Nerostné suroviny Energie Odpady
Hmota a energie Základní zákony: HMOTA : zákon zachování hmoty ENERGIE : I. a II. termodynamický zákon - "zákon zachování energie" - "zákon transformace energie" Zákon zachování (ekvivalence) hmoty a energie (teorie relativity) E = mc2 HMOTA V SYSTÉMU KOLUJE, ENERGIE JÍM PROTÉKÁ
ENERGIE •TYPY: - mechanická - chemická - elektrická - jaderná EFEKTIVITA VYUŽITÍ: - lidské t lo (20-25%) - spalovací motor (10%) - parní turbína (45%) - palivový lánek H - O (60%) - žárovka (5%) - fluorescen ní zá ivka (22%)
(S)pot eba energie sb ra i lovci-sb ra i raní zem d lci st edov k po átek pr myslu dnešní lov k
8MJ/den 16Mj/den 50MJ/den 100MJ/den 400MJ/den 800MJ/den
Prognózy
Obchodní domy, nákupní st ediska, hyper- a supermarkety
Realita – po et supermarket v R 1200 1000 800 600 400 200
2003
1998
1989
1980
1970
1960
1953
0
Po et domácností jednotlivc v eské republice Realitapo et domácností jednotlivc 1400 1200 1000
pod 29r 30-59r p es 60r
800 600 400 200 0 1961
1970
1980
1991
2001
Zdroje energie Základním zdrojem energie na Zemi je Slunce obnovitelné zdroje slune ní energie p ímá slune ní (kolektory, fotovoltaické lánky) v trná vodní (hydroelektrárny, vodní mlýny) biomasa p íliv/odliv mo ských vln geotermální energie (+ tepelná erpadla)
Zdroje energie Neobnovitelné zdroje Fosilní paliva uhlí ropa zemní plyn ho lavé b idlice dehtové písky, rašelina Nukleární št pná reakce jaderná f ze
Zdroje energie 90% globální produkce energie je z fosilních paliv 1) fosilní paliva výhody: - vysoká koncentrace en./objem - propracovanost technologií - životnost HW a rozvodných soustav - stabilita produkce nevýhody: - emise škodlivin a skleník. plyn - odpady - vlivy t žby
Zdroje energie 2)
Nukleární
výhody: stabilita produkce výhodná cena malý objem paliva nevýhody: t žba a zpracování U-rud radioaktivní odpad percepce rizika havárie
Zdroje energie 3) obnovitelné zdroje výhody: - istota - trvalá dostupnost nevýhody: - vysoká cena/nízký výkon - regionální dostupnost - nestálost - zábor ploch
Hustota energetického toku
Ekin = 1/2 m v2 Epot = m g h hustota en. toku: Ekin . m-2 . s-1 (W/m2) 3 . ρ = ½ v kin
Klasické x alternativní zdroje Energetický p ínos r zných typ elektráren
Elektrárna uhelné, jaderné v trné foto lánkové
ukazatel lh ta výt žný pom r energetické (násobek vlož. návratnosti en.) (m s.)
3-4 8 - 16 48 - 144
120 – 140 12 – 30 2–5
Rizika energetiky
Rizika energetiky 1) Bezpe nost (safety) výroby: (HAVÁRIE) 2) Zabezpe ení rozvodu energie: (ropovody, plynovody, p enosové soustavy,uchování energie - kapacita ? synchronizace? tranzit ? krizová energetika - funkce státu). 3) Dostatek energie: (ropa 30 - 80 let; uhlí 150 - 600 let; zemní plyn cca 60 -150 let; uran 85- 250 let; lokalizace zásob, “energie pro chudé“) Zajišt ní p ístupu k energii: Bezpe nost „nákupu“ energie (z. politika);
Budoucnost hospoda ení s energií • Objevíme nové zdroje energie !!! (?) • Budeme nuceni (ochotni) k (drastickým) zm nám zp sobu života? • Budeme to ješt my nebo budoucí generace? • Domluvíme se na rozumném využívání energie? • Nebo budeme nap . vál it?
"Metabolismus" spot eby
energie, suroviny → odpad z t žby ↓ (pr myslová) výroba → odpad z výroby ↓ výrobek (služby) → odpad z výrobku ↓ spot ebitel → TKO Hmota ani energie nemizí (zákony zachování)
Koncept „ZDROJ“ Pro každou surovinu (energii) existuje ZDROJ Zdroje obnovitelné (trvalé) - látka, nebo zdroje energie jsou trvale nebo periodicky dostupné.
V(S) ≤ V(O) Zdroje neobnovitelné - látka nebo energie je stále mén dostupná v požadované kvalit (kvantit ).
V(S) >>> V(O) V(S) = rychlost spot eby, V(O) = rychlost obnovy (rozdíl mezi biol. a geol. asem)
Neobnovitelné zdroje surovin • •cca 100 rud (Fe, Cu, Al, Zn, Cr, Pb, ...) • nerostné stavební hmoty (kamenivo, písky, • cihlá ské hlíny, jíly CaCO3, ...) • hnojiva (ledky: NaNO3, Ca(NO3)2, fosfáty) • chem. pr mysl (ropa, uhlí, vosky, asfalty)
Obnovitelné zdroje surovin • • • • •
Biomasa - ásti t l rostlin a živo ich a/nebo produkty jejich metabolismu látky ve vod ? látky v ovzduší? p da ?
Koncept „ZDROJ“ Uspo ádaný systém s velkou mírou informace Daná komodita (hmota; energie) je: • pot ebná (k využití) • dosažitelná (obvykle ne snadno) • koncentrovaná ( asto ne p íliš) • omezená výskytem (nerovnom rn ) Zdrojem je vše, co lov k z prost edí pot ebuje, a musí vynaložit úsilí na získání "tohoto" a je ochoten za to zaplatit. (lze vzduch považovat za zdroj?)
Koncept „ZDROJ“ Zdroj – surovina – látka zdroj (ložisko – z. k ra) (ekosystém - les) surovina (železná ruda) (d evo strom ) látka (železo) (papír) zdroj (ložisko – z. k ra) surovina (uhlí)
energie látky (dehet)
Zásoby
geologické bilan ní vyt žitelné vyt žené
ložisko
Zásoby
geologické bilan ní vyt žitelné vyt žené
Zdroj – suroviny - zásoby - geologické (veškeré zjišt né – možné zásoby, tedy i nekvalitní typy) - bilan ní (to co je možno zahrnout pod požadované charakteristiky látky) - vyt žitelné (to, co je možno známými technologiemi vyt žit) - vyt žené (po p ekonání p irozených, i spole enských p ekážek)
Zvýšení bilan ních zásob - následky Pokles kovnatosti rud Cu v USA využitelných v metalurgii období 1881-1890 1891-1900 1901-1910 1911-1920 1921-1930 1951-1960 1970-1980 1981-1990
obsah% 5,20 3,80 2,06 1,64 1,49 1,06 0,62 0,58
Zdroj – suroviny - zásoby
Zdroj vs odpad z t žby Cu v rudách Cu v zemské k Cu ve vod 1kg CU (z rudy) 1kg Cu (z k ry) 1kg Cu (z vody)
e
cca 10 kg/t (1%) 50-70g/t 0.003g/t 0,99 t hlušiny 150-200t hlušiny 300000m3 odp. vody
Energie??? Odpad???
Odpady Definice: Odpad je v c, které se chce její majitel (p vodce) zbavit nebo v c, jejíž odstran ní (likvidace) je nutné z hlediska ochrany životního prost edí (zdraví lidí).
Každá surovina má sv j zdroj Každý odpad má sv j propad
Odpady • podle charakteru - skupenství (pevné, kaly, kapalné, plynné)
• podle p vodu (komunální, pr myslové, zem d lské, zdravotnictví ...)
• podle nebezpe nosti (inertní, toxické, radioaktivní, ho lavé, ...)
Odpady Kategorie odpad dle platných norem: - odpady rostlin. a živo iš. p vodu - odpady minerálního p vodu - odpady z chemických proces - radioaktivní odpad - odpad z obcí
Nakládání s odpady shromaž ování – nádoby – kontejnery – sb rné dvory
-
Nakládíní s odpady p eprava - kontejnery - nákladní auta - železnice - lodi - potrubí
-
Nakládání s odpady skladování (do asné ukládání) – deponie – sklady – mezisklady – odkališt
-
Nakládání s odpady úprava – t íd ní – solidifikace – odvod ování – vysoušení – drcení – hutn ní – tepelné zpracování (pyrolýza)
Nakládání s odpady využívání – recyklace – plnidla – náhradní hmoty
Nakládání s odpady zneškod ování – kompostování – skládkování ( ízené, „divoké) – spalování – pyrolýza
Nakládání s odpady Spalování: oxidativní proces, kdy je v reak ním prostoru obsah kyslíku stechiometrický nebo vyšší. Pyrolýza a zply ování: reduktivní proces, p i kterém je obsah kyslíku v reak ním prostoru substechiometrický nebo nulový.
Nakládání s odpady zneškod ování – kompostování – skládkování ( ízené, „divoké) – spalování – pyrolýza – biotechnologické procesy (fermentace) – vitrifikace (skládkování)
Vitrifikace Schopnost skla pojmout do matrice adu kov Využití pro zatavování radioaktivních odpad do skla
Nakládání s odpady • R zným charakteristikám/typ m odpadu odpovídají r zné typy nakládání - TKO, toxický, radioaktivní, inertní ... • Odpady - vývozní i dovozní artikl. P evoz toxických, radioaktivních, i jiných odpad je upraven mezinárodními p edpisy
Produkce odpad v zemích OECD
Odpady v kosmu • od po átku dobývání vesmíru vypušt no p es 5000 t les (20 000t) • z toho dodnes 2400 mimo provoz • kolem Zem krouží asi: - 10 000 objekt o velikosti 10-20cm - 100 000 objekt o velikosti 1-10cm - 10 000 000 objekt o vel.1cm-1mm • nejvíce kosmických zlomk ve výšce nad povrchem: 850 – 1500km • celková hmotnost zlomk asi 3x106 kg
