítható, tervezhető, mivel a teljesítménye gyakorlatilag nem függ olyan természeti tényezőktől (napsütés, szélerősség), amelyeket nem tudunk befolyásolni.

82

Meg kell azonban gondolni, hogy hol érdemes ilyen erőművet létesíteni. A mélyfúrás ugyanis nagyon költséges vállalkozás, és ha nem megfelelő helyen fúrunk, a ráfordítás kárba vész. A beruházást ezért alapos földtani kutatás, előkészítés kell megelőzze, amelynek során azt is fel kell mérni, hogy mekkora lehet a kitermelhető hőteljesítmény, vagy hőenergia készlet. A geotermikus hőforrások ugyanis idővel kimerülhetnek, illetve, mivel a hőenergia utánpótlásuk nem korlátlan, ezért a kivehető teljesítmény és a folyamatosan fenntartható kitermelési volumen is korlátozott. A megfelelő teljesítmény elérése érdekében pedig egymástól megfelelő (legalább 500-1.000 méter) távolságban kell kialakítani a folyadék kivételi és visszasajtolási kutakat. Amennyiben a geotermikus erőművet – hőcserélőn keresztül – ún. termálkútból származó magas hőmérsékletű és nagy nyomású természetes termálvízzel vagy ennek gőzével működtetik, általában ilyenkor is gondoskodni kell a kitermelt víz lehűlése (vagyis a hőenergia kinyerése) után annak visszasajtolásáról a talajba, mivel azt élővízbe kibocsátani csak megfelelő gáztalanítás, tisztítás, ülepítés, sótalanítás után megengedett. A környezetvédelmi szempontok mellett a visszasajtolás azért is célszerű, mert enélkül a talajban a nyomás és ezzel a termálkút hozama előbbutóbb csökkenni fog. Intő például szolgálhat az a konfliktus, amely Magyarország és Ausztria között alakult ki 2007-ben a Rába folyó vizének habzást okozó szenynyezése miatt. Ezt eleinte főleg az ausztriai bőrfeldolgozó üzemeknek tulajdonították, ámde kiderült, hogy az egyik legnagyobb szennyező egy geotermikus hőerőmű volt, amely nagy mélységből hozta felszínre és engedte a folyóba a veszélyes fémsókkal és radioaktív izotópokkal feldúsult termálvizet. Magyarország olyan jelentős geotermikus energiával rendelkezik, amely vetekszik az USA, Kína, és a Fülöp Szigetek adottságaival. Egyes becslések szerint akár kizárólag geotermikus energiából fedezni lehetne Magyarország teljes villamos energia termelését. Bár ez a becslés túlzottan optimista lehet, az kétségtelen, hogy érdemes lenne ezt a lehetőséget fokozottan kihasználni. Jelenleg ugyanis a geotermikus energiát csaknem kizárólag a termálfürdők hasznosítják, továbbá jóval kisebb mértékben különféle zöldség-gyümölcs termesztő

83

üvegházak, miközben a villamos energia nagyobbik részét még mindig szén és szénhidrogének eltüzelésével állítjuk elő. A geotermikus energia hazai hasznosításának számos előnye lehetne. Csökkenne az üvegházgáz kibocsátás, és csökkenne az import gáztól és olajtól való függés is. Ugyanakkor azt sem szabad figyelmen kívül hagyni, hogy a geotermikus energia sem csodaszer. Ilyen erőművek létesítése ugyanis jelentős költséggel és természeti erőforrás felhasználással jár, és az üzemeltetés során fel kell készülni nehezen kezelhető műszaki problémákra, mint amilyen például a mélyfúrású kutakban elhelyezett csövek eltömődése, korróziója és kilukadása a mélyből felszínre hozott agresszív fémsók és egyéb vegyületek miatt.

84

KÖRNYEZETBARÁT ÜZEMANYAGOK Az üvegházhatású gázok (széndioxid, nitrogénoxidok, stb.) kibocsátásában jelentős szerepet játszanak a közúti járművek. A világon mintegy 700 millió autó közlekedik, és a számuk 2030-ra alighanem meghaladja a 2 milliárdot. A közúti forgalom kipufogó gázaiból származik ma a világon az öszszes üvegházgáz 20%-a. Ha pedig a motorizációval kapcsolatos járulékos környezetterhelést is figyelembe vesszük (gépkocsigyártás, javítás, karbantartás, kőolajtermelés, szállítás, finomítás, benzinkutak, járművek leselejtezése, veszélyes hulladékok, stb.), alighanem a közúti közlekedés jelenti a legnagyobb környezetterhelést és természetkárosítást. A gépkocsik meghajtásához energia kell, amit üzemanyag elégetésével nyerünk. Az üzemanyagot főleg kőolajból állítják elő, amely a földtörténeti ókorban élt állatok és növények lebomlásának terméke. A kőolajtelepek sok millió év alatt alakultak ki, ám a kimeríthetetlennek tűnő készletek kimerülőben vannak, ezért előbb-utóbb a világ energiafogyasztásának csaknem 40%-át adó kőolaj helyett más energiahordozókat kell keresni. A kőolaj nem csupán energiaforrás, hanem a földgáz mellett a petrolkémiai ipar fontos nyersanyaga. Ezek nélkül alig képzelhető el számos vegyipari termék, pl. műanyagok gazdaságos gyártása. Egyes szakemberek egyenesen úgy vélik, hogy energiát termelni szénhidrogének (olaj, földgáz) elégetése útján csaknem olyan barbárság, mintha értékes festményekkel gyújtanánk be egy cserépkályhába. Ámde az emberiség nem mondhat le a közlekedésről és szállításról, ezért addig is, amíg meg nem találtuk a megfelelő megoldást, takarékoskodni kell a szénhidrogén készletekkel, és ehhez jobb hatásfokú, kisebb fogyasztású gépkocsik kellenek.

85

A belsőégésű motorok teljesítményének és hatásfokának javítása már az autózás kezdetén – egy évszázaddal ezelőtt – felmerült. Ennek érdekében fokozni kellett a kompresszió viszonyt és az égéstér hőmérsékletét. Ennek azonban a benzin üzemű Ottó-motorok esetén az üzemanyag kompresszió tűrése gátat szabott. Ezért magasabb oktánszámú benzinre volt szükség. A mérnökök hamarosan rájöttek, hogy ha a benzinhez 10-20% alkoholt kevernek, ezzel az oktánszám megnövelhető. Ez a megoldás azonban sértette az olajbányászatban érdekelt vállalkozások érdekeit, ezért más irányú fejlesztésbe kezdtek. Rövidesen meg is született a megoldás, mégpedig az ólmozott benzin. Ez úgy készül, hogy a közönséges benzinhez kis mennyiségű ólom-tetra-etil [Pb(C2H5)4] adalékot kevernek, ami megakadályozza az öngyulladást és ezzel kiküszöböli a motor kopogását. Idővel azonban egyre inkább nyilvánvalóvá vált az ólomvegyületek egészség károsító hatása, ezért a legtöbb országban az ólmozott benzin forgalomba hozását betiltották. Ehelyett az oktánszámot a benzint alkotó szénhidrogén komponensek arányának módosításával, valamint elágazó szénláncú szénhidrogének alkalmazásával igyekeztek javítani. A szénhidrogén készletek megfogyatkozása, és a szigorodó környezetvédelmi követelmények miatt azonban az utóbbi időben ismét előtérbe került a benzin alkohollal keverése. Magyarországon is lehet tankolni olyan üzemanyag keveréket, amely 5% alkoholt tartalmaz, Nyugat-Európában pedig kapható az E85 jelzésű üzemanyag is, amely 85% benzinből és 15% alkoholból áll. Gazdaságosabb és kevésbé környezetkárosító megoldási lehetőségként jelentős kísérletek folytak és folynak villamos hajtású gépkocsik kifejlesztésére is. Azonban a súlyos akkumulátor telepek, valamint a körülményes és időigényes tankolási problémák miatt ehelyett a hibrid hajtás került előtérbe. A hibrid járművekben a belső égésű motor mellett elektromos motor is van. Ezek kombinációja lehet soros vagy párhuzamos. Soros megoldásnál a belsőégésű motor villamos generátort működtet, amely áramot termel a kerekeket meghajtó villanymotor számára, fékezéskor pedig a villanymotor generátorként működik, és tölti az akkumulátort. Ennél a megoldásnál azonban – különféle villamos és mechanikai veszteségek

86

miatt – csupán a belsőégésű motor mechanikai teljesítményének mintegy 60%-a hasznosul. Hatásfok szempontjából előnyösebb a párhuzamos elrendezés, amelyben alacsony sebességnél a járművet csak a villamos motor hajtja akkumulátorról, magasabb sebességnél viszont automatikusan bekapcsolódik a belsőégésű motor is, amely a kerekek hajtása mellett tölti az akkumulátor telepet is. Ez a megoldás főleg az alacsony átlagos sebességű, gyakori megállással, gyorsítással, fékezéssel járó városi forgalomban jelent jelentős (akár 30%-os) üzemanyag megtakarítást és egyúttal kíméli a környezetet, országúton viszont nem sokkal jobb a hatásfoka, mint a hagyományos megoldásoknak. Bár a gépkocsi motorok és hajtóművek hatásfokának növelése jelentős üzemanyag megtakarítást tesz lehetővé, az autók számának rohamos növekedése miatt ez mégsem oldja meg sem a fogyatkozó kőolajkészletek, sem pedig a környezetterhelés és az erősödő üvegház problémáját. A szénhidrogén készletekkel való takarékoskodás másik lehetősége a növényi eredetű „megújuló” üzemanyagok használata. Ezt nevezik „bioüzemanyagnak”. Itt az alapelv az, hogy mivel a növény a levegő széndioxid tartalmából vonja ki a szenet, ezért az ilyen üzemanyag elégetése ugyanannyi üvegházhatású széndioxidot termel, mint amennyit a növény a kifejlődése során a levegőből kivont. Ezzel a folyamat elvileg „nullszaldós” lehetne. Nem biztos azonban, hogy ha jelentős termőterületeket hasznosítunk ilyen célra, az eredmény tényleg nullszaldós lesz, és ha igen, ez elegendő-e a helyzet javításához. A természetben ugyanis a növényi eredetű szerves vegyületek nagy része nem ég el, hanem fokozatosan bekerül a föld mélyebb rétegeibe. Földalatti szén és kőolajtelepeink is ilyen módon alakultak ki sok millió év alatt. Ha a globális melegedést tényleg meg akarjuk állítani, ehhez nullszaldó helyett sok milliárd tonna szenet kellene visszatemetni a föld alá. A bioüzemanyagok egyik fajtája az olajnövényekből nyerhető biodízel, amelyet Amerikában leginkább szójából, Európában nagyrészt repcéből állítanak elő. A dízel motorok gyakorlatilag bármiféle növényi olajjal (pl. étolajjal) működtethetők lennének. A növényi olajok azonban savas komponenseket is tartalmaznak, amelyek károsíthatják a motort.

87

Ezek közömbösítésére a növényi eredetű olajat lúgos, metanolos oldattal elkeverik, „átészterezik”, majd az így nyert metil-észtert leszűrik, desztillálják, és a kapott folyadékot lehet azután akár gázolajhoz keverve, akár tisztán alkalmazni. A másik fajta növényi üzemanyag az etil-alkohol, vagyis a bioetanol. Ezt főleg gabona magvakból, erdei üledékekből, famaradványokból, Brazíliában pedig kukoricából és cukornádból állítják elő. A bioetanolt hagyományos benzinnel összekeverve hozzák forgalomba. A kevert üzemanyagban az etanol aránya általában 5% és 20% között van. Bár a bio-üzemanyagok elterjedése kezdeti stádiumban tart, de egyes országokban már a kukorica termés 20%-át, a repce termés 70%-át fordítják ilyen célra. Emiatt sok országban a gabona és takarmány piacon a kereslet nő, a kínálat csökken. Az eredmény pedig az élelmiszer árak növekedése. Ma már szaporodnak az olyan tüntetések, amelyek jelszava: „Az autókat etessük, vagy az embereket?!” A bioüzemanyagok további problémája, hogy az előállításukhoz energiát kell felhasználni, ami lerontja a környezetvédelmi szempontból értelmezhető nettó hozadékot. Számításokat végeztek, hogy mit jelenthetne a világ teljes üzemanyag fogyasztásának kiváltása növényi üzemanyagokkal. Az eredmény kiábrándító. Ha világ összes gépkocsijában 100%-os koncentrációjú bio-üzemanyagokat használnánk, a Földön a mesterséges eredetű széndioxid kibocsátás egyenlege mindössze 13%-kal csökkenne. Ehhez viszont fel kellene áldozni a Földön rendelkezésre álló összes mezőgazdasági termőterület 90%-át. A bio-üzemanyagok előállítása nemcsak energiát, de egyéb természeti erőforrásokat is igényel. Egyetlen liter bio-üzemanyag előállítása például kb. 5 köbméter (5.000 liter) jó minőségű víz felhasználásával jár. Félrevezető az a közhiedelem is, hogy a növények állandóan széndioxidot bontanak le, és oxigént bocsátanak ki. Ezt ugyanis csak olyankor teszik, amikor megkapják a szükséges ultribolya sugárzást, vagyis nappal. Éjszaka a növény az állatokhoz hasonlóan lélegzik, oxigént fogyaszt és széndioxidot bocsát ki. Ámde egyes növények „viselkedése” ennél is rosszabb. Például a bio-dízelolaj fontos nyersanyaga, a repce, a fejlődése során dinitrogén oxidot is termel, amely csaknem 300-szor hatékonyabb üvegházgáz, mint a széndioxid.

88

A bioüzemanyagok termesztésének további problémája, hogy ha ugyanazon a földterületeken ismételten ugyanazt a növényt termesztjük, kimerülnek a talaj erőforrásai, amit azután majd műtrágyázással kell pótolni. Márpedig a műtrágya gyártás is jelentős üvegházgáz kibocsátással jár. Van olyan vélemény, amely szerint a felmerült problémák elkerülhetők, ha a bio-üzemanyagokat mezőgazdasági hulladékokból, szalmából, fűből, faforgácsból állítják elő. A legtöbb mezőgazdasági „hulladék” azonban olyan szerves anyag, amely fenntartja a talaj szerkezetét, és tápanyagokat tárol. Ha e hulladékokat ipari célra használják fel, a talajból hiányzó tápanyagokat megint csak műtrágyával kell pótolni… Szóba jöhet az a lehetőség is, hogy szerves háztartási hulladékból, vagy a szennyvizek szerves anyag tartalmából gyártsunk bioüzemanyagokat. Ezek azonban bonyolult és költséges technológiák, és alkalmazásuk ugyancsak káros anyag kibocsátással jár. A bio-üzemanyagok használata helyett sok szakember inkább hidrogén hajtású járművek elterjesztését támogatja. Tudni kell azonban, hogy a hidrogén önmagában nem energia forrás, hanem csak energia hordozó, és a villamos áramhoz hasonlóan ezt is elő kell állítani valamilyen más energia felhasználásával. Persze, ha már van hidrogénünk, azt el lehet égetni a belső égésű motorban és az égéstermék csupán vízgőz lesz, ami környezetvédelmi szempontból nagyon előnyös. A hidrogént benzin helyett használva, a tulajdonságai kedvezőek. Oktánszáma 130 körül van, egy kilogramm hidrogén pedig háromszor-négyszer annyi energiát hordoz, mint a hagyományos üzemanyagok. Csakhogy ezzel is van néhány kellemetlen probléma. Az egyik a tárolás. Lehet tárolni a hidrogént folyékony állapotban, súlyos, vastag falú magas nyomású (220 bar) tartályban, mélyhűtve (–250°C-on). Ez a módszer azonban felemészti a termelt energia legalább 20%-át. A tankolás is körülményes. A hidrogén nagyon robbanásveszélyes, sokkal veszélyesebb, mint a PB gáz, vagy a benzin. A kémiai Nobel díjas Oláh György szerint semmi esetre sem szabad megengedni, hogy nagynyomású tartályokban tárolt folyékony hidrogénnel töltsük fel az autókat. A hidrogént mint energiahordozót azonban ő

89

is perspektivikusnak tartja, és azt javasolja, hogy inkább a megtermelt hidrogénből és a levegőből kivonható széndioxidból állítsunk elő metilalkoholt, és ezzel működtessük a belsőégésű motorokat. Oláh professzor ki is dolgozott ilyen megoldást, azonban ennek gazdaságos gyakorlati alkalmazásához még számos technológiai részletkérdés vár megoldásra. Egy másik lehetséges tárolási módszer az, hogy a hidrogént kémiai kötésbe visszik, és ezzel viszonylag könnyen bomló hidrogéntartalmú vegyületet képeznek. A tárolás azonban ilyenkor is súlytöbbletet okoz, a kémiai kötés felszabadítása pedig energia befektetést igényel, ami lerontja a hatásfokot. Hidrogént legolcsóbban földgázból lehet előállítani, de gyártható hidrogén egyéb szénhidrogénekből is, előállítható szén elgázosításával (C+H2O+hőenergia = CO+H2), továbbá biogázból, etil vagy metil alkoholból, és hidrogén nyerhető mesterséges fotoszintézis útján is. Ámde egyik megoldás sem nevezhető olcsónak. Hosszabb távon ígéretesnek tűnik hidrogén előállítása vízből elektrolízissel valamilyen megújuló energiával. Ehhez szóba jöhet Nap vagy szél erőművek alkalmazása is, mert igaz ugyan, hogy ezek csak olyankor termelnek villamos energiát, ha süt a Nap, vagy ha megfelelő erősséggel fúj a szél, ámde nem kell megoldani a villamos energia tárolásának kellemetlen problémáját, mert az energia közvetlenül a megtermelt hidrogénben tárolódik. Ez a megoldás azonban jelenleg még nem gazdaságos, mert megfelelő teljesítményű Nap és szél erőművek létesítése akkora beruházási költséggel jár, hogy az így termelt hidrogén legalább három-négyszer annyiba kerülne, mintha azt földgázból állítanák elő. Fel lehet használni a hidrogént üzemanyagcellákban villamos energia előállítására is. Ez nagyon perspektivikus felhasználása nemcsak a hidrogénnek, de többféle hidrogéntartalmú vegyületnek is. Az üzemanyag cella működési elvét már a 19. században ismerték. Az effektust 1839-ben fedezte fel Sir William Growe (1811-1896), amikor a kísérletei során észrevette, hogy a víz elektrolízises felbontásának folyamata megfordítható. Ezt követően Charles Langer és Ludwig Mond 1889-ben sikeres kísérleteket végzett levegő és széngáz üzemű cellákkal. Németországban Werner von Siemens dolgozott ki hidrogén-oxigén

90

cellát tengeralattjárók energiaellátásához, 1932-ben pedig Francis Bacon alkáli elektrolitos nikkel-elektródás hidrogén-oxigén cellát állított elő. A második világháború után a NASA kutatóintézeteiben továbbfejlesztették a háború során birtokukba került műszaki eredményeket. Erre ösztönzően hatott az űrkutatási verseny beindulása is. A fejlesztés annyira felgyorsult, hogy üzemanyag cellát már az Apolló Hold-programban is alkalmaztak. A modern üzemanyagcella olyan eszköz, amelyben hidrogén (H 2) és oxigén (O2) katalizátoros reagáltatásával, és hőenergia hozzáadásával nyernek villamos energiát, miközben „melléktermékként” víz (H 2O) és további hőenergia keletkezik. Egy ilyen cella két elektródát tartalmaz, amelyek között elektrolit helyezkedik el. Az anód elektródán a hidrogén, míg a katódon az oxigén halad át. Felépítésének és működésének egyszerűsített vázlatát a mellékelt rajz szemlélteti. A hidrogén molekulák az fogyasztó ún. anód térben (A) katalizátor segítségével protonokra és elektronokra bomlanak. A pozitív töltésű protonok elektrolit keresztüláramlanak az elektA K roliton, és a katód térben (K) H2 O2 egyesülnek az oxigén molekulákkal, és a külső fogyaszH2O tói áramkörön keresztül a és hő katódhoz érkező negatív töltésű elektronokkal. A reakció eredményeként víz és járulékos hőenergia keletkezik. A cella kiegészíthető üzemanyag-átalakító (reformer) berendezéssel, amelynek segítségével a cella működtetéséhez lehet használni bármilyen szénhidrogént, vagy egyéb hidrogén tartalmú vegyületet. Bár egyetlen ilyen cella csupán kisfeszültségű (általában 0,7–1,2 V-os) egyenáramot termel, ámde a cellák sorba kapcsolásával, áramátalakító inverterrel és transzformátorral magasabb feszültségű váltóáram is előállítható.

91

Az üzemanyagcellák egyre terjednek, és a folyamatos továbbfejlesztésnek köszönhetően az élettartamuk jelentősen megnőtt, az árszintjük meredeken csökken. Az üzemanyagcellák üzemanyaga elsősorban hidrogén. Mivel ezt mesterségesen kell előállítani, kidolgoztak olyan megoldásokat, amelyek a cella működéséhez szükséges hidrogént kémiailag kötött állapotból – például szénhidrogén vegyületekből – a helyszínen szabadítják fel, és így hozzák létre vagy a tiszta hidrogént, vagy a hidrogén-dús gázt. Az üzemanyag cellák számos típusát fejlesztették ki. Alkalmazási területük a mobiltelefonok áramellátásától a városi világításig, a milliwattos teljesítménytől a több megawattos nagyságrendig terjed. Helyettesíthetnek zseblámpa elemet, akkumulátort, áramfejlesztő generátort, vagy termelhetnek áramot a villamos hálózatra. Néhány fontosabb cella típus tulajdonságai a következők: Az alkálikus cella (AFC = Alkaline Fuel Cell) a működéséhez tiszta hidrogént és oxigént igényel. Működési hőmérséklete 80–100 C fok között, hatásfoka 60–70% körül van. Teljesítménye 10 kilowattig terjed. Főleg a hadiiparban és az űrhajózásban alkalmazzák. A protonáteresztő membrános cella (PEMFC = Proton Exchange Membran Fuel Cell) üzemanyagként tiszta hidrogént és oxigént, illetve oxigén helyett közönséges levegőt is használhat, de reformerrel kiegészítve szénhidrogén üzemanyaggal is működhet. Működési hőmérséklete 60-90 C fok közötti, hatásfoka 50-60%, teljesítménye 250 kilowattig terjedhet, és mivel az ilyen cellák súlya kicsi, beindításuk egyszerű, jól alkalmazhatók villamos hajtású járművekben. A foszforsavas cellában (PAFC = Phosphoric Acid Fuel Cell) üzemanyagaként hidrogén helyett gáz halmazállapotú szénhidrogén is használható. Működési hőmérsékletük 180-220 C fok között van, hatásfokuk 60% körüli, legnagyobb teljesítményük 200–250 kilowatt. A karbonát-olvadékos cellákban (MCFC = Molten Carbonate Fuel Cell) üzemanyagaként hidrogén mellett földgáz, szénhidrogének, és széndioxid tartalmú hidrogén vegyületek is használhatók, mivel a működésük széndioxid jelenlétét is igényli. Üzemi hőmérsékletük 600-700 C fok, hatásfokuk 60-65%, teljesítményük több száz kilowatt, de a beindításuk, felfűtésük hosszadalmas.

92

Az oxidkeramikus cella (SOFC = Solid Oxide Fuel Cell) fejlesztése még folyik. Üzemanyagként széndioxid és szénmonoxid tartalmú anyagok is alkalmasak. Működési hőmérséklete 600-1.000 C fok, hatásfoka kb. 60%, teljesítménye több száz kilowatt. Külön figyelmet érdemel az Oláh György professzor közreműködésével kifejlesztett és szabadalmazott direkt metanolos üzemanyagcella (DMFC = Direct Methanol Fuel Cell), amely szobahőmérsékleten működik, és a legkisebb változata mindössze zseblámpaelem méretű. Oláh György azt is felismerte, hogy az üzemanyag cella nemcsak termelője lehet az elektromos energiának, hanem akár a tárolója is. A DMFC típusú cellában működő folyamat ugyanis megfordítható, mivel vizes közegben a metilalkohol előállítható szén-dioxidból elektrokatalitikus reakcióval anélkül, hogy a vizet fel kellene bontani. Ezért egy regeneratív cella akkumulátorként is működhet. Egy ilyen akku-cella „töltéskor” széndioxid vizes oldatából oxigéntartalmú metilalkoholt vagy más metánszármazékot hoz létre, „kisütéskor” pedig áramot termel. A kutatás új iránya enzimes cellák fejlesztése. A reménybeli enzimes cellák kisebbek és olcsóbbak lehetnek a hagyományosnál. Ilyen fejlesztéssel többek között az Oxfordi Egyetem Kémia Tanszékén foglalkoznak. A hagyományos cellákban alkalmazott költséges katalizátorok helyett az oxfordi tudósok enzimeket használnak. Az ilyen cellák alkalmazási területét elsősorban hordozható elektronikus eszközök, laptopok, kisszámológépek, mobil telefonok, digitális fényképezőgépek, stb. képezhetik. Az üzemanyagcellákkal kapcsolatban a legvérmesebb várakozások továbbra is a gépkocsi iparban vannak. Ha ugyanis a villamos hajtású gépkocsiban a kerekeket hajtó villanymotorokhoz és az akkumulátor töltéséhez szükséges elektromos energiát üzemanyagcellával állítják elő, jelentős hatásfok javulás és üzemanyag megtakarítás érhető el. Az ilyen célra kifejlesztett cellák teljesítménye 200-250 kilowattig (azaz kb. 340 lóerőig) terjed, súlyuk kicsi, beindításuk egyszerű. Üzemanyaguk továbbra is hagyományos, azaz szénhidrogén vagy metanol, hiszen

93

hidrogén üzemanyagtöltő állomások alig vannak, de ha vannak is, ezek kezelése és a tiszta hidrogén tárolása körülményes. A hagyományos üzemanyag kellemetlen mellékhatása azonban a kokszolódás, vagyis az, hogy a működés során kiváló szén lerakódik. Az is probléma, hogy a szénhidrogén felbontása, a szükséges hidrogén „helyszíni” előállítása viszonylag magas hőmérsékleten történik, és a fűtés felemészti a megtermelt energia egy részét. Ráadásul a jármű hoszszabb bemelegítést igényel, azzal nem lehet azonnal elindulni. Az utóbbi probléma persze kiküszöbölhető, ha az indulás utáni néhány percben először akkumulátorról hajtják az autót. Ehhez azonban sokkal nagyobb akkumulátor kapacitás szükséges. Lassan vége felé tart a szénhidrogén alapú emberi civilizáció korszaka. Hogy ezután mi következik, nem tudhatjuk. Időnként kampányszerűen beindulnak olyan programok, amelyekről kezdetben az lehet a benyomásunk, hogy sikerült megtalálni a Bölcsek Kövét, amely egyszerre kínál tökéletes megoldást az emberiség energia és élelmiszer igényeinek kielégítésére, és a globális melegedés megfékezésére. A Bölcsek Kövéről azonban általában kiderül, hogy mégsem annyira csillogó, mint amilyennek látszik. Tudomásul kell venni, hogy tökéletes megoldás nem létezik, akkor sem, ha a felmerült problémákon a világ legkiválóbb tudósai dolgoznak. Tudomásul kell venni, hogy legfeljebb viszonylag elfogadható kompromisszumok jöhetnek szóba, mert a „valamit valamiért” elv itt is érvényesül.

94

HŐSZIVATTYÚK A környezetkímélő, energiatakarékos, és üvegházkímélő energiahasznosítási megoldások között fontos helyet foglalhatnak el a hőszivattyúk. Hőszivattyúval már mindenki találkozhatott, legfeljebb nem ezzel a megnevezéssel. A hőszivattyú elve alapján működik például a háztartási hűtőszekrény. A hűtőszekrény belsejében hideg van. Ámde bármennyire is jó a szekrény hőszigetelése, a külső térből hőenergia szivárog befelé, és emiatt – hűtés nélkül – a belső hőmérséklet lassan de biztosan emelkedne. A fölösleges hőt tehát el kell távolítani és kibocsátani a külvilág felé. Erről gondoskodik a hűtőszekrényben működő hőszivattyú. Ha kíváncsiak vagyunk, hová távozik el ez a hő, tekintsük meg a hűtőszekrény hátulját, ahol általában egy feketére festett forró hűtőrácsot találunk. Megfogni nem érdemes, mert megégetheti a kezünket. A hőszivattyú tehát egyrészt hőelvonással hűti a belső teret, másrészt a hűtőrácson keresztül hő kibocsátással fűti a környezetet. Ugyanezen az elven fűthetjük a lakásunkat is, például a külvilágból (vízből, talajból, levegőből, geotermikus vagy napenergiából, stb.) elvont hőenergia segítségével. A termodinamika törvényei szerint a hőenergia nem képes „magától” átáramolni egy alacsonyabb hőmérsékletű helyről egy magasabb hőmérsékletű helyre. Az azonban nem ellenkezik a fizika törvényeivel, hogy járulékos – többnyire villamos – energia segítségével mégiscsak létrehozzunk ilyen áramlást. Éppen ezt a célt szolgálják a modern hőszivattyúk, méghozzá jó hatásfokkal, hiszen egy egységnyi energia befektetéssel akár 4–5 egységnyi hőenergiát is képesek átszivattyúzni. A hőszivattyús rendszerek gazdaságosságát az indokolja, hogy egy modern háztartásban az összes felhasznált energia mintegy 70–90%-át fordítják fűtésre és meleg víz készítésére, vagyis a „betáplált” energia nagyobbik része hőenergia formájában hasznosul. 95

Mivel a hőszivattyúval fűteni és hűteni is lehet, ezért ezzel a módszerrel megoldható belső terek nyári klímatizálása is, sőt alkalmas elrendezéssel még arra is van lehetőség, hogy nyáron a lakásból kivont hőt meleg víz készítéséhez használjuk fel. Többféle elven működő hőszivattyú létezik. Egy lehetséges megoldás alapelvét jól szemléltethetjük egy bicikli pumpa és egy szódás szifon példájával. Amikor felpumpáljuk a bicikli kerekét, a pumpa alsó részét melegnek tapasztalhatjuk, mivel a benne lévő levegő az összesűrítés hatására felmelegszik. A szódásüveg patronja pedig, amikor azt becsavarjuk, a benne lévő gáz gyors kitágulása miatt annyira lehűl, hogy rajta a vízpára megfagy és dér képződik. E jelenségek fizikai magyarázatát 1824 óta ismerjük, amikor is Nicolas Léonard Sadi Carnot (1796-1832) kidolgozta a hőerőgépek működésének elméleti alapjait. Ahhoz, hogy működő hőszivattyút kapjunk, nem kell mást tenni, mint kombinálni a bicikli pumpa és a szódás szifon működési elvét. Ámde ez az elv is régóta ismert. Salzburgban például már 1897-ben megvalósítottak ilyen rendszerű fűtést. Ez a technika azonban csak az utóbbi időben terjed az energia árak rohamos növekedése, valamint az üvegház gázok kibocsátásának mérséklésére irányuló nemzetközi intézkedések miatt. A gyakorlatban alkompresszor kalmazott kompreszszoros hőszivattyúkgőz hőenergia ki hőenergia be nál a magas hatásfok (fűtés) (hűtés) párokonérdekében a körfologdenlyamatban szereplő tató zátor gázt annyira összesűrítik, hogy az cseppfofolyadék lyós állapotba kerül. nyomás csökkentő Egy ilyen hőszivattyú szelep fő szerkezeti egységei: hőcserélővel felszerelt párologtató, kompresszor, ugyancsak hőcserélővel felszerelt kondenzátor, és nyomáscsökkentő szelep. A kompresszoros hőszivattyú működése során az alacsony belső nyomású párologtatóban

96

valamilyen folyékony „munkaközeg” elpárolog és közben hőcserélőn keresztül hőt von el a környezetétől, vagyis a hőforrástól vagy a hűtendő térből. Ezután az elpárolgott munkaközeg gőzét a kompresszor átpumpálja a nagy nyomású kondenzátor tartályba, ahol az ismét cseppfolyósodik, és hőcserélőn keresztül hőt bocsát ki a környezetbe, illetve a fűtendő térbe. A kondenzátorból azután, hőenergiájának leadása után a munkaközeg nyomáscsökkentő szelepen keresztül jut vissza a párologtatóba. Az ilyen berendezésekben – a hűtendő és/vagy fűtendő tér megkívánt hőmérsékletétől függően – sokféle munkaközeg jöhet szóba, pl. ammónia, széndioxid, propán, izobután, részlegesen vagy teljesen halogénezett szénhidrogének, stb. Hőszivattyús fűtésre és meleg víz szolgáltatásra többféle megoldást dolgoztak ki. A talajhő-hasznosító hőszivattyú működése arra épül, hogy a talaj már említett hőtároló képességének köszönhetően a talaj mélyebb rétegeiben a hőmérséklet télen-nyáron csaknem állandó, pl. 15-20 méter mélyen akár +8~10 C fok is lehet. Ezért a talajból télen hőt szivattyúzva az épületet fűthetjük, nyáron pedig oda hőenergiát vissza pumpálva klimatizálhatjuk. E megoldásnak két fő változata van. Az egyik a talaj-kollektoros rendszer, amelynél 1-2 méter mélyen kemény PVC köpennyel ellátott rézcsöveket, vagy polietilén csöveket fektetnek le. Ezekben kering a közvetítő közeg (pl. fagyálló oldat), amelyből a hőszivattyú a hőenergiát kiveszi, illetve ahová visszapumpálja. A tapasztalat szerint a csőrendszerrel behálózott terület legalább 2-3-szor nagyobb kell legyen, mint amekkora a fűtött belső terület. Másik megoldás a talajszondás rendszer, amelynél 50-100 méter mélyen egy vagy több helyen lefúrnak a föld alá, és U alakú csőszondákban keringetik a közvetítő közeget. Nagyobb létesítmények fűtéséhez helyenként geotermikus hőszivattyús rendszert alkalmaznak. Ennél a Föld belsejéből felfelé áramló hőt csapolják meg 1000-2000 méter mélységű szondák segítségével.

97

Hőforrásként használható a napenergia is, például a tetőre szerelt napkollektorok segítségével. Télen ugyanis, amikor kevés a napsütés, a napkollektor hőteljesítménye lecsökken. Hőszivattyúval azonban a fűtőteljesítmény megtöbbszörözhető. A Napból származó hőenergia kinyerhető még napsugárzásnak kitett tégla vagy beton építmények falaiba beépített csőrendszerben keringetett közvetítő közeg segítségével. Ismeretes olyan megoldás is, amelynél egy kútból búvárszivattyúval kinyert víz hőjét hasznosítják, és az így lehűtött vizet egy másik kútba, esetleg tóba vagy folyóba eresztik, vagy a földbe elszivárogtatják, sőt, hőenergia forrásként használható még a szennyvíz, és elhasznált termálvíz is. Az egyik legérdekesebb hőszivattyús fűtési megoldás a levegőkazán. Ez a külső levegőből veszi ki a hőenergiát, és még –20 C fokos környezeti hőmérséklet esetén is képes a lakás belső terét 20-25 C fokra felfűteni. Egy ilyen hőszivattyú magát a levegőt használja primer munkaközegnek, és annak összesűrítésével nyeri ki belőle a hőenergiát, amiből egy újabb (zárt rendszerű kompresszoros) hőszivattyú állít elő magas hőmérsékletű munkaközeget. A berendezés a beszívott levegőt atmoszférikus nyomásra expandáltatva mintegy 50 C fokkal alacsonyabb hőmérsékleten bocsátja ki. Ez tehát azt jelenti, hogy ha kint a hőmérséklet –20 C fok, akkor a berendezés nagy mennyiségben fújja ki a szabadba a -70 C fokos levegőt. Ilyen megoldás ezért leginkább nagy szabad területen álló önálló épületek fűtésére alkalmas. Fontos tudni azt is, hogy a hőszivattyús rendszerek hatékonyágára minden egyes konstrukciónál meg szokták adni az ún. COP munkaszámot (COP = Coefficient Of Performance), amely megadja, hogy a hőszivattyú által leadott hő hányszorosa a hőszivattyú működtetéséhez felhasznált villamos energiának. A COP szám természetesen attól is függ, hogy mekkora hőmérsékletkülönbséget kell áthidalni, és az értelmezésénél azt is figyelembe kell venni, hogy mivel a hőszivattyú működtetéséhez szükséges energia hővé alakul át, ezért a szolgáltatott hőenergia egyenlő a hőforrásból felvett energia és a hőszivattyút működtető energia összegével. A COP = 5

98

munkaszám például azt jelenti, hogy 4 egység felvett hőenergiához adódik hozzá 1 egység működtető energia és a kimenő hőenergia ezek öszszege lesz, vagyis 5 egység hőenergia. Hőszivattyúkat nemcsak fűtéshez, de klímaberendezésekben hűtéshez is használnak. Az ilyen célra szolgáló hőszivattyú nemcsak kompresszoros elven működhet. Ismeretesek abszorpmunkaközeg gőze ciós hűtési rendszerek kondendesztilis, közöttük olyanok, zátor látor szivattyú amelyek közvetlenül napenergiával működfolyékony híg oldat munkaközeg nek. nyomáscsökkentő Az ilyen berendeszelep fúvóka zésekben a munkaközeg kompresszoros párologoldó cseppfolyósítása hetató tartály dús munkalyett a munkaközeg oldat közeg gőze oldószeres elnyeletését alkalmazzák. Munkaközegként alkalmazható például ammónia vagy széndioxid, oldószerként pedig desztillált víz, de van olyan megoldás is, amelynél a munkaközeg vízgőz, az oldószer pedig lítium-bromid oldat. Egy ilyen rendszer fő szerkezeti egységei a desztillátor, a kondenzátor, a párologtató, és az oldó tartály (abszorber). A nagy belső nyomású desztillátorba vezetik be a fűtőteljesítményt, amellyel az oldatból elgőzölögtetik, mintegy „kifőzik” a munkaközeget, amelynek gőze az ugyancsak nagy nyomású de már csak környezeti hőmérsékletű kondenzátorba jutva lecsapódik és cseppfolyós állapotba kerül. Innen a munkaközeg fúvókán keresztül permet (spray) formájában jut az alacsony nyomású (vákuumos) párologtatóba, ahol gyorsan elpárologva lehűti a környezetét. A párologtatóból a munkaközeg gőze az oldó tartályba kerül, ahol oldószerben elnyelődik. A munkaközeg dús oldatát szivattyú juttatja a desztillátorba, ahonnan a desztillálás során keletkező híg oldat nyomáscsökkentő szelepen keresztül jut vissza az oldó tartályba.

99

Ismeretesek munkaközeg nélküli hőszivattyúk is, amelyek a hőáramlást közvetlenül villamos energiával működtetik. A működésük alapja az ún. termo-elektromos effektus, amely hasznosítható hűtéshez, fűtéshez, hőfok szabályozáshoz, de a folyamat meg is fordítható, és áramló hőenergiából villamos energia állítható elő. A termo-elektromos effektusok három alaptípusa a Seebeck effektus, a Peltier effektus, és a Thomson effektus. A német Thomas Johann Seebeck (1770-1831) 1821-ben fedezte fel, hogy az iránytű kilendül, ha két különböző fémhuzalból zárt hurkot alkotunk, és a fémhuzalok két csatlakozási pontján más a hőmérséklet. Mivel azonban – félreértelmezve a jelenség fizikai magyarázatát – úgy gondolta, hogy a hőmérséklet különbség hatására a két különböző fémből készült huzal csatlakozási helyei felmágneseződtek, a jelenséget termomágneses effektusnak nevezte el. Később a dán Hans Christian Oersted (1777-1851) felismerte, hogy az eltérő hőmérsékletű csatlakozási pontoknál villamos feszültség keletkezik, aminek hatására a zárt hurokban villamos áram folyik és ez okozza a mágneses jelenséget. Ő nevezte először a jelenséget termoelektromosságnak. 1834-ben a francia Jean Charles Athanase Peltier (1785-1845) azt is felfedezte, hogy az effektus fordítva is működik, vagyis villamos áram hatására a csatlakozási pontok hőmérséklete az áram irányától függően felmelegszik vagy lehűl, és ezért közöttük hőfok eltérés alakul ki. Ez utóbbi jelenséget nevezik Peltier effektusnak. Amióta ismerjük a félvezetőket, azt is tudjuk, hogy ilyen effektus a különböző félvezetők határán is létre tud jönni. Az ilyen elven működő eszköz neve: Peltier elem, amely alkalmas arra, hogy villamos energia felhasználásával hőenergiát juttasson hidegebb helyről melegebb helyre, és ezáltal az egyik oldalon hűtsön, a másikon pedig fűtsön. Egy Peltier elem hatásfokára jellemző az ún. Peltier együttható, amely megmutatja, hogy egységnyi villamos töltés átáramoltatása a rendszeren milyen menynyiségű hőenergia átszivattyúzását eredményezi. A harmadik termo-elektromos jelenség a Thomson effektus. Ezt William Thomson (1824-1907), ismertebb nevén Lord Kelvin fedezte fel 1851-ben. Eszerint, ha egy homogén vezetőn áram folyik keresztül, és a

100

vezeték különböző szakaszai között hőmérséklet különbség van, akkor a villamos áram hatására a két hely között hőáramlás is fellép, vagyis a vezeték különböző szakaszain hőt vesz fel vagy ad le. Kelvin 1854-ben arra is rájött, hogy a Seebeck effektus voltaképpen a Peltier effektus és a Thomson effektus kombinációja, együttes megjelenése. Peltier elemekkel elvileg lehetne ugyan villamos energiát előállítani például napenergia felhasználásával, azonban az ilyen eszközök alkalmazása ilyen célra nagyon gazdaságtalan, mivel a hatásfokuk kicsi, ráadásul a kereskedelmi forgalomban kapható szendvics szerkezetű Peltier elemek hideg és meleg oldalai közötti távolság mindössze néhány milliméter. Jól alkalmazhatók ugyanakkor Peltier elemek elektronikus készülékekben, pl. számítógépekben egyes kényes alkatrészek hűtésére. Elképzelhető azonban, hogy napenergiával, vagy ipari hulladék hővel egyik oldalon felmelegített és a másik oldalukon hűtött termo-elektromos elemekkel előbb-utóbb mégiscsak lehet gazdaságosan villamos energiát termelni. Legalábbis ismeretesek ilyen kutatások. Ilyen megoldással a Szegedi Tudományegyetemen is foglalkoznak, ahol a hagyományos Peltier elemektől eltérően olyan termo-elektromos eszközzel kísérleteznek, amelynél a hideg és meleg oldal távolsága akár 70-80 cm lehet, és az előállítási költsége viszonylag alacsony, a hatásfoka pedig magas. Azt csak a jövő fogja eldönteni, hogy ilyen megoldások képesek lesznek-e az emberiség energetikai problémáit jelentősen befolyásolni. Az azonban már ma is látszik, hogy a hagyományos munkaközeges hőszivattyúk elterjedése előnyös lehet a környezetterhelés és a globális melegedés mérséklése szempontjából.

101

HULLADÉKOK ÉS SZENNYVIZEK Az erőforrások fokozódó kiaknázása és felhasználása mellett járulékos problémaként mutatkozik az egyre több hulladék és szennyvíz, amelyektől valahogyan meg kellene szabadulni, mert egyébként mérgezik az ivóvizet, a talajt, az élelmiszereket, és azt a talaj-közeli levegőt, amelyet beszívunk. Környezetvédelmi szempontból, és a kimerülő nyersanyag források miatt is kézenfekvőnek látszik ezek újrahasznosítása. A Földön ugyanis számos nyersanyag, például a vas és a színes fémek hozzáférhető mennyisége korlátozott, ezért a kiselejtezett használati tárgyakból visszanyerhető nyersanyagok nagyon értékesek lehetnek. Ez természetesen nem csak a fémekre vonatkozik, hanem a fából, papírból, textíliából, műanyagokból készült termékekre is. Az újrahasznosítás azonban jelentős energia és egyéb erőforrás felhasználásával jár, ezért nem mindegy, hogy az alapvető nyersanyagaink milyen gyakran „fordulnak körbe” a recirkulációs folyamatban. Ha például egy gazdag országban az autókat átlag 5 évenként leselejtezik, akkor a bennük lévő fémeket négyszer gyakrabban kell „újrahasznosítani”, mintha csak 20 évenként történne leselejtezés. Fontos lenne ezért, hogy a tartósnak nevezett áruféleségek tényleg tartósak legyenek. Sajnos az újrahasznosítás bűvöletében élő gyártók általában éppen az ellenkező utat követik. A tartós fogyasztási cikkek jelentős részét ugyanis úgy konstruálják, hogy nem túl hosszú használat után egyik-másik kulcsfontosságú alkatrészük tönkremenjen, ámde azt ne lehessen kicserélni, hanem az egészet el kelljen dobni. Különösen nagy értékű termékeknél ez az út mégsem járható, így a fogyasztás ösztönzésére mást kellett kitalálni. Az egyik módszer az erkölcsi elavulás meggyorsítása. Régen pl. egy bevált autómárkát évtizedekig változatlan formában gyártottak. Manapság minden autótípus karosszériája évenként módosul, úgy hogy abból az évjárat megállapítható. A gazdag autóvásárló, ha nem akar az ismerősei előtt szégyenkezni, minden évben új kocsit vehet. 102

A piacot természetesen nem lehet kizárólag gazdag vevőkre alapítani, a többi vevő számára más megoldások működnek. Az egyik jól bevált megoldásra megint csak az autóipar lehet példa: Régebben a gépkocsikon elől és hátul rugalmasan benyomódó lökhárító volt. Ez a kisebb koccanások energiáját képes volt felvenni anélkül, hogy a járműben sérülés keletkezzen. Később rájöttek, hogy nagyobb erejű ütközések esetén a benn ülők testi épsége ún. gyűrődési zónával védhető. A gyűrődési zóna azt jelenti, hogy a karosszéria könnyen deformálódó elemekből áll, amelyek alakváltozása felemészti az ütközési energia jelentős részét, s ezzel megkíméli az utasokat a komolyabb sérüléstől, habár azon az áron, hogy a járműben jelentős anyagi kár keletkezik. Később arra is rájöttek, hogy ha úgyis van gyűrődési zóna, akkor a lökhárító elhagyható. Helyette festett és fényezett karosszéria elemek zárják a kocsi elejét és hátulját. Ez a megoldás biztosítja, hogy a bennülők számára szinte észrevehetetlen mértékű csekély koccanás esetén is a kocsiban legalább százezer forint nagyságrendű kár keletkezzen. Ez nagyon jó üzlet az autó alkatrész gyártóknak és kereskedőknek, mivel az autóalkatrészek ára a teljes autó árához mérten irreálisan magas. Ha valaki alkatrészenként akarná megvenni a gépkocsiját, hogy otthon összeszerelje, az új autó árának többszörösét fizethetné ki. Ilyen és ehhez hasonló „forgalomnövelő” módszerek következtében a világon óriási mennyiségben selejtezik le a „tartós” fogyasztási cikket, és a fejlett ipari országokban hatalmas, jól jövedelmező iparágak működnek, amelyek feladata már nem a termelés, hanem a korábban megtermelt anyagi javak megsemmisítése. És ez nem csak a műszaki cikkekre igaz, hanem a könnyűipari termékekre is. Ma már „nem divat” cipőt, ruhát, ágyneműt, kézitáskát megjavíttatni. Ezeket egyszerűen kidobják és újat vesznek helyettük. A gazdag országokban ezen kívül jelentős mennyiségű el nem fogyasztott és megromlott élelmiszer is kerül a szemétbe, méghozzá olyan hatalmas tömegben, amely elegendő lehetne több szegény ország lakosságának élelmezésére. A szerves és szervetlen hulladékok mennyiségét jelentősen megnövelik a fölösleges szállítások, valamint a csomagolástechnika, és a nagyrészt szemétbe kerülő szórólapok és egyéb reklám kiadványok is

103

Ma már az iparban és mezőgazdaságban előállított termékeket általában nem a közelben használják fel, hanem ezek több száz vagy több ezer kilométeres szállítással jutnak el a fogyasztóhoz, jelentősen megnövelve a közúti, vasúti, vízi, sőt még a légi teherszállítási forgalmat is. Mivel a szállítás során a rakományban kár keletkezhet, azért költséges és anyagigényes csomagolásokat kell alkalmazni. Azután a csomagok szétbontása után egy további csomagolási réteg bukkan elő, általában elegáns, több szín nyomású kivitelben, hogy amikor az árú a boltban a polcra kerül, vonzó benyomást keltsen a vásárlóban. Itt azonban még nem mindig ér véget a csomagolóanyagok hierarchiája. Árusítanak például milliméter vastagságú szeletekre vágott sajtot, amelynek minden szelete külön-külön be van csomagolva polietilén fóliába, azután 10-10 becsomagolt szelet belekerül egy további színes reklámcsomagolásba, majd ezekből 10-10 csomag belekerül egy még szebb és exkluzívabb dobozba. Így azután gyakran több csomagolóanyagot szállítanak több ezer kilométeren keresztül, mint amennyi az áru hasznos tömege. Ez a rengeteg csomagolóanyag azután mind-mind bekerül a szemétbe, hogy azután újabb erdők kivágásával még több és még szebb csomagolóanyagokat lehessen helyettük gyártani. A különféle hulladékok bomlása során jelentős mennyiségben keletkeznek vízben oldódó vegyületek is, amelyek előbb-utóbb, közvetlenül vagy szennyvízcsatornán keresztül bekerülnek a talajba és az élővizekbe. A szennyvíz a hulladék speciális formája. Szennyvizek hatalmas menynyiségben képződnek a háztartásokban, a mezőgazdaságban, a gyártó, energia és szolgáltató iparban, beleértve az újrahasznosítási technológiák működtetését is, és ha tisztítás nélkül élővízbe kerülnek, mérgezik a folyókat, tavakat, és a talaj alatti ivóvíz bázisokat is. A szennyvizek egyik része az épületekből és utcai lefolyókból a közcsatornákba jut, másik része közvetlenül a talajba kerül. Ez történik például, amikor esik az eső. A víz kitűnő oldószer, és az esővízre ez fokozottan igaz, mivel az eső a levegőből széndioxidot old ki, és ettől enyhén savas hatású lesz. Az eső azonban a levegőben a gyárkémények által kibocsátott füsttel, és az autók által kibocsátott gázokkal is kapcsolatba kerülhet, és ezekből egyéb szennyeződéseket, pl. kénvegyületeket is magával vihet.

104

Lakott környezetben pedig az esőcseppek jelentős része autókra és épületekre hull, és ezek szennyeződéseit is lemossa a talajba vagy a közcsatornába. A talajba jutó szennyezett esővíz különféle kőzet és talajrétegeken áthaladva leadja a szennyeződések egy részét, miközben esetleg újabb szennyeződéseket old magába – például műtrágyát, gyomirtó és rovarölő szereket – és ez addig ismétlődik, amíg a víz valahol a felszínre bukkan, és forrásokon, patakokon, folyókon keresztül visszajut a tengerekbe. Az ilyen „spontán” szennyeződésekhez adódnak hozzá a csatornahálózatokból származó szennyvizekből a tisztítás során el nem távolított egyéb szennyeződések, valamint a bomló szennyeződéseken élősködő különféle mikroorganizmusok. Az eredmény az, hogy végül az óceánokban köt ki évenként többek között nagyjából 80 millió tonna műtrágya, 120 millió tonna mosószer és kozmetikum, több mint 2 millió tonna cink, és csaknem 400 ezer tonna ólom. Ezek jelentősen károsítják a tengerek élővilágát, beleértve a planktonokat, amelyeknek pedig fontos szerepük van az oxigén–széndioxid körforgásban, és a globális bio-ökológiai rendszer stabilitásában. És akkor még nem beszéltünk a kőolaj szennyezésről, amelyből egyetlen literrel fogyasztásra alkalmatlanná lehet tenni akár ezer köbméter (vagyis egy millió liter) tiszta ivóvizet. Mindezek további következménye az is, hogy ma a világon legalább egymilliárd ember csak nagyon korlátozott mértékben tud hozzájutni a tiszta egészséges ivóvízhez. Érdemes azt is tudni, hogy az ivóvízzel jól ellátott fejlett országokban is minden ivóvíz közvetve az esőből származik, amely – szénsav tartalmának köszönhetően – eredetileg lágy víz. Mivel azonban az esővíz a felszíni kőzetrétegen átszivárogva fémsókat old ki – főleg kalciumot és magnéziumot – ezért a vezetékes és kútvizek még a tisztítás ellenére is tartalmaznak ilyen oldott sókat. Ez okozza azt, hogy az ivóvizek jelentős része ún. „kemény” víz. Az ipari és mezőgazdasági szennyvizek gyakran tartalmaznak szerves és szervetlen szén és nitrogén vegyületeket, fémsókat, nitrátokat, nitriteket, ammóniumot, lebegő szilárd részecskéket, különféle kloridokat, foszfor, kén, vas, ólom, mangán vegyületeket, továbbá baktériumokat és

105

vírusokat is. Ezeket azonban az üzemek csak alapos szűrés és tisztítás után engedhetik ki a közcsatornákba, és a kibocsátási határértékeket kötelező szabványok és jogszabályok írják elő. Más a helyzet a lakóépületekből kikerülő kommunális szennyvizekkel, amelyek tisztítás nélkül jutnak a közcsatornákba, ezért ezek szűrése és tisztítása az egyes településekre és/vagy lakóközösségekre hárul. A kommunális szennyvizek általában szerves és szervetlen szén, nitrogén és foszfor vegyületeket, lebegő szilárd részecskéket, valamint kisebb mennyiségben kénvegyületeket és különféle fémsókat tartalmaznak. A kommunális szennyvizek tisztításának korszerű módszere a biológiai tisztítás, amely több technológiai lépésből áll. Az első lépés a lebegő szilárd részecskék kiülepítése. Ennek érdekében a vízhez fémsókat kevernek, ezek hatására a lebegő részecskékből pelyhek alakulnak ki, amelyek a vízből ülepítéssel kiválaszthatók. Ezután következik a több lépéses biológiai tisztítási folyamat, amelynek során különféle baktériumok és gombák a szerves vegyületeket először ammónia vegyületekké alakítják át, majd a baktériumokkal működő ún. „biokonverter” az ammónia vegyületeket átalakítja nitrit vegyületekké, ez utóbbiakat pedig nitrátokká. A biológiai tisztítási folyamat befejező fázisa a denitrifikáció, amelyben – oxigénmentes környezetben élő anaerob baktériumok segítségével – a nitrogén vegyületekből nitrogén gáz (N2) képződik és ez a levegőbe eltávozik. A különféle települések szennyvíztisztítói fel vannak szerelve kémiai analitikai műszerekkel, és ezek segítségével folyamatosan ellenőrzik, hogy a tisztító üzemből ne kerülhessen élővízbe olyan tisztított szennyvíz, amelyben a szabványokban és jogszabályokban elírt határértékeket meghaladó koncentrációban maradtak káros anyagok. Ez az intézkedés azért nagyon fontos, mert – közvetve – a vízvezeték hálózatba kerülő ivóvíz is, megfelelő további tisztítási műveletek után, a tavainkból és folyóvizeinkből származik. Magyarországon szerencsére ezek a folyamatok jól működnek, ezért a vízcsapokból mindig jó minőségű tiszta iható víz folyik. Csak rajtunk múlik, hogy ez a jövőben is így legyen.

106

TÁPLÁLKOZÁS ÉS ÉLETMÓD Hogy van globális melegedés és éghajlatváltozás, és ez előbb-utóbb súlyos problémákat fog okozni, az ma már nem kétséges, bár e folyamatok hatásmechanizmusa nem teljesen tisztázott, így azt sem tudhatjuk pontosan, mekkora a része, közrehatása ebben az emberiségnek. Kétségtelen azonban, hogy a természetes okok mellett a kedvezőtlen folyamatokban az emberi tevékenység is jelentős szerepet játszik, olyanynyira, hogy a klímaegyensúlyt még az emberiség hétköznapi életmódja és a táplálkozási szokásai is befolyásolhatják. Ha például Kína és India lakossága – több mint kettő és fél milliárd ember – megváltoztatná az étrendjét és olyan módon étkezne, mint ahogyan ezt Észak-Amerikában és Nyugat-Európában az emberek többsége teszi, ez jelentős mértékben átalakíthatná a Földön az éghajlatot. A táplálkozási lánc és a természetes öko-biológiai önszabályozó mechanizmusok kapcsolatáról az azóta elhunyt Prof. Dr. Balogh János akadémikus több nyilvános előadást tartott. Az egyik előadásában a kérdést az alábbi egyszerű példával szemléltette. Tegyük föl, hogy van egy lombos erdő, amelyben a zöld levelek öszszes tömege mondjuk tízezer tonnát nyom. Az erdő állandóan fejlődik, újabb leveleket terem, ámde a zöldtömeg mennyisége mégsem változik. Az erdőben ugyanis hernyók élnek, amelyek összes test-tömege mintegy ötszáz tonna. A sok kis hernyó állandóan rágcsálja a leveleket, és naponta átlagosan annyit fogyaszt el, amennyi újra termelődik. Előfordulhatna persze, hogy a hernyók túlszaporodnak, lelegelik az összes levelet, azután éhen pusztulnak. Ez azonban mégsem következik be. Az erdőben ugyanis énekes madarak élnek, főleg cinegék. Ezek együttes test-tömege mintegy húsz tonna. A cinegék vegyes táplálékon élnek, és a növényi magvak mellett rendszeresen eszegetik a hernyókat is, és ezekből naponta átlagosan annyit fogyasztanak el, amennyi a hernyók szaporulata. 107

A rendszer egyensúlya azonban felborulhatna úgy is, hogy a cinegék annyira elszaporodnak, hogy elpusztítják az egész hernyó állományt, és végül maguk is kipusztulnak. Ez azonban mégsem következik be. Az erdőben ugyanis sas-madarak is élnek, mégpedig összesen egy tonna testtömeggel. Ezek rendszeresen vadásznak a cinegékre, és olyan mértékben fogyasztják őket, amilyen ütemben azok szaporodnak. A sas csúcsragadozó, nincs természetes ellensége, szaporodási és életciklusa pedig viszonylag hosszú, hiszen sok idő kell a tojásrakáshoz, és a költéshez. Ezért, ha túl sok cinegét fogyasztanak el, számukra élelmiszer hiány lép fel, és emiatt elmarad vagy elhúzódik a tojásrakás és a tojások kiköltése. Ily módon a sasok maguk szabályozzák optimális szintre a saját létszámukat. Természetesen a sas-madarak sem élnek örökké. Amikor elpusztulnak, a testüket különféle gombák és mikroorganizmusok lebontják, a bomlástermékek a talajba kerülnek, innen a fák gyökerei az értékes tápanyagokat felszívják, és ezt is felhasználják a lombozat újratermeléséhez. Az itt leírt körfolyamat csupán nagyon leegyszerűsített változata a sokkal bonyolultabb valóságnak. Két fontos tanulságot azonban már ebből is le lehet vonni. Az egyik az, hogy a természetben kegyetlen játékszabályok működnek, hiszen a bio-ökológiai szabályozás úgy működik, hogy az élőlények kölcsönösen felfalják, elpusztítják egymást. A másik tanulság az, hogy minél magasabb hierarchia szinten helyezkedik el egy élőlény faj a táplálkozási láncban, annál kisebb létszámban képes megélni ugyanazon a termőterületen. A példa szerinti lombhozamú erdőben pl. folyamatosan meg tud élni 500 tonnányi növényevő hernyó, 20 tonnányi vegyes táplálkozású énekes madár, és 1 tonnányi húsevő csúcsragadozó. Az emberiség még néhány száz évvel ezelőtt is főleg növényekkel táplálkozott. Az egyszerű emberek nagyrészt kása-féléken éltek. MáriaTerézia királynő például a gazdasági fejlődés távlati céljaként fogalmazta meg, hogy vasárnaponként tyúk főjön minden egyes jobbágy család fazekában. Ekkor ugyanis még luxusnak számított, ha egy 4-6 gyermekes szegény családnak lehetősége volt hetenként egy alkalommal közösen elfogyasztani egy tyúkot.

108

Az utóbbi 100-150 évben a táplálkozási szokások megváltoztak. A magasan fejlett országokban az emberek egyfajta csúcsragadozóként viselkednek. Óriási mennyiségű húst fogyasztanak, méghozzá pazarló módon, hiszen a megtermelt húsárúk jelentős része köt ki a szemétben romlott élelmiszerként vagy ételmaradékként. A részletesebb számítások azt mutatják, hogy ha egy termőterületen meg tud élni egy olyan ember, aki a nyugati szokások szerint táplálkozik, akkor ugyanez a termőterület el tudna tartani 20 vegetariánust, vagy 5–8 olyan embert, akik hetenként legfeljebb egy vagy két alkalommal fogyasztanak mérsékelt mennyiségben hús-ételt. Ráadásul ilyen étkezési szokások mellett számos egészségkárosító tényezőt is ki lehetne küszöbölni, de ami talán még fontosabb, kevesebb takarmányra és műtrágyára lenne szükség, aminek következtében csökkenthető lenne a globális klímaváltozás kockázata. Ha pedig a világ ún. „fejlődő” országaiban a húsevés a nyugati országokhoz hasonló mértékűvé válik, a szükséges élelmiszer mennyiség előállításához fel kellene számolni a Földön a széndioxid lebontásában kulcsszerepet játszó még meglévő összes erdőséget, és a helyükön takarmány növényeket kellene termeszteni. És akkor még nem beszéltünk az emberiség rohamosan növekvő létszámáról, és az egy főre jutó átlagos erőforrás felhasználás növekedéséről.. Mindezek alapján valószínűnek látszik, hogy az emberiség – a saját túlélése érdekében – előbb-utóbb rá fog kényszerülni a húsfogyasztás jelentős mérséklésére. Ámde a kérdésnek van egy másik oldala is. Ugyanis, még ha főleg növényi táplálékon is élünk, nem mindegy, hogy hol termett az a bizonyos növény. A kérdés több szempontból is fontos. Már évtizedekkel ezelőtt felfigyeltek arra, hogy a városi lakosok között sokkal gyakrabban fordulnak elő allergiás panaszok, mint faluhelyen, bár a különbség az utóbbi évtizedekben csökkenő tendenciát mutat. Mint tudjuk, minden földrajzi helynek megvannak a maga sajátos lokális bio-ökológiai jellegzetességei. A különböző vidékeken jelentősen eltérőek a talajkémiai, talajgeológiai, háttérsugárzási paraméterek, másfajta növények és állatok élnek, mások a gyomnövények, a gombafélék, az énekes madarak, a növényi kártevők, a bogarak, talajférgek, stb. és ezek

109

szervezetében eltérő tulajdonságú baktériumok, mikroorganizmusok tanyáznak, amelyek melléktermékei nyomokban megtalálhatók az élelmiszernövényekben és az állati takarmányokban. Ha valaki egész életét egy farmon tölti el és helyben termelt élelmiszerekkel táplálkozik, gyermekkora óta adaptálódik ezekhez a tényezőkhöz, de nem fog adaptálódni a Dél-Amerikából importált pirospaprikához, a Hollandiából importált tehéntejhez, az Ausztráliából importált halkonzervhez, a Dél-Afrikából importált zöldalmához, és az Indiából importált guár-gumihoz, nem beszélve az E-számokkal kódolt élelmiszeradalékokról és a génmódosított kenyérgabonáról. Az, hogy a fejlett országokban élő emberek – főleg a városi lakosság – jelentős részben távolról oda szállított élelmiszereken él, nemcsak az egészséget és az allergia érzékenységet befolyásolja, de óriási szállítási költségekkel is jár, és ez nemcsak magasabb élelmiszer árakat eredményez, hanem a szállítóeszközök – főleg kamionok – által elégetett szénhidrogének következtében számottevően megnöveli az üvegházgáz kibocsátást is. Az életmódunk más vonatkozásban is hatással van a klímaegyensúlyra. A modern ember ugyanis kényelmesen szeretne élni, és élvezni akarja az életet, ezért az életmódjához hozzátartozik az is, ahogyan a szabadidő eltöltése zajlik, vagyis az idegenforgalom. Ma már mindenki külföldre akar menni nyaralni, lehetőleg autóval vagy repülőgéppel. Nyaranként óriási népvándorlás indul el, főleg a meleg éghajlatú országok felé, ahol azután a hőség ellen a turisták klimatizált szállodákban laknak, óriási villamos energia felhasználás árán mesterségesen előállítva azt a klímakörnyezetet, amit akkor élvezhetne a turista, ha otthon maradna a saját lakóhelyén. Sőt, ma már a személyautókat, villamosokat és autóbuszokat is klímaberendezésekkel látják el, jelentősen megnövelve ezzel az energiapazarlást. Bár ezekben a folyamatokban számos még tisztázatlan tényező játszik szerepet, az a tanulság mindenesetre leszűrhető, hogy a kedvezőtlen klímaváltozási tendenciák megállítása nehezen képzelhető el az emberiség életmódjának megváltozása nélkül.

110

TERMÉSZETES EREDETŰ SUGÁRZÁSOK Sugárözönben élünk. Sugárzásokat kapunk a világűrön keresztül a Naptól, és a távoli csillagoktól. Sugárzásoknak vagyunk kitéve a Föld belsejében található radioaktív anyagok, valamint a talaj repedésein keresztül felszivárgó radioaktív gázok miatt. Sugárzásokat kapunk egy plafonig csempézett fürdőszobában és egy szenespincében is a kerámiában és a szénben található radioaktív izotópok miatt. Sugárzások érnek minket, amikor egy gyógyfürdő termálvizében lubickolunk, és radioaktív izotópokat is fogyasztunk, amikor mélyfúrású kutakból származó jó minőségű, számos nyomelemet tartalmazó ásványvizet iszunk. A sokféle sugárzás jó is meg nem is. Ha nem lennének sugárzások, nem alakulhatott volna ki élet a Földön. A sugárzások persze károsak is lehetnek, ebben is van optimális középút. Valamekkora sugárzásra szükségünk van ahhoz, hogy egészségesek legyünk, de a túl intenzív besugárzás súlyos egészségromlást okozhat, amibe bele is halhatunk. Az alábbiakban a természetes eredetű veszélyes sugárzásokról lesz szó, főleg azokról, amelyek intenzitása az emberi tevékenység következtében még fel is erősödhet. A világűrből a légkörön keresztül érkező veszélyes sugárzások nagyrészt a Napból, kisebb részük a csillagokból származik. E sugárzások egészség károsító hatása olyan erős, hogy ha a légkör szűrő hatása egyetlen napig szünetelne, az emberiség és számos más élőlényfaj is teljesen kipusztulna. Szerencsére a légkör nagyon hatékonyan kiszűri a legveszélyesebb sugárzásokat. A világűrből érkező sugárzás részecske sugárzásokból és elektromágneses sugárzásokból tevődik össze. A kozmikus eredetű nagyon veszélyes részecske sugárzások túlnyomó részét a légkör kiszűri, és ezt a szűrő 111

képességét – szerencsére – még az emberi tevékenység sem tudja elrontani. Más a helyzet az elektromágneses sugárzásokkal. Ezek rendkívül széles spektruma a gamma és röntgensugaraktól kezdve az ultraibolya sugárzáson, a látható fényen és az infravörös tartományon keresztül egészen a mikrohullámokig terjed, és jelentős részük áthatol az atmoszférán. Az elektromágneses sugárzás piciny kvantum-energia adagokat tartalmazó fotonok formájában terjed, és a sugárzás biológiai hatása e fotonok energiájától függ. Minél kisebb a sugárzás hullámhosszúsága, annál nagyobb a fotonok kvantum energiája, és általában annál nagyobb a besugárzás romboló hatása. Egy magas kvantum energiájú foton arra is képes, hogy egy molekuláról vagy atomról leszakítson egy elektront, és azt ezáltal ionizálja. Ezért azután megkülönböztetünk ionizáló és nem ionizáló sugárzásokat, amelyek között azonban nem lehet teljesen éles határt vonni. A sugárzás ionizáló képessége ugyanis függ attól is, hogy milyen atom vagy molekula van kitéve a sugárzásnak. A gyakorlatban általában azt az elektromágneses sugárzást szokás ionizálónak tekinteni, amelynek a hullámhossza kisebb 0,1 mikronnál (a mikron a milliméter ezredrésze). Bár a nem ionizáló sugárzások általában már elektronokat nem szakítanak le, de azért a kvantum energiájuk még képes lehet egyes molekulákat, szerves szénláncokat széttörni, felbontani. A világűrön keresztül a Földet érő elektromágneses sugárzások túlnyomó része, több mint 99,9%-a a Napból származik. Merőleges beesés esetén innen az atmoszférát négyzetméterenként kb. 1,3–1,4 kilowatt besugárzási teljesítmény éri, amelynek mintegy 60-70%-a jut el a talaj szintig, miközben a hullámhossz szerinti összetétele (spektruma) módosul, ugyanis a különféle hullámhosszúságú elektromágneses sugárzásokra az atmoszféra különböző rétegeinek viselkedése és szűrőképessége jelentős eltéréseket mutat. A légkör durván három fő rétegre tagolható. Közülük a legalsó a troposzféra, amely kb. 10 km magasságig terjed. Ezt a talaj melegíti és benne légáramlatokat idéz elő. Itt zajlanak az általunk tapasztalható időjárási jelenségek. A troposzféra fölött, a tengerszint felett kb. 10–100 km között helyezkedik el a sztratoszféra, felette pedig az ionoszféra. Ez utóbbi

112

nagyjából 800-1.000 km magasságig terjed, és nagyon ritka, kisnyomású gáz alkotja, amelyet a világűrből érkező ionizáló sugárzások ionizálnak, és ezzel azok – a földi élővilág szerencséjére – csaknem teljesen el is nyelődnek. Az ionizáló (kozmikus, gamma, röntgen) sugárzás egy jelentéktelen része ugyan eléri a talajszintet, és részét képezi a természetes háttérsugárzásnak, ez azonban egészségi károsodást nem okoz. Érdemes azonban tudni, hogy a különféle földrajzi területeken az ionizáló háttérsugárzás igen széles határok között ingadozik. Vannak olyan helyek, főleg a magas hegyvidékeken, ahol akár 10-szer, 20-szor akkora lehet a sugárzási szint, mint amit a Kárpát-medencében megszoktunk. A Himalája hegység egyes térségeiben például többszörös intenzitású a természetes háttérsugárzás, mint amekkora Európában volt a csernobili atombaleset idején, és ezt a besugárzási szintet egész életükben elviselik. Ennek ellenére az ott élő lakosság körében alig fordul elő daganatos megbetegedés. A nem ionizáló sugárzások között biológiai szempontból a legjelentősebb a 0,1 mikron és 1 mm közötti hullámhossz tartományba eső sugárzás, amelyet optikai sugárzásnak neveznek. Ez három fő sávra osztható: a 0,40–0,76 mikron közötti hullámhossz tartományban találjuk a szemmel látható fényt (VIS), a 0,40 mikron alatti sáv alkotja az ultraibolya sugárzást (UV), a 0,76 mikron feletti sáv pedig az infravörös sugárzás (IR). Az optikai sugárzáson belül főleg az ultraibolya (UV) sugárzás képezi az egészségi kockázatot. Ennek hullámhossz tartománya további három részre osztható: Az UVC sáv hullámhossza 0,10–0,28 mikron között van. Ez a legveszélyesebb. Ezt a sugárzást az ionoszféra átengedi, ámde – szerencsére – a sztratoszférában lévő oxigénben gyakorlatilag teljesen elnyelődik, és a kvantum energiájával itt felbontja az oxigén molekulákat, amelyekből ózon gáz képződik. Az UVB sugárzás hullámhossza 0,28–0,32 mikron közé esik. Biológiailag ez is veszélyes. Normális körülmények esetén azonban ennek túlnyomó részét a sztratoszférában az UVC besugárzás hatására képződő ózon elnyeli. Az ózon koncentráció csökkenése 113

esetén azonban ennek a sugárzásnak nagyobb hányada érheti el a talajszintet. Az UVA sugárzás hullámhossza 0,32–0,40 mikron között van. Ennek a jelentős része már eléri a talaj szintet, és jelentős pozitív biológiai hatása van, ugyanis az állatok és emberek bőrében pigment képződést vált ki és hozzájárul a D-vitamin szintézishez, növényekben pedig a klorofill képzésben és fotoszintézisben játszik szerepet. Az előnyös hatások ellenére azonban még ez a fajta sugárzás is okozhat pl. túlzott napozás mellett egészségi ártalmat. Az optikai sugárzások közül a látható fény (VIS) és az infravörös sugárzás (IR) jó hatásfokkal halad keresztül az atmoszféra rétegein. A túl intenzív ilyen sugárzások szemkárosodást okozhatnak – például ha a Napba nézünk – de a szabad testfelületeket legfeljebb melegítik, és káros hatást nem váltanak ki, kivéve persze, ha a sugarakat gyűjtőlencsével fókuszáljuk. A túlzott hő-koncentráció ilyen esetben – például éghető anyag mellé véletlenül letett olvasó szemüveg miatt – akár tüzet is okozhat. Az 1.000 mikronnál, vagyis 1 milliméternél nagyobb hullámhosszúságú mikrohullámú sugárzás ugyancsak jó hatásfokkal halad keresztül a légkörön. Ennek egészségi hatása nincs, mivel az intenzitása elhanyagolható a modern világunkban elterjedt TV és rádió adók, mobil telefonok, autó és garázskapu távnyitók, mikrohullámú sütők, és egyéb technikai eszközök kisugárzása mellett. A Napból a légkörön keresztül a talajszintre jutó elektromágneses sugárzások közül kétségtelenül az UV sugárzás jelenti az igazi egészségi kockázatot. Ezen belül is a legfontosabb az UVB sáv, hiszen az UVC sugárzás a sztratoszférában elnyelődik, az UVA egészségkárosító hatása pedig nem igazán jelentős az UVB sugárzáshoz képest. Vizsgáljuk meg egy kicsit közelebbről, hogy mit is érdemes tudni erről a sugárzásról, és hogy milyen következményekkel járhat, ha túlzásba visszük napozást. Az egyik tipikus károsodás a heveny felégés (erythema), amelynek tünetei a bőrpír, kiütés, hólyagosodás, és a felégést követő hámlás. Amennyiben a heveny felégés gyakran ismétlődik, késleltetett krónikus hatás alakulhat ki, például szarusodás vagy bőrrák. A legveszélyesebb

114

bőrrák típus a melanoma, amely az esetek jelentős részében akár halálos kimenetelű lehet. A nem melanoma típusú bőrrákok viszont általában gyógyíthatók. Ha a túlzott napozás nem éri el azt a mértéket, amelyet az erythema jelent, és a besugárzásban főleg az UVA komponens dominál, bekövetkezhet az azonnali lebarnulás (pigmentáció), mérsékeltebb napozás esetén pedig a késleltetett lebarnulás. A szabad testfelületen, vagyis a bőrön kiváltott hatások mellett igen veszélyes lehet az UV sugárzás által okozott szemkárosodás is. Az UV sugárzás alattomos, hiszen nem látható. Ezért úgy is juthat a szemünkbe UV sugárzás, hogy azt nem vesszük észre. Rövid ideig tartó intenzív UV besugárzás esetén fájdalmas gyulladás lehet a következmény. Az ismételt, még gyulladást éppen nem okozó besugárzások káros következményei hosszú idő alatt fájdalom mentesen alakulhatnak ki és jelentős látás romlásához vezethetnek. Az eredmény lehet – többek között – retinagyulladás, rosszindulatú elváltozás, szürkehályog, valamint a kötőhártya és az ideghártya károsodása. Az UVB besugárzás egészségi kockázata annál nagyobb, minél erősebb a környezetünkben az UVB sugárzás, és attól is függ, hogy a 0,28 és 0,32 mikron közötti hullámhosszúságú UVB tartományon belül a különböző hullámhosszúságú komponensek milyen arányban szerepelnek. A rövidebb hullámhosszúságú, nagyobb kvantumenergiájú „keményebb” UVB sugarak romboló hatása ugyanis erőteljesebb. Az UVB besugárzás intenzitása jelentősen függ a sztratoszférában lévő ózon mennyiségétől. Amint azt már említettük, az ózon rendkívül ritka gázként mintegy 15–40 km közötti magasságban oszlik el, és ha ezt az ózont lehoznánk a talajszintre, és összepréselnénk atmoszférikus nyomásra, akkor mindössze kb. 3 milliméter vastagon tudná beborítani a Földet. Ezt szokás nevezni „ózonréteg”-nek, amelynek mértéke az „effektív rétegvastagság”. Amikor tehát az ózonréteg gyengüléséről, vékonyodásáról, sőt kilukadásáról olvasunk, ez azt jelenti hogy a sztratoszférában az ózongáz koncentrációja – és az ezt kifejező effektív rétegvastagság – kisebb lett. Az UVB besugárzás gyengülése az ózon rétegen való áthaladás során jelentősen függ a hullámhossztól. Minél kisebb a sugárzás hullámhossza,

115

vagyis minél energiadúsabb, keményebb a sugárzás, annál hatékonyabb a gyengülés. Ha az ózonréteg ritkul, a helyzet romlik, mivel nemcsak az UVB besugárzási intenzitás növekszik, hanem egyúttal az összetétele a keményebb és ezért ártalmasabb sugárzások felé tolódik el. Amerikai statisztikai adatok szerint az ózonréteg 1%-os ritkulása esetén a bőrrák gyakorisága mintegy 2-3%-kal növekszik. Márpedig előfordult már 20-30% mértékű ózonréteg ritkulás is. Érdemes ismételten emlékeztetni arra is, hogy az ózon az UVB szűrőhatása mellett egyúttal üvegházhatású gáz is. Ez azt jelenti, hogy az ózonréteg gyengülése esetén az üvegházhatás csökken. Ennek ellenére az ózonréteg gyengülése több kárt okoz, mint amekkora előnye van. Mint említettük, a különféle hullámhosszúságú UVB komponensek biológiai hatása jelentősen eltérhet. Ezért a WHO (World Health Organisation) az IRPA (International Radiation Protection Association) és a CIE (Commission Internationale de l'Eclairage) adatai alapján kidolgozott egy módszert, amelynek segítségével a lakosság számára közérthető módon lehet előrejelzést adni az UV sugárzás várható veszélyességéről. A módszer alkalmazásánál a különféle hullámhosszúságú UV sugárzások intenzitását a veszélyesség mértékének megfelelő együtthatóval felszorozva összesítik, és ezzel megkapják, hogy mekkora lenne egy referencia hullámhosszra átszámítva az a besugárzási intenzitás, amelynek biológiai hatása megegyezik a sokféle hullámhosszúságú komponensekből összetevődő tényleges besugárzással. Ennek alapján a WHO bevezetett egy előrejelzési adatot, ez pedig az UV index, amelynek mérőszáma 0 és 10 között van. Ezt nyáron sok országban be szokták mondani a rádióban és a TV-ben az időjárás jelentéssel együtt. Az UV index 1-es fokozata azt jelenti, hogy a következő napon a dél körüli órákban tiszta időben, felhőtlen égbolt mellett a talajszintre merőlegeshez közeli beesés esetén a biológiailag effektív ekvivalens besugárzási intenzitás várható értéke négyzetméterenként 25 milliwatt. Ilyen UVB besugárzás mellett egy fehér bőrű ember 24 órán belül legfeljebb kb. 130-140 percet tölthet a napon anélkül, hogy a bőre károsod-

116

na. Az emberi bőr érzékenysége azonban különféle bőrtípusoktól és lebarnulási (pigmentációs) fokozatoktól függően jelentősen eltérhet. A 2-es index azt jelenti, hogy a besugárzás ennek duplája, a 3-as azt, hogy ennek háromszorosa, stb., és ezért a napon tölthető idő csak fele illetve harmadannyi, stb. lehet, mint 1-es fokozat esetén. Természetesen az UV index lehet tizedes tört is, mint például 3,8 vagy 6,2 A különféle fokozatokhoz erősségi megnevezés is tartozik. A 0–2 UV index között a sugárzás gyenge, 2–5 között mérsékelt, 5–7 között erős, 7–8 között nagyon erős, 8 fölött pedig extrém erős. Európában nyáron az UV index általában legfeljebb a 8-as fokozatot szokta elérni, de előfordulhat ennél magasabb is, leginkább a vízparti üdülőhelyeken. Az UV index fokozatoknak megfelelő besugárzási szint nagyjából a dél körüli +/– két órányi időtartamon belül érten90° 45° dő, amikor a napsugárzás a ózon merőlegeshez közeli szögben réteg halad át az ózonrétegen. Reggel és délután ugyanis a ferde beesés miatt a napsugarak ózonrétegben megtett úthossza nagyobb, és ezért a szűrőhatás sokkal jelentősebb. Ha például a Nap – délelőtt vagy délután – legfeljebb 45 fok magasan van a horizont fölött, akkor az UV sugárzás legalább 41%-kal hosszabb utat tesz meg az ózonrétegben. Emiatt az UV sugárzás intenzitása jelentősen lecsökken, sőt, mivel a keményebb, veszélyesebb, rövidebb hullámhosszúsági komponensek jobban gyengülnek, ezért a besugárzás hullámhossz szerinti eloszlása is kedvezően változik meg. Mindez azt jelenti, hogy a biológiailag effektív UV intenzitás felére-harmadára csökken. Ha pl. délben az UV index 6-os fokozatú, akkor ilyenkor az index már csak kb. 2–3 között lesz, és ennek megfelelően hosszabb lehet a napozással eltöltött idő. Délben tehát nem érdemes napozni. Kérdés azonban, hogy mikor van dél. A csillagászati értelemben vett dél és az óránk által mutatott dél

117

ugyanis nem azonos. Ennek oka az, hogy nyáron egy órával eltolt nyári időszámítást alkalmazunk, továbbá, hogy általában nem a földrajzi időzóna közepén napozunk. Télen például Magyarországon a Nap kb. háromnegyed 12-kor, nyáron háromnegyed 1-kor delel, az ország keleti részén egy kicsit korábban, nyugatra egy kicsivel később. Ha szeretnénk tudni, hogy a napsugárzás talajszinthez viszonyított beesési szöge kisebb-e mint 45 fok, nagyon egyszerű módszert alkalmazhatunk. Vízszintes talajon egyenesen állva nézzük meg, hogy az árnyékunk hosszabb-e, mint a testmagasságunk. Ha igen, bátrabban napozhatunk, sőt le is barnulhatunk, mivel a barnulást előidéző UVA sugárzás még ilyenkor is alig gyengül. Sokan azt gondolják, hogy felhős időben az UVB sugárzás nem veszélyes. Ez azonban tévedés. A felhők nem nyelik el teljesen az UVB sugárzást, azon akár a besugárzás 90%-a is áthatolhat, és még a kifejezetten vastag felhőzet is átengedi a besugárzás legalább 30%-át. Arra is tekintettel kell lenni, hogy a besugárzás a levegőn is szóródik, méghozzá jobban, mint a szivárvány színeiből összetevődő fehér színű napsugárzás kék összetevője, amelytől az égbolt kék színűnek létszik. Ráadásul szóródás lép fel a különféle tárgyakon is, és emiatt árnyékban is le lehet barnulni. Fokozott a visszaverődésből adódó kockázat strandon, vízben és havas vidéken. A bőrkárosodás kivédésére sokan bőrvédő krémeket használnak. Azonban ez sem csodaszer, ezzel is óvatosan kell bánni. Ezek a különféle bőrvédő vitaminok és nyomelemek mellett olyan hosszú szénláncú szerves molekulákat is tartalmaznak, amelyek a nagy kvantum energiájú kemény UVB fotonok hatására széttörnek és ezzel elnyelik azok energiáját. Sajnos a széttörés bomlástermékeiként olyan törmelék molekulák is képződhetnek, amelyek károsítják a bőrt. Ezért az ilyen krémek csak rövid idejű használatra javasolhatók, és napozás után a krém maradványait érdemes alapos tisztálkodással eltávolítani a bőrfelületről. Az UVB sugárzás ellen a bőrünket meg tudjuk védeni bármiféle ruházattal, széles karimájú kalappal, stb. és ezek használata a déli órákban 2-es

118

fokozatú UV index fölött már ajánlatos. Jó tudni, hogy egy vékony papírlap is képes elnyelni az UV besugárzás túlnyomó részét. Az UVB besugárzás jelentős szemkárosodást okozhat, ezért 2-es UV index fölött napvédő szemüveg használata is tanácsos. A szemünkbe jutó UV sugárzás ugyanis a már említett károsodások mellett olyan biokémiai folyamatokat is előidézhet, amelynek során veszélyes oxidáló anyagok, ún. szabadgyökök keletkeznek. Szerencsére az egészséges emberi szervezet hatékony antioxidáns védelmi rendszerrel rendelkezik, amely a káros hatást jelentősen mérsékelheti. E védelmi rendszerben fontos szerepet játszanak különféle vitaminok és ásványi elemek (pl. C és E vitamin, cink, szelén), amelyek hiánya esetén a pótlásuk megfelelő táplálkozással és táplálék kiegészítőkkel esetleg indokolt lehet. A napszemüvegek, és általában a szemüvegek szűrőképessége azok anyagától és bevonatától függően nagyon eltérő lehet. A különleges tisztaságú jó minőségű optikai kvarcüvegek az UV sugárzást átengedik, míg a különféle optikai szennyező anyagoktól nem mentesített gyenge minőségű üvegek – például a közönséges ablaküveg – az UV besugárzást nagyon hatékonyan elnyelik. Régi tapasztalat például, hogy csukott ablaknál nem lehet lebarnulni. Régen a napszemüvegek közönséges színes üvegből készültek, olyasféléből, mint amilyenből a zöld és barna sörös és boros üvegeket is gyártják. Az ilyen napszemüvegek kitűnő UV elnyelő képességűek voltak. Időközben divatba jött a műanyagból készült és ezért kisebb súlyú napszemüveg. Mivel a legtöbb műanyag az UV sugárzás számottevő hányadát átengedi, ezért az ilyen napszemüvegeket szűrő bevonattal látják el. Csak olyan műanyag napszemüveget érdemes ezért vásárolni, amelyen feltüntetik, hogy UV szűrő képessége megfelel a szabványos előírásnak. Azt azonban nem lehet garantálni, hogy a védő bevonat mennyire tartós, a használat során mennyire kopik le. Célszerű lehet ezért a napszemüvegünket évenként újra cserélni.

119

MESTERSÉGES EREDETŰ SUGÁRZÁSOK A természetes eredetű sugárzások mellett az ember ipari tevékenysége is előállít különféle sugárzásokat, olyanokat is, amelyeknek van vagy lehet káros biológiai hatása. A mesterséges sugárzások típusai lényegében megegyeznek azokkal a fajta sugárzásokkal, amelyek a természetben keletkeznek, azonban a különböző sugárzások intenzitása lényegesen eltérő lehet. Bizonyos sugárzásokból az ember többet „termel” mint a természet, másokból viszont sokkal kevesebbet. A mesterséges eredetű sugárzások túlnyomó részben – csaknem teljesen – elektromágneses sugárzások, amelyekben azonban a természetestől eltérően a magasabb hullámhosszúságú, alacsonyabb frekvenciájú sugárzások vannak túlsúlyban. Az elektromágneses (EM) sugárzás egymást kölcsönösen gerjesztő villamos és mágneses erőterek hullámszerű továbbterjedése. Az EM hullámok közé tartozik a fény és hő sugárzás, a radioaktív gamma sugárzás, a röntgen, a rádió és a radar sugárzás, az ultraibolya sugárzás, stb. EM hullámokkal működnek rádió és TV készülékeink, mobil telefonjaink, mikrohullámú sütőink, EM hullámok keletkeznek akkor is, ha bekapcsolunk egy mosógépet, egy kenyérpirítót, vagy egy asztali lámpát, és EM sugárzások indulnak ki egy villámcsapásból, egy tábortűz lángjaiból és a saját testünkből is. Fontos tudni, hogy az elektromágneses (EM) terek lehetnek mozdulatlanok (sztatikusak), vagy terjedhetnek hullámok formájában. A sztatikus EM erőtér lehet villamos vagy mágneses. Az erős sztatikus mágneses tér az emberi testen áthatol és befolyásolhatja a testben folyó bioáramokat, ki és bekapcsoláskor pedig a testben örvényáramokat gerjeszthet. Sztatikus villamos erőtér a testbe nem hatol be, azonban ki és bekapcsolásakor a test a félvezetőkhöz hasonlóan viselkedik, és benne töltések vándorolnak. 120

A sztatikus villamos és mágneses erőterekkel kapcsolatos egészségi kockázat viszonylag csekély és csak egyes speciális munkahelyeken merülhet fel, a polgári lakosságot efféle veszély nem fenyegeti. Más a helyzet a hullámok formájában terjedő EM sugárzásokkal, amelyek tulajdonságai függenek a rezgésszámtól, valamint a terjedés irányától és módjától. A rezgésszám (frekvencia) az EM sugárzás legfontosabb jellemzője. Ezzel egyenértékű adat a hullámhossz, amely megmutatja, hogy milyen távolságot tesz meg vákuumban a hullám egyetlen rezgési periódus alatt. Az EM sugárzások alacsony frekvenciás tartománya 10 kHz-ig, vagyis másodpercenként tízezer rezgésig terjed. Az ilyen sugárzás hullámhossza legalább 30 km, és az EM hullám az emberi testet körülvevő lüktető elektromágneses térként hat. Az alacsony frekvencián rezgő elektromágneses erőterek villamos és mágneses összetevője eltérő hatást fejt ki az emberi testre. Az elektromos komponens a test jó vezetőképessége folytán nem hatol be a testbe, hanem a test körül kialakuló eltolási áramok miatt idéz elő benne töltésvándorlást, a mágneses komponens viszont keresztül hatol az emberi testen és benne örvényáramokat kelt. E két effektus összege idézi elő a lehetséges élettani hatásokat. Az egészségvédelmi határértékeket lényegesen meghaladó veszélyes mértékű elektromágneses hullámok primer (elsődleges, azonnali) élettani hatásai közé tartozik a hőhatás, az idegsejteket érintő ingerképződés, a sejteken belüli elektrokémiai és rezonancia effektusok, stb. A primer hatást követően gyakran ún. szekunder (másodlagos, utólagos) hatások is kialakulnak. Ezek közé tartozhat a felfokozott immun reakció, a hormonális reakció, a psycho-vegetatív reakció, gyógyszertolerancia változás, stb., és ezek következménye felülmúlhatja a primer hatást. E hatások a különféle testszövetekben eltérő mértékűek lehetnek. Más az érzékenysége ugyanis a csont, zsír, bőr, porc, izom, kötő-, stb. szöveteknek. Jelentősen eltérhet az egyes emberek érzékenysége is, sőt a különféle földrajzi területeken eltérő klímaviszonyok között élő embercsoportok reagálása is különbségeket mutat. Alighanem ez az oka annak, hogy egymástól távoli országokban gyakran feltűnően eltérő egészségvédelmi határértékeket alkalmaznak.

121

Nemzetközi felmérések szerint a 230 Volt effektív feszültségű 50 Hz frekvenciájú elektromos hálózat esetén a háztartási villamos készülékek közelében kialakuló villamos erőtér biológiai hatásától általában nem kell tartani. Az 50 Hz frekvenciával lüktető mágneses terek közvetítésével az emberi testben indukált áramok azonban okozhatnak idegrendszeri zavarokat, ezért erre vonatkozóan nemzetközi szabványok és ajánlások írják elő a még megengedhető határértékeket. A WHO adatai szerint az engedéllyel forgalmazott háztartási villamos készülékektől 15-20 cm távolságban a mágneses térerősség a megengedett határérték alatt van, 3 cm távolságban azonban egyes készülékeknél, így pl. hajszárító, villanyborotva, porszívó és fúrógép esetében azt néha kis mértékben túllépi. Ezeket az eszközöket azonban az ember általában csak néhány percig használja, illetve a testétől távolabb tarja, így a határértékek tartós túllépése nem állhat fenn. A régebbi típusú és/vagy házilagosan javítgatott, barkácsolt készülékek esetén azonban előfordulhat az egészségvédelmi határértékek veszélyes túllépése is. Ismételten felmerül az aggodalom, hogy akik magas feszültségű távvezetékek közelében laknak, kell-e aggódniuk az egészségük miatt. És még azt a kérdést is fel szokták vetni, hogy egyáltalán miért kell a villamos energiát veszélyesen magas feszültségen továbbítani. A válasz az életmódunkban keresendő. Olyan technikai civilizációban élünk, amelyben meghatározó szerepet játszik az elektromosság. Villamos energiát igényel a mosógép, a hűtőszekrény, a kenyérpirító, a háztartási gépeink és a kommunikációs eszközeink, mint pl. a telefon, a rádió, a TV, a számítógép és az INTERNET kapcsolat. Így azután egyre több villamos energiára van szükség, és kulcsfontosságú, hogy hogyan lehet ilyen sok villamos energiát gazdaságosan és lehetőleg környezet kímélő módon megtermelni és a távoli felhasználókhoz minél kisebb veszteségek árán eljuttatni. A villamos energia továbbítása vezetékeken történik, amelyeken jelentős energiaveszteség léphet fel. A veszteség csökkentésére az ad lehetőséget, hogy minél nagyobb feszültségen továbbítják a villamos energiát, annál kisebb áramerősséget lehet alkalmazni, és a kisebb áramerősséggel a veszteség hatványozottan csökken.

122

A magas feszültségű vezetékek érintése ugyanakkor életveszélyes, sőt az a kockázat is felmerül, hogy ha nem is ér valakit közvetlen áramütés, a vezetékek közelében egészségi ártalmaknak lehet kitéve. Ez a probléma Magyarországon először 1929-ben vetődött fel, amikor a Fővárosi Törvényhatósági Bizottság ülésén megtárgyalták a Budapest területén létesítendő első 100 ezer voltos távvezeték ügyét. Ahogy teltek-múltak az évek, évtizedek, a távvezetékek feszültsége egyre nagyobb lett, és fokozatosan megjelentek a 400 ezer, majd a 750 ezer voltos távvezetékek, és egyre sürgetőbben vetődött fel a kérdést, hogy az ilyen vezetékek által keltett villamos és mágneses tereknek van-e, lehet-e káros élettani hatásuk. Az élő szervezetnek ugyanis van vezetőképessége, dielektromos állandója, és egyéb villamos paraméterei, sőt az élő szervezet maga is termel villamosságot, amely kölcsönhatásba léphet a magasfeszültségű vezetékek által keltett elektromágneses terekkel. A gyanút erősíti az a felmérés, amelyet az 1980-as években végeztek egy Észak-Európai nagyvárosban, ahol a 200 ezer voltos távvezetékek sok helyen a város belsejében az épületek felett haladtak át. A vizsgálatokból kiderült, hogy a vezetékek közelében található iskolák tanulói között magasabb volt a fiatalkori leukémia és agydaganatok gyakorisága. Ezt az adatot azonban később több szakember vitatta, mivel a vizsgálatban szereplő adatok csekély száma miatt a statisztikai elemzés eredményét nem találták eléggé megbízhatónak. A villamos vezetékek által keltett elektromágneses tereket egymásba periodikusan átalakuló elektromos és mágneses térek képezik, amelyek a levegőben gyakorlatilag fénysebességgel terjednek. Az 50 Hz-es elektromágneses tér két fontos adata a villamos térerősség és a mágneses térerősség. Magas feszültségű vezetékek közelében ezek két tényező miatt jönnek létre. Az egyik tényező a vezeték feszültségszintje. Ha pl. a fejünk felett 20 méter magasan 20 ezer voltos vezeték halad, akkor a levegőben, a talaj és a vezeték között méterenként átlagosan ezer Volt a feszültségesés, vagyis az átlagos térerősség 1.000 Volt/méter. Ennek talaj-közeli hatását azonban lényegesen enyhíti az, hogy különböző magasságokban a villamos térerőség mértéke nagyon eltérő.

123

A villamos térerőség ugyanis a talajszint felé közeledve rohamosan csökken. Ráadásul a magasfeszültségű távvezeték háromfázisú, vagyis három párhuzamosan futó fázisvezetékből áll, és e három vezetékben a feszültségek összege minden pillanatban kiegyenlíti egymást. A három vezeték egymástól való távolsága miatt azonban a térerősség teljes kiegyenlítődése a talajszinten mégsem következik be, de az eredmény így is sokkal de sokkal kisebb, mint amekkora egyetlen nagyfeszültségű vezeték esetén lenne. A távvezetékek közelében elektromágneses teret előidéző másik tényező a vezetékekben folyó áram. Ha a vezetékben áram folyik, a vezeték körül körkörös elrendezésben 50 Hz frekvenciával lüktető mágneses erővonalak keletkeznek, és ezek fénysebességgel terjedő periodikusan váltakozó elektromágneses teret gerjesztenek. Szerencsére a talajszint közelében ennek intenzitását is jelentősen mérsékeli az a körülmény, hogy a távvezeték egyes vezetékeiben az egyik és másik irányban folyó áramok minden pillanatban kiegyenlítik egymást, vagyis a matematikai értelemben vett összegük nulla. A gyakorlatban a vezetékek feszültsége valamint a vezetékekben folyó áramok által gerjesztett elektromágneses terek egymással összeadódnak (szuperponálódnak) és ezért a talaj közelében ezek összege érvényesül. Emiatt ma már a távvezetékekre vonatkozó előírások olyan vezeték magasságokat írnak elő, amelyek mellett a talajszint közelében szuperponálódó térerősség az emberi egészséget nem veszélyezteti. A magasfeszültségű távvezetékek közelében kialakuló elektromágneses hatás tehát függ a vezetékek feszültségétől, talaj feletti magasságától és elrendezésétől, a vezetékekekben folyó áramerősségtől, és függ előre ki nem számítható tényezőktől is, például az időjárási és légköri viszonyoktól, a talaj szerkezetétől, összetételétől és nedvesség tartalmától, stb. Zivataros időjárás esetén például a villámcsapásból eredő kockázat elkerülése érdekében nem célszerű a távvezeték tartóoszlopait megközelíteni, mint ahogyan magas növésű fák közelében sem érdemes tartózkodni. Ha mégis felmerül a gyanú egy távvezeték veszélyességének vonatkozásában, ennek eldöntése csak különböző időpontokban végzett több mérés alapján állapítható meg.

124

Az EM sugárzások további fontos kategóriáját alkotják a rádiófrekvenciás sugárzások, amelyek rezgésszáma 30 kHz-től 300 GHz-ig terjed, hullámhosszuk 1 mm és 10 km között van. Az ilyen besugárzás az előirt egészségi határértékek túllépése esetén hatással lehet az idegrendszerre, a nemi hormonokra, a szívizmok működésére és kiválthat immunológiai és vérképzési rendellenességeket. Az ilyen sugárzások élettani hatása abból adódik, hogy belőlük energia nyelődik el a testszövetekben, ami megzavarhatja a bioelektromos folyamatokat és lokális túlmelegedést okozhat. A vonatkozó egészségvédelmi szabványok definiálják az ún. „forró pont" fogalmát, ami a sugárzási teljesítmény helyi sűrűsödése. Ilyen forró pontok a sugárforrás (pl. antenna) közvetlen közelében léphetnek fel (ún. közeltéri interferencia), de kialakulhatnak távolabb is különféle fókuszáló hatások miatt. Ha valamelyik testrészünk forró pontban tartózkodik, akkor ki van téve a lokális túlmelegedés veszélyének. Ennek kockázata a besugárzás teljesítményétől és időtartamától, valamint a testszövet jellegétől függ. A leginkább veszélyeztetett testszövetek az agy és idegsejtek, valamint a vérképző rendszer sejtjei. A mobiltelefonok mikrohullámú frekvencia tartománya általában 300–1.800 MHz között van. Ez 300 – 1.800 millió rezgést jelent másodpercenként. Ebben a tartományban az emberi test kényes részeire, elsősorban az agyszövetre tartósan megengedhető (hat perc időtartamot meghaladó) besugárzási teljesítménysűrűséget szabvány írja elő, mivel kb. ennyi idő kell ahhoz, hogy az antenna közelében lévő agysejtek túlzottan felmelegedjenek. Hogy az éppen használt mobiltelefonunk kisugárzása az antennájának néhány cm környezetében eléri-e ezt a határértéket vagy nem, abban nem mindig lehetünk biztosak. Ha valakit ez a kockázat aggaszt, ne telefonáljon 6 percnél hosszabb ideig, vagy ha igen, néhány percenként tegye át a telefont az egyik fülétől a másikhoz. Hasznos védekezés lehet a kihangosítás is, vagy hosszabbító kábel használata. Gyakori az aggodalom a háztetőkre szerelt mobiltelefon átjátszó antennákkal kapcsolatban is. A közelmúltban valaki azt a problémát vetette fel, hogy a társasházuk tetején fel akarnak állítani egy ilyen függőleges rúd antennát, és az engedélyért még fizetnének is. A lakók azonban ehhez

125

nem akarnak hozzájárulni, és lehet, hogy az antennát végül a szomszéd házra fogják felszerelni. Azt tanácsoltam, fogadják el a pénzt, és engedélyezzék az antenna felszerelést, mert így még a besugárzás szempontjából is jobban járnak. A függőleges rúdantenna ugyanis oldal irányban legyezőszerűen szétterülve sugároz, ezért aki az antenna alatt áll, gyakorlatilag nem kap besugárzást. A sugárzás leginkább a szomszéd házat fogja érni. De azért ők sincsenek veszélyben. Az antennától távolodva ugyanis a sugárzás teljesítmény sűrűsége rohamosan csökken, olyannyira, hogy az antennától 10-15 méterre a sugárzás intenzitása már legalább 10 ezerszer gyengébb, mint amekkora besugárzás jut a fejünkbe a saját mobiltelefonunktól, amikor telefonálunk. Azért persze az átjátszó antenna sem teljesen veszélytelen. Lapos tetős ház esetén ezért nem célszerű a tetőn az antenna közvetlen közelében például pikniket rendezni. A mikrohullámú sütők 10 GHz körüli frekvencián működnek, ez mintegy tízmilliárd rezgést jelent másodpercenként. Ezen a frekvencián a testszövetekre tartósan megengedhető (hat perc időtartamot meghaladó) besugárzási teljesítménysűrűséget ugyancsak nemzetközi szabványok és ajánlások írják elő. A mikrohullámú sütők belső teljesítménye igen magas, több ezer Watt, különben nem lenne képes az ételeket rövid idő alatt felhevíteni. A nagy, koncentrált elektromágneses teljesítmény azonban veszélyes. Ilyen kockázat akkor merülhet fel, ha a készülék árnyékolása nem megfelelő. A forgalomba hozott mikrohullámú sütők árnyékolása új állapotban általában kifogástalan, különben nem lehetne azokat forgalomba hozni. A rendszeres használat során azonban a készülék ajtaja, zsanérja, burkolata sérülhet, deformálódhat és ez a mikrohullámú sugárzás kijutását okozhatja. Az ilyen hatás ellen nem véd a bútor vagy a téglafal, mert ezeken a mikrohullámú sugárzás áthatol. Néhány tanács a mikrohullámú sütők használatához:

126

Lehetőleg jó minőségű készüléket vásároljunk. Vizsgáltassuk meg a készülékünket egy-két évenként szakemberrel és soron kívül is minden olyan esetben, ha azt valamilyen mechanikai sérülés érte. Ne tegyük a készüléket a fal mellé, ha a túloldalon a hálószobánk, vagy a szomszéd lakás lakó helyisége van. A biztonság kedvéért lehetőleg ne tartózkodjunk egy-két méternél közelebb a készülékhez, amikor az be van kapcsolva. Ha tovább megyünk felfelé a frekvencia skálán, eljutunk először az infravörös, a látható fény, és az ultraibolya sugárzásokig, amelyek összefoglaló megnevezése: optikai sugárzások. Ezeket a nagyon magas frekvenciájú sugárzásokat már nem a frekvenciájukkal, hanem inkább a hullámhosszukkal szokás jellemezni. Az optikai sugárzások túlnyomó részét nem az ember állítja elő, nagy részük a Napból származik, de létrejön optikai sugárzás számos egyéb természeti jelenségnél, mint amilyen a villámlás, az erdőtüzek, és a vulkanikus aktivitás. Az infravörös sugárzás (IR) spektrumát három sávra szokás felosztani, ezek: közeli infra (IRA: 0,8-1,4 mikron), középtávoli infra (IRB: 1,43,0 mikron), és távoli infra (IRC: 3-1.000 mikron). Az infravörös sugárzást gyakran „hősugárzásnak” is nevezik. Ennek az az alapja, hogy az infravörös tartományban – azon belül is főleg az IRB és IRC sávban – zajlik le a környezetünkben található meleg tárgyak hőmérsékleti kisugárzása. Jelentősebb mesterséges eredetű IR besugárzás leginkább olyan ipari üzemekben fordul elő, ahol a technológiai eljárás magas hőmérsékleten folyik, például öntödékben, acélhengerművekben, vaskohászati üzemekben, hőerőművekben, pékségekben, stb. Az IR besugárzás behatolási mélysége az emberi bőrön csekély, a melegítő hatását viszont érezzük, ezért a túl erős sugárzás ellen ösztönszerűen védekezni tudunk. Más a helyzet a szemünk esetében, mivel az IR sugárzás láthatatlan. Ezen belül is a legveszélyesebb tartomány az IRA sugárzás, mert ezt a szemlencse a retinára tudja fókuszálni, ahol lokális károsodást okozhat. Ez a kockázat leginkább az infravörös lézerek esetén merülhet fel. Ilyen lézereket az iparban sok helyen alkalmaznak. Kisebb teljesítményű változataik előfordulnak egyes elektronikus készülékekhez tartozó infra-

127

távkapcsoló típusokban is. Nem tanácsos ezért pl. a TV-hez vagy a video magnóhoz tartozó távkapcsolóval „viccből” közelről az ember szemébe „világítani”, még akkor sem, ha abban ún. „eyesafe” azaz szembiztos IR sugárforrás van. Ha ugyanis belenézünk egy lézer sugárba, ez retina és/vagy szaruhártya sérülést okozhat. A retina sérülése vak foltot hoz létre, amely kezdetben a látótérben fehér foltként tapasztalható, de később fekete lesz. A szaruhártya sérülés pedig olyan érzést kelt, mintha porszem került volna a szembe, és az ismétlődése hályog képződéshez vezethet. Az ultraibolya sugárzás élettani hatásairól a természetes sugárzásokról szóló fejezetben már bővebben esett szó. Mesterséges eredetű UV sugárzással általában ritkán találkozunk. A fontosabb mesterséges UV források az UV lámpák, a szolárium fénycsövek, az ívhegesztés és egyéb elektromos kisülések, valamint egyes nagyteljesítményű gázkisüléses világítótestek. Fontos tudni, hogy a mesterséges UV forrástól távolodva a sugárzási intenzitás – a távolság négyzetének arányában – rohamosan csökken. Csak század résznyi besugárzás ér például minket 10 méterre egy UV forrástól, mintha csak egy méterre lennénk tőle. Aki pedig olyan helyen dolgozik, ahol UV fényforrás is van, a hatósági előírásoknak megfelelő szűrőképességű védőszemüveg viselése kötelező. Az EM sugárzások további fontos osztályát képezik az ionizáló sugárzások. Ezek hullámhossza kisebb, mint 0,1 mikron. Az ionizáló EM sugárzások esetén fokozottan érvényesül a sugárzások részecsketermészete, vagyis a sugárzást alkotó hullámcsomagok ütközési effektusokban vesznek részt, atomokról és molekulákról elektronokat szakítanak le és azokat ionizálják. Az ionizáló sugárzások áthatoló képessége jelentős, az emberi testen nagy százalékuk csaknem akadálytalanul halad keresztül. Vannak ezen kívül ionizáló erősségű részecske sugárzások is, amelyek ütközési energiája a 0,1 mikron alatti EM sugárzások kvantum energiájával egyenértékű. A mesterséges eredetű ionizáló EM sugárzásokat a röntgen, valamint a radioaktív izotópoktól eredő gamma sugárzások alkotják. Ezek biológiai hatása az emberi testben elnyelt energiától függ. A leginkább elfoga-

128

dott – bár egyes szakértők által vitatott – elmélet szerint az elnyelődés során a hatás fokozatosan felhalmozódik és az eredmény a teljes elnyelt „dózistól” függ. Ha ez túl magas, egészségi ártalmakra lehet számítani. Ezek közé tartoznak a szomatikus és genetikai hatások, daganatképződés, leukémia, stb. A biológiai dózisterhelés mértékegysége az ún. Sievert, illetve ennek ezred része, a milli-Sievert, rövidítve: mSv. Az emberi testet érő ionizáló besugárzás túlnyomó része természetes eredetű, és ez évenként átlagosan 1-2 mSv-et tesz ki. A természetes háttérsugárzáshoz hasonló vagy azt meghaladó besugárzási terhelés érheti az embert különféle orvosi vizsgálatokban. A közhiedelemmel ellentétben az eddigi atomrobbantásokból és atombalesetekből adódó járulékos sugárterhelés a természetes háttérsugárzáshoz képest nem jelentős. Kis mennyiségű mesterséges eredetű ionizáló sugárzás származhat még a számítógépek és TV készülékek katódsugárcsöves képernyőjétől is. Ilyen TV esetén tanácsos ezért azt a képátló legalább ötszörösének megfelelő távolságból nézni, a számítógép képernyője előtt pedig – gyakori használat esetén – szűrő ernyőt elhelyezni. Az utóbbi években több olyan adat került nyilvánosságra, ami alapján az ionizáló sugárzásoktól való túlzott félelem nem indokolt. Találtak pl. a Földön olyan helyeket, ahol a természetes háttérsugárzás sokszorosan múlja felül az Európában megszokott átlagos szintet, de az ott lakók egészségi állapota mégis kitűnő. A mesterséges eredetű sugárzások ma már hozzátartoznak a mindennapi életünkhöz, ezek nélkül nem működik a technikai civilizáció. Meg van azonban a lehetőség a hatékony védekezésre. Így ma semmiképpen nem a mesterséges sugárzások képezik az emberiség legnagyobb kockázatát.

129

AZ EMBERISÉG KILÁTÁSAI Sok tudós, filozófus, gondolkodó évtizedek óta hangoztatja, hogy az emberiség katasztrófa felé halad. Ebben jó ideig szerepet játszott a szuperhatalmak közötti hidegháborús viszony és a rohamosan fokozódó nukleáris fegyverkezés, ma pedig ehelyett inkább a nemzetközi terrorizmus jelent hatalmas kihívást. Az emberiség igazi kockázata azonban az éghajlat megváltozása. A Föld több évmilliárdos történetében gyakran fordult elő jelentős, ugrásszerű éghajlatváltozás, és különféle természeti, geofizikai, sőt kozmikus katasztrófák több alkalommal is elpusztították az élőlények jelentős részét. Nem tudhatjuk ezért, hogy a jelenlegi kedvezőtlen folyamatokban mekkora a része az embernek, és mekkora hányadot képviselnek azok a természetes folyamatok, amelyek az ember közreműködése nélkül is érvényesülnének. Az azonban nem kétséges, hogy a kedvezőtlen tendenciákat az emberi tevékenység inkább erősíti, semmint fékezi. Ebben több tényező is szerepet játszik. Az egyik tényező az emberiség létszámának folyamatosan növekedése, és az, hogy nincs lehetőség ennek mérsékelésére. A másik tényező, hogy mindenki magasabb életszínvonalon szeretne élni és ezt sem lehet megakadályozni. Tudjuk azonban, hogy minél magasabb egy országban az életszínvonal, annál nagyobb az egy főre jutó energiafogyasztás, és az egy főre jutó egyéb erőforrások, például a nyersanyag készletek és a talaj termőképességének túlzott kiaknázása. Ezt a tendenciát erősíti a modern ipari társadalmak ideológiája, amely a szüntelen növekedést tartja kívánatosnak. Néhány évtizeddel ezelőtt egy amerikai turista csoport ellátogatott egy kelet-ázsiai faluba, ahol az emberek rendkívül alacsony életszínvonalon éltek, de azért mindenkinek volt mit ennie, volt hol laknia, és mindenki tudott ruházkodni is. Amikor a turisták arról érdeklődtek, hogy hány 130

szegény ember lakik a faluban, azt válaszolták, hogy náluk egyáltalán nincs szegény ember. Húsz évvel később ismét ott járt egy csoport, és akkor már sok embernek volt fényképezőgépe, rádiója, és kerékpárja, és egyre többen panaszkodtak arról, hogy mekkora a szegénység. A szegénység és gazdagság ugyanis relatív fogalom. A modern ember nem akkor érzi magát szegénynek, ha nem jut hozzá az élete fenntartásához szükséges legfontosabb javakhoz, hanem akkor, ha nem tudja megvásárolni a legmodernebb digitális fényképezőgépet vagy plazmatévét. Ezekkel a folyamatokkal legkorábban a Római Klub kezdett foglalkozni évtizedekkel ezelőtt. A Római Klub 1968-ban alakult meg. Alapítói olyan nemzetközi tekintélyű tudósok, akik fontosnak tartották és tartják az emberiség hosszú távú jövőjét, és célul tűzték ki, hogy felhívják a kormányok és nemzetközi szervezetek figyelmét a veszélyekre. Megállapították, hogy a Föld erőforrásai kimerülőben vannak, ezért a magas életszínvonal hosszabb távon nem tartható fenn, és ha ez ellen nem teszünk semmit, a világban kialakult gazdasági-társadalmi rend akár néhány évtizeden belül teljesen öszszeomolhat. A katasztrófa megelőzése érdekében ezért elhatározták, hogy a tudósok időnként tanulmányokat tesznek közzé, amelyekkel kapcsolatban várják a kormányok és a közvélemény reagálását, amely azonban a kezdeti érdeklődés lecsengését követően egyre mérsékeltebbnek bizonyult. A Római Klub első tanulmánya az ún. Meadows-jelentés volt. Ez 1971-ben jelent meg a növekedés korlátairól. Ebben a problémák megoldására a „zérus növekedést” javasolták, azt, hogy teljesen vissza kellene fogni az ipari termelést, az energia felhasználást, és az emberiség szaporodását is. A második tanulmányt 1972-ben publikálták. A címe: „Fordulóponton az emberiség”. Eszerint az emberiség problémáinak legjobb megoldása az egyenlőtlenségek felszámolása, kiegyenlítése a „gazdag” és „szegény” országok között. A harmadik tanulmány 1974-ben készült és a nemzetközi rend lehetséges átalakításával foglalkozott. A szerzők szerint a válságot elsősorban társadalmi problémák okozzák, amelyek megoldása csak az egész világra

131

kiterjedő hatáskörrel felruházott nemzetközi intézmények segítségével volna lehetséges. A negyedik tanulmány 1976-ban készült a magyar származású fizikai Nobel díjas Gábor Dénes (1900–1979) mérnök-feltaláló közreműködésével, és ebben előtérbe került a tudomány és a technika kitüntetett szerepe a problémák megoldásában. Az ötödik tanulmány 1977-ben készült az ugyancsak magyar származású László Ervin professzor közreműködésével, amely a válság morális kérdéseit helyezte előtérbe, és rámutatott a globális problémák és a társadalmi érdekkonfliktusok közötti összefüggésekre. Érdemes itt egy kicsit bővebben foglalkozni a negyedik tanulmánnyal, amely szerint, mivel a tudósok és mérnökök hozták létre azt a fajta világot, amely különbözik minden korábbitól, ezért az ő felelősségük az is, hogy a sorsával törődjenek. Ezt a fajta „szép új világot” ugyanis számos félelem, aggodalom, szorongás jellemzi. Az aggodalmak egyik fő oka az a felismerés, hogy a gazdasági fejlődésnek nyilvánvalóan vannak korlátai, és ezek megközelítése során az erőforrások kimerülése és a természetben és környezetben okozott károk miatt az emberiség életfeltételei lényegesen rosszabbodhatnak. Az aggodalmakat erősítette a magasan fejlett országok rossz lelkiismerete amiatt, hogy a gazdag és szegény országok közötti szakadék egyre mélyül, s miközben a világ egyik felén az emberek dúskálnak az anyagi javakban, a világ másik felén milliók halnak meg az alapvető élelmiszerek, a tiszta ivóvíz és a gyógyszerek szűkössége miatt. Gábor Dénes szerint azonban a technika fejlettsége alapján reális esély van a szegénység felszámolására, de csak akkor, ha a magasan fejlett országokban megáll a további gazdasági növekedés. Az emberiség hosszú távú fennmaradását ugyanis csak valamiféle stacionárius állapot elérése biztosíthatja – mind gazdasági, mind technológiai, mind pedig demográfiai értelemben – és ezért előbb-utóbb meg kell állítani az emberiség szaporodását és az ipari fejlődést, és azt a fajta történelmet is, amelynek lényege az erőforrásokért folyó különféle háborúk végeláthatatlan sorozata. Amit azonban folyamatosan fejleszteni kell, az az innováció. Mégpedig az a fajta innováció, amely nem a gazdagság növelését, hanem az élet

132

minőségének javítását szolgálja. Ezek a célok azonban csak akkor érhetők el, ha az emberiség belép az „érett társadalom” korszakába, vagyis a szellemi, spirituális fejlődése utoléri a technikai fejlődést. Ennek során fel kellene adni azt a fajta „szemetelő életmódot”, aminek lényege, hogy a fejlett államok polgárai egy-két évenként – gyakran csupán divatból – lecserélik az autójukat, a mosógépüket, a hűtőszekrényüket, a TV készüléküket és számos egyéb ún. „tartós” fogyasztási cikket. El kellene érni, hogy ezek valóban tartósak legyenek, és legalább 2030 évig szolgálják a tulajdonosaikat, amihez azonban először át kellene alakítani az emberek gondolkodását is, és lehet, hogy ez a nehezebb feladat. Gábor Dénes azt is problémának tartotta, hogy az automatizálás, a számítástechnika és az informatika rohamos fejlődése miatt az emberek egyre nagyobb hányadának egyre kevesebbet kell dolgoznia és gondolkodnia, és kérdés, hogy ilyen körülmények mellett az ember képes lehet-e arra, hogy ember maradjon. Alkalmas-e egyáltalán az ember arra, hogy boldogan éljen egy gazdag és békés világban, hiszen az emberi agresszivitás és küzdeni akarás emelte az embert abba a pozícióba, hogy a Föld nevű bolygó urává váljon. A fejlett országokban kialakult „szabadidő-társadalom” pszichológiai problémáira utal ugyanis az egyre nyilvánvalóbbá váló egyfajta társadalmi neurózis, aminek tünetei a céltalanság érzése, a depresszió, a növekvő ingerültség, alkoholizálás, kábítószerezés és bűnözés. E problémák kiküszöbölése érdekében Gábor Dénes szerint meg kellene változtatni azt a fajta közgondolkodást, amely az anyagi értékeket fontosabbnak tartja a szellemi (tudományos, művészeti, vallási, filozófiai, stb.) értékeknél. Ebben a feladatban jelentős szerep hárulhatna az írókra, művészekre, tudósokra, tanárokra, sőt még a politikusokra is. A Római Klub minden próbálkozása ellenére a kedvezőtlen tendenciák tovább erősödnek, az erőforrások ésszerűtlen és gátlástalan pazarlása fokozódik. Úgy tűnik, hogy a közgondolkozás megváltoztatása reménytelen feladat, mivel az okok az emberi természetben keresendők. Régen sem volt jobb a helyzet, csak akkor kisebb volt az emberiség létszáma, és több volt a ki nem aknázott erőforrás.

133

A modern fogyasztói társadalom alapelvei: minél többet fogyasztani, minél többet termelni, minél több profitot zsebre vágni, minél több pénzt elkölteni, stb. Ebben a magatartásban számos tényező játszik szerepet, és ezek között is kiemelkedő jelentőségű a reklám. A reklám nem új találmány, már az ókorban is működött. Epikürosz görög filozófus mintegy 2.300 évvel ezelőtt már azt írta, hogy a reklám boldogtalanná teszi az embert, mert azt sugalmazza, hogy hiányzik az életünkből valami, ami annyira fontos, hogy nélküle nem lehetünk boldogok. Epikürosz azt is megfigyelte, hogy a piacon megvételre kínált árucikkek nagy része annyira fölösleges és haszontalan, hogy ha az illető termék nem létezne, senkinek nem tűnne fel, hogy az életéből valami hiányzik. Azóta a világ fejlődött. A haszontalan termékek választéka iszonyatos mértékben bővül és a reklámozásuk is sokkal rámenősebb. A modern reklám részben a tudatra, részben a tudattalanra hat, és kihasználja a tudat manipulálására kidolgozott pszichológiai módszereket. Ma már a legtöbb fogyasztási cikket nem azzal reklámozzák, hogy dicsérik annak jó minőségét és kiváló tulajdonságait. A reklám arról szól, hogy ha a vásárló megvásárolja az illető terméket, és beküldi annak kupakját, címkéjét, csomagolását, vagy egyéb azonosító jelzését, nyerhet egy gépkocsit, vagy egy külföldi utazást. Minőségről szó sem esik. Érdemes megemlíteni, hogy néhány évtizeddel ezelőtt számos ipari országban az ilyen típusú reklámozást a tisztességtelen verseny kategóriájába sorolták és törvényesen szankcionálták. Azóta a nyereményreklám szalonképessé vált és egyre terjed. Külön figyelmet érdemelnek az ún. tartós fogyasztási cikkek, amelyek jelentős részét ma már úgy konstruálják, hogy bizonyos használat után egyik-másik kulcsfontosságú alkatrészük biztosan tönkremenjen, és emiatt az egészet el kelljen dobni. Így azután óriási mennyiségben selejteznek le „tartós” fogyasztási cikkeket, és a fejlett ipari országokban jelentős iparágak működnek, amelyek feladata nem a termelés, hanem a korábban megtermelt anyagi javak megsemmisítése. Az erőforrások pazarlását tovább fokozza az a közgazdasági gyakorlat, hogy a tömegtermelésben az élő munka megtakarítására törekszenek akár többlet energia és nyersanyag felhasználás árán is, miközben a mun-

134

kaképes emberiség mintegy 10-20%-a munkanélküli. Az ok azonban nem csupán a profit érdek. Ebben szerepet játszik a modern államok pénzügyi és adópolitikája, amely az élő munka felhasználását magas adókkal és súlyos közterhekkel bünteti. A modern világ talán legfontosabb hajtómotorja a szaktudás. Állítólag a „tudás társadalom” felé haladunk, amelyben az a szabály, hogy aki lépést tud tartani a reklámokkal tarkított elektronikus információ özönnel, előnybe kerül a munkaerőpiacon és az üzleti életben és ezzel lehetősége nyílik egyre több erőforrást megszerezni és elpazarolni. Egy néhány évvel ezelőtt közzétett felmérés szerint például az Internet felhasználók többsége főleg a következő kérdésekre keresi a választ: a.) Hogyan lehet több pénzt keresni b.) Mire érdemes a megszerzett pénzt elkölteni. c.) Ha a fentiek után még marad szabadidőnk, azt hogyan lehet szórakozással úgy eltölteni, hogy az ne okozzon túl nagy szellemi erőfeszítést. Régen léteztek polihisztorok, akik a tudomány minden területén járatosak voltak és átfogó ismeretük volt – reál és humán területen egyaránt – a koruknak megfelelő tudományos világképről, azonban ma már az ilyen „öncélú” tudás nem divat. A „modern” tudás célja egyre inkább a praktikus materiális és szórakozási igények kielégítése, és egyre kevésbé a természet működésének megértése. Ez a szemléletmód az oktatásban és a tudományos kutatások finanszírozásában is érvényesül. A modern tudós ugyanis specialista. A kutatásokat specialistákból álló csoportok végzik, amelyekhez bonyolult és drága eszközöket használnak. A specializált tudás hátránya azonban, hogy elszigeteli egymástól még a szakembereket is, mivel a szaktudományok terminológiája gyakran annyira eltérő, hogy a különféle szakemberek közötti kommunikáció olykor a süketek párbeszédére emlékeztet. Sokan úgy gondolják, hogy a fizika, kémia, geológia, stb. oktatása specializált technikai tudást ad, ezzel szemben a pszichológia, szociológia, filozófia, művészettörténet, költészet, stb. oktatása adja azt a bizonyos másik fajta, humánus tudást. Erről azonban szó sincs. A kérdést nem a tantárgy dönti el, hanem az oktatás módszertana.

135

Régebben például az iskolában a gyerekek az énekórán közösen énekeltek. Ma már az énekóra általában abból áll, hogy a diákokkal bemagoltatják a zenei stílusirányzatokat és a zeneszerzők életrajzát. A természet egészéből kiragadott adathalmazok segítségével pozitivista tudományos metodikával oktatott költészet vagy zeneművészet azonban pusztán technikai jellegű ismereteket nyújt és ugyanúgy elszigeteli az intellektust a mélyebb emberi értékektől, mint bármely egyéb technikai módon oktatott specializált ismeret. Annak a bizonyos másik fajta, humánus tudás átadásának művészete már csak egyes nagy professzor egyéniségek tulajdonsága. Ezek azonban kevesen vannak. Emiatt a modern egyetemeken túlnyomórészt a reál és humán szakokon egyaránt specializált technikai ismeretek oktatása zajlik. A helyzetet súlyosbítja, hogy még a technikai tudás területén is a preferenciák attól függenek, hogy milyen tudással lehet több anyagi hasznot realizálni. Egy nyugalmazott műszaki egyetemi professzor, amikor meghallotta, hogy az egyetemükön beindítják a „műszaki menedzser” szakot, szomorúan csak ennyit mondott: „Úgy látszik mérnökök helyett ezután rabszolgahajcsárokat fognak képezni.” Ráadásul a modern oktatástechnikai módszerek miatt egyre lazul a személyes kapcsolat tanár és tanítvány között. Régebben a diákokat személyesen vizsgáztatták. Manapság a legtöbb vizsga abból áll, hogy a diákok totószelvényre emlékeztető tesztlapokat töltenek ki, amelyeket számítógép segítségével kiértékelnek. Van közvetlen számítógépes vizsgáztatási módszer is, amelynél a vizsgáztató tanárt számítógép billentyűzete és monitora helyettesíti. Emiatt a tanulók egyre ügyetlenebbek a személyes kapcsolatokban, vagy ha több ember előtt meg kell szólalniuk. Vitatható az is, hogy a gépesített és automatizált oktatási módszerek mennyire segítik elő a tanulók önálló gondolkodását. Egy pedagógiai szakfolyóirat pl. közölt egy esetet, amikor egy középiskolában a matematika dolgozat kérdései közé becsempésztek egy értelmetlen feladatot, amely így szólt: „Egy folyón felfelé halad egy uszály, amelynek fedélzetén 20 bárány és 16 tehén van. Kérdés, hogy hány éves a kapitány.”

136

Bármennyire meglepő, a tanulók csaknem fele kiszámította, hogy a kapitány életkora 36 év. Amikor megkérdezték a diákokat, hogyan jött ki a megoldás, ezt a választ kapták: „Az ilyen szöveges feladatok megoldását általában úgy kell kiszámítani, hogy a kiindulási adatokat vagy összeadjuk, vagy kivonjuk, vagy megszorozzuk, vagy elosztjuk. Az egyetlen ésszerű megoldás jelen esetben az összeadás.” A modern társadalom másik jellemző tünete a szorongás, a frusztráltság, az emberek elidegenedése, és az ezzel járó neurotikus és depressziós tünetek, amelyekből egy lehetséges menekülési út egyfajta képzeletbeli „virtuális valóság” felé mutat. Ámde a világ úgy működik, hogy amire fizetőképes kereslet van, arra hamarosan lesz kínálat is. Az érzelgős és horrorisztikus TV sorozatok, „reality show” típusú műsorok mellett ma már a modern multimédiás számítógép-technika lehetővé teszi a „valóság” egyre tökéletesebb szimulációját. Különféle szimulációs technikákat régebben is használtak, pl. pilóták kiképzésénél. Ez úgy működött, hogy a pilótát beültették egy kabinba, amelyet bonyolult mechanizmussal mozgattak, és a pilóta elé kivetítették azt képet, amit a repülőgép ablakából látna, és a pilóta úgy manőverezhetett a képzeletbeli repülőgéppel, mintha az igazi lenne. Ezt a módszert a számítástechnika fejlődése tovább tökéletesítette. Ma már sokféle szimuláció lehetséges akár mozgatott kabin nélkül is. A kísérletben résztvevő személy fejére speciális sisakot helyeznek, kezeire különféle érzékelőkkel felszerelt speciális kesztyűt húznak, amely követi a kísérleti személy minden kézmozdulatát, méri annak erőkifejtését, s számítógép segítségével mesterségesen előállítják azokat a kép, hang, tapintási, illat és egyéb ingereket, amelyek a valóság tökéletes benyomását keltik. Nagy léptékű műszaki fejlesztési programok működnek annak megvalósítására, hogy az ilyen technikákat az emberek tömeges szórakoztatására is alkalmassá tegyék. Ez a műszaki lehetőség azonban filozófiai kérdéseket is felvet, hiszen egyre többen vannak, akik már most is alig tudják megkülönböztetni a virtuális valóságot az igazitól. Előfordult például, hogy egy szerencsétlen rabszolgalány szomorú sorsáról szóló TV sorozat hatására az emberek

137

gyűjtést rendeztek és jelentős pénzösszeget küldtek be a TV-hez a rabszolgalány kiszabadítására. Az eddigi tapasztalat azt mutatja, hogy a kedvezőtlen tendenciákban sok féle tényező egymásra hatása érvényesül, és a negatív folyamatok visszafordítása csaknem reménytelennek látszik. Ez ugyanis csak akkor volna lehetséges, ha jelentősen megváltozna az emberiség gondolkodásmódja, ami azonban rövid távú gazdasági és/vagy politikai érdekekbe ütközik. Működnek ugyanakkor olyan spontán társadalmi folyamatok is, amelyek az emberiség létszámának csökkenését okozhatják, mérsékelve a bioökológiai rendszer felborulásának kockázatát. Ez a tendencia abban áll, hogy miközben egyre több állam kerül a magasabban fejlett országok közé, az ilyen országokban jelentősen csökken a születések száma. A házasságokban kevesebb gyerek születik, a nők idősebb korban szülnek, és növekszik a tolerancia olyan életformák (szingli életmód, egyneműek házassága, stb.) iránt, amelyek kizárják vagy korlátozzák a szaporulat lehetőségét. Vannak ugyanakkor aggasztó tünetek is. A fejlett országokban például folyamatosan csökken a fiatalok érdeklődése a természettudományos pályák iránt, és a jövőben alighanem egyre kevesebben igyekeznek megismerni és megérteni a természet működésének törvényszerűségeit. Márpedig magas színvonalú természettudományos ismeretek nélkül nem sok reményünk lehet az emberiséget fenyegető kockázatok kivédésére. A jövőt megjósolni nem lehet. A természettel folytatott játszma most még két esélyes és úgy tűnik, egyelőre döntetlenre áll. Hogy képesek leszünk-e hosszabb távon harmonikusan együtt élni a Föld bio-ökológiai rendszerével, nem tudhatjuk. Azt viszont tudhatjuk, hogy a bioszférát elpusztítani nem tudjuk, ehhez az emberiségnek nincs elegendő erőforrása. Elő tudunk azonban idézni a bioszférában olyan átalakulásokat, amelyek következtében a bolygónk nem lesz többé arra alkalmas, hogy itt emberek éljenek.

138

IRODALOM ALLIBONE, T. E.: Gábor Dénes, NOVOFER Alapítvány, Budapest, 2000. APPLEBY, A. J., F. R. FOULKES: Fuel Cell Handbook, Krieger Publishing Co., Malabar, Florida, 1993 ARONSON, Elliot: The Social Animal, W. H. Freeman and Co., San Francisco, 1976 BARROW, John D., Frank J. TIPLER: The Anthropic Cosmological Principle, Oxford University Press, 1986 and 1996 BATTERSBY, Stephen: Fire down below, New Scientist, 7 August 2004 BESANÇON, Robert M.: The Encyclopedia of Physics, Van Nostrand Reinhold Company, 1985 BÖLCSFÖLDI József: Technikai civilizációk kapcsolatainak valószínűségi korlátai, Fizikai Szemle, 2004/10. BREUER, Reinhard: Das anthropische Prinzip, Meyster, Wien/München, 1981 CAPRA, F. The Tao of Physics: An Exploration of the Parallels between Modern Physics and Eastern Mysticism, Bantam, New York, 1977 McCARTNEY, E. J.: Optics of the Atmosphere, Wiley, New-York, 1976 CHODKOWSKI, Jerzy: Kis kémiai szótár, Gondolat, Bp. 1972. CLARK, Stuart: Saved by the Sun, New Scientist, 16 September 2006 COGHLAN, Andy: Mendel will be turning in his grave, New Scientist, 26 March 2005 CZAYA, Eberhard: A Föld folyói, Gondolat, Budapest, 1988. EINSTEIN, Albert: The World as I See It, Covici Friede, New York, 1934 FERENCZY Sándor: Actinic effects of optical radiation on man, MTA Műszaki Fizikai Kutatóintézet, Budapest, 1987. FŰZY Olivér: Vízgépek, Tankönyvkiadó, Bp. 1966. GAÁL Ferenc: Kis hűtőgépek, Műszaki Könyvkiadó, Bp. 1972. GAJZÁGÓ Éva: Emberre szabott univerzum, Élet és Tudomány, 2001/1. GÁBOR Dénes: Találjuk fel a jövőt, NOVOFER Alapítvány, Budapest, 2001. GOLDBERG, L.: The Absorption Spectrum of the Atmosphere, University of Chicago Press, 1954 GRANT, V.: The Evolutionary Process: A Critical Review of Evolutionary Theory, Columbia University Press, New York, 1985

139

GREENE, Brian: The Fabric of the Cosmos, Penguin Books, 2004 HAJDÚ György: A hőszivattyú a jövő energiaforrása: a Nap és a Föld hőjének hasznosítása, http://www.inco.hu/inco6/innova/cikk3h.htm HAUGE, Frederic, Marius HOLM: Give carbon a decent burial, New Scientist, 17 July 2004 HAWKING, Stephen W.: A Brief History of Time from the Big Bang to Black Holes, Bantam Books, New York, 1988 HEISENBERG, Werner: A rész és az egész, Gondolat, Budapest, 1978. HÉJJAS István: Buddha és a részecskegyorsító, Édesvíz, Budapest, 2004. – Ezoterikus fizika, Anno Kiadó, Bp. 2007. – A pogányság apológiája, Harmadik Évezred Kiadó, Bp. 2008. – A természettudományos elméletek korlátai, eVilág, 2002. szeptember – A katasztrófaelmélet alapfogalmai, Mérés és Automatika, 1986/1-2. – A szuperhúrok és az antropikus elv, IPM Interpress Magazin, 2006/3. – A bioszféra és a zöld energia, IPM, 2007. szeptember – Az élő bolygó, eVilág, 2004. április HOFFMAN, P.: Tomorrow's Energy – Hydrogen, Fuel Cells, and the Prospects for a Cleaner Planet, The MIT Press, Cambridge, Massachusetts, London, England, 2001 INTERNATIONAL ENERGY AGENCY: World Energy Outlook, OECD, Paris, 1998 IOFFE, A. F.: Semiconductor Thermoelements and Thermoelectric Cooling. Infosearch Limited, 1957 KIMURA, M.: The Neutral Theory of Molecular Evolution, Cambridge University Press, 1983 KLOPFER Ervin: A természeti állandókról, Informatika, 2004. szeptember KORONKAI Bertalan: Az álomtól a tudományos hipotézisekig, Magyar Szemle, 1999/11-12. LÁSZLÓ Ervin: Kozmikus Kapcsolatok, a harmadik évezred világképe, Magyar Könyvklub, 1996. LEDERMAN, Leon: The God Particle, Houghton Mifflin Co, Boston, 1993 LOVELOCK, J. E.: GAIA, A New Look at Life on Earth, Oxford University Press, 1982 MÁTAY Gábor: A rádiófrekvenciás sugárzások orvosi alkalmazásai, Magyar Tudomány, 2002/8. MATTHEWS, Damon: The Water Cycle Freshens Up, Nature, 439, 793–794, 2006 MAYER István: Fejezetek a kvantumkémiából, BME Mérnöki Továbbképző Intézet, Budapest, 1987.

140

MARX György: Napfény, üvegház, éghajlat, Fizikai szemle, 1993/4. – Oxigén, ózon, civilizáció, Fizikai szemle, 1993/4. MÁDLNÉ Szőnyi Judit: A geotermikus energia, Grafon Könyvkiadó, Budapest, 2006. NÁDAI Magda, dr.: Gyümölcs a tudás fájáról, AQUA, Bp. 1992. NOVOBÁTSZKY Károly: A relativitás elmélete, Tankönyvkiadó, Budapest, 1962. NOWAK, Rachel: Power tower, New Scientist, 31 July 2004 NUCLEAR ENERGY IN FINLAND, Ministry of Trade and Industry, Helsinki, 2002 OHMURA, Atsumu, Martin WILD: Is the Hydrologic Cycle Accelerating? Science. 298, 1345–1346, 2002 OLAH, G. A.: Olaj és szénhidrogének a 21. században, Magyar Kémiai Folyóirat, 1999, 105, 161-167 OLAH, G. A., G. K. S. PRAKASH: Recycling of Carbon Dioxid into Methyl Alcohol and Related Oxygenates for Hydrocarbons, 1998, US Patent 5,928,806 OLAH, G. A., G. K. S. PRAKASH, et al.: Aqueous Liquid Feed Organic Fuel Cell Using Solid Polymer Electrolyte Membrane, 1997, US Patent 5,599,638 – Novel Polymer Electrolyte Membrane for Use in Fuel cells, 2001, AU Patent 729900 PEARCE, Fred: Harbingers of doom? New Scientist, 24 July 2004 – Sea birds might pay the price for green electricity, New Scientist, 7 May 2005 – Fuels gold, New Scientist, 23 September 2006 PENROSE, Roger, Stephen HAWKING: A nagy, a kicsi és az emberi elme, Akkord Kiadó, 2003 PETERSON, Thomas C., V. S. GOLUBEV, P. Y.GROISMAN: Evaporation Losing Its Strength, Nature, 377, 687–688. 1995 POINCARÉ, Henri: Foundation of Modern Physical Science, Reading, Mass, Addison-Wesley, 1958 ROWE, D. M.: Thermoelectrics Handbook: Macro to Nano, Taylor & Francis, 2006 RUBBIA, Carlo: Energiasokszorozás, Fizikai Szemle, 1994. április SCHANDA János: Az optikai sugárzás élettani hatásai, Magyar Tudomány, 2002/8. SCHILLER Róbert: Rendszertelen bevezetés a fizikai kémiába, Műszaki Könyvkiadó, Bp. 1987.

141

SHIGA, David: Is empty space really fizzing with energy? New Scientist, 10 October 2005 STRÓBL Alajos: Energiatakarékos környezetkímélés hőszivattyúkkal, OMIKK, Bp. 1999. SZABADOS László: Elektromágneses sugárzás a kozmoszból, Magyar Tudomány, 2002/8. SZATMÁRY Zoltán: Mit old meg Carlo Rubbia tóriumos energiasokszorozója? Fizikai Szemle, 1994. július ROTMISZTROV, M. N., P. I. GVOZDJAK, Sz. Sz. SZTAVSZKAJA: A szennyvíztisztítás mikrobiológiája, Mezőgazdasági Kiadó, Bp. 1982. TELLER Ede: A boszorkányokról, akik nincsenek, Fizikai Szemle, 1991/1. – Ne féljetek, ha nem tudjátok, hogy mitől féltek, Fizikai Szemle, 1991/4. TUROVSZKIJ, I. Sz.: A szennyvíziszap kezelése, Műszaki Könyvkiadó, Bp. 1980. THOMSON, William: On a mechanical theory of thermoelectric currents, Proc. Roy. Soc. Edinburgh, 1851 THURÓCZY György: A rádiófrekvenciás sugárzások egészségügyi kérdései, Magyar Tudomány, 2002/8. VAJDA György: Az atomerőművek kilátásai, Fizikai Szemle 2000/1. – Energiaigények, Magyar Tudomány 1999/9. – Energiaforrások, Magyar Tudomány 1998/6. – Új kihívások az energetikában, Magyar Kémikusok Lapja, 1993/10-11. VARJÚ György: Kisfrekvenciás erõterek egészségi és elektromágneses összeférhetõségi kérdései, Magyar Tudomány, 2002/8. WARK, Kenneth: Thermodinamics, McGraw-Hill, 1966 ZOLETNIK Sándor: Szabályozott magfúzió mágneses összetartással, Fizikai Szemle, 2005. március

142