Угроза потепление

Рост температуры воздуха

Изменение климата обнаружилось в первую очередь в увеличении температуры воздуха у поверхности земли. Явление получило название «глобальное потепление».

Изменение климата может иметь внутренние, естественные причины и внешние, обусловленные деятельностью человека.
В статье 1 Рамочной конвенции по изменению климата (РКИК) ООН выделяется более узкое «изменение климата, которое прямо или косвенно приписывается человеческой деятельности, меняющей состав глобальной атмосферы, и является добавкой к естественной климатической изменчивости для сравниваемых периодов времени».

Климатологи связывают рост температуры в ХХ веке с усилением парникового эффекта, который вызван увеличением концентрации в атмосфере парниковых газов.

Температурные аномалии приводят к увеличению природных катастроф.

Источник: http://old.rgo.ru/2010/12/rost-temperatury-vozduxa/

50 лет мировых катаклизмов

Природные катастрофы за последние полвека

Количество природных катастроф

В 1990 году 44-я Генеральная Ассамблея ООН открыла декаду за снижение частоты и последствий природных катастроф (Лэнсет 1990). Комиссия экспертов подтвердила определение катастроф как«нарушения человеческой экологии, которое превосходит способность общества функционировать нормально».

В последние годы виден почти экспоненциальный рост числа катастрофических событий и ущерба от них несмотря на сильное варьирование по годам.

Многие катастрофы были вызваны природными катаклизмами.

Существуют многочисленные и разнообразные определения и классификации катастроф.

• Американские Центры контроля заболеваний определяют три основные категории катастроф:

– географические, такие как землетрясения и извержения вулканов;

– явления, связанные с погодой, включающие ураганы, торнадо, высокотемпературные волны, похолодания и наводнения;

– проблемы, связанные с деятельностью человека, которые охватывают голод, загрязнение атмосферы, промышленные катастрофы, пожары и аварии ядерных реакторов.

• Категории могут определять по причинам (Пэрриш, Фок и Мелиус 1987):

– погодные и геологические катастрофы относятся к разряду природных;

– катастрофы в результате деятельности человека определены как неприродные (технологические), например, аварии при перевозках, войны, пожары/взрывы, химические и радиоактивные выбросы.

Большие природные катастрофы за 55 лет

Число случаев различных катастроф с 1967 по 1991 гг.

Экономический ущерб

Эксперты также считают, что цифры потерь занижены, поскольку не учитываются косвенные потери от катастроф.

Основную долю из всех природных катастроф (включая величину ущерба) составляют катастрофы, связанные с экстремальными климатическими событиями – это наводнения, тропические штормы (ураганы) и засухи. Величина совокупного ущерба от климатических катастроф в настоящее время превышает 100 млрд  долл. в год, в то время как еще 25 лет назад составляла около 10 млрд  долл. в год. Если учесть, что свободные инвестиционные ресурсы мировой экономики составляют в среднем около 300 млрд  долл. в год, то такая высокая скорость роста ежегодного ущерба от климатических катастроф может в скором будущем привести к тому, что человечество просто лишится свободных инвестиционных ресурсов, необходимых для своего развития и будет вынуждено расходовать их на ликвидацию последствий природных катастроф.

Статистика крупнейших природных катастроф и экономический ущерб от них по годам

Общемировое распределение по большим природным катастрофам

Жертвы природных катастроф

Катастрофы наносят ущерб всем странам мира, но чаще всего люди гибнут в самых бедных странах. За несколько последних десятилетий в данных по катастрофам на глобальном уровне проявляется явная закономерность с двумя основными чертами - увеличение со временем числа пострадавших и географическая корреляция (Международная федерация обществ Красного креста и Красного полумесяца (IFRCRCS, 1993).

Число жертв природных катастроф с 1969 по 1993: в среднем за 25 лет по регионам

	Африка	Америка	Азия	Европа	Океания	Всего
Погибло	76 883	9 027	56 072	2 220	99	144 302
Ранено	1 013	14 944	27 023	3 521	100	46 601
Пострадало иначе	10 556 984	4 400 232	105 044 476	563 542	95 128	120 660 363
Потеряло кров	172 812	360 964	3 980 608	67 278	31 562	4 613 224

Источник: Walker 1995

Число жертв неприродных катастроф с 1969 по 1993: в среднем за 25 лет по регионам

	Африка	Америка	Азия	Европа	Океания	Всего
Погибло	16 172	3 765	2 204	739	18	22 898
Ранено	236	1 030	5 601	483	476	7 826
Пострадало	3 694	48 825	41 630	7 870	610	102 629
Потеряло кров	2 384	1 722	6 275	7 664	24	18 069

Источник: Walker 1995

Число жертв природных катастроф с 1969 по 1993: в среднем за 25 лет по типу

	Земле- трясения	Засухи, голод	Наводнения	Сильные ветры	Оползни	Извержения вулканов	Всего
Погибло	21 668	73 606	12 097	28 555	1 550	1 009	138 486
Ранено	30 452	0	7 704	7 891	245	279	46 571
Пострадало	1 764 724	57 905 676	47 849 065	9 417 442	131 807	94 665	117 163 379
Потеряло кров	224 186	22 720	3 178 267	1 065 928	106 889	12 513	4 610 504

Источник: Walker 1995

Число жертв неприродных катастроф с 1969 по 1993: в среднем за 25 лет по типу

	Аварии	Технологические аварии	Пожары	Всего
Погибло	3 419	603	3 300	7 321
Ранено	1 596	5 564	699	7 859
Пострадало	17 153	52 704	32 771	102 629
Потеряло кров	868	8 372	8 829	18 069

Источник: Walker 1995

http://old.rgo.ru/2010/12/prirodnye-katastrofy-za-poslednie-polveka/

Вертикальные фермы от SkyGreens

Согласно недавнему докладу Potsdam Institute, к 2050 году более половины населения земли будет зависеть от импортированной пищи. Эта тенденция обусловит переезд все большего количества людей в города, а также приведет к запустению обрабатываемых площадей.

В Сингапуре появилась новая модель выращивания пищи. На 9 акрах промышленной пригородной площади 50-летний предприниматель Jack Ng создает массив конструкций, похожих на гигантские полиэтиленовые коробки высотой в четырехэтажный дом.

Пройдя внутрь прозрачных структур можно увидеть одну из наиболее эффективных систем производства пищи в мире, которые получили название SkyGreens.

Внутри расположены А-образные алюминиевые опоры высотой 30 футов, на них по кругу до потолка установлены ряды лука и китайской капусты, каждый из которых вращается подобно колесу обозрения.

Турбина вращает каждый из 38 рядов растений, обеспечивая равномерное распределение солнечного света и подачу влаги с помощью оросительной системы. Вся вода фильтруется и используется повторно. Растения растут без добавления химических препаратов, а органическая почва состоит из пищевых отходов. При этом вся система работает на маломощном насосе, который возвращает воду к вершине.

«Стоимость электричества, которое мы используем на всю установку, составляет три доллара в месяц», говорит Jack Ng, что равноценно использованию 60 ваттной электрической лампочки.

Стоимость строительства каждой А-образной опоры составляет 12 тысяч долларов, но их общая площадь делает их в десять раз продуктивнее на квадратный фут, чем стоимость выращивания овощей на традиционных посевных площадях. И в третьей по густоте населения стране в мире с самой высокой стоимостью земли, такое соотношение цены и производительности является ключом успеха систем SkyGreens.

Lee Sing Kong, директор Сингапурского Национального Института Образования (Singapore’s National Institute of Education) утверждает, что модель городского фермерства имеет высокую эффективность, «поскольку Сингапур – открытый рынок и все продукты, которые мы производим должны составлять конкуренцию импорту в Сингапур».

В супермаркетах стоимость продукции SkyGreens всего лишь на 10% выше стоимости импортированных овощей из Малайзии или Китая. Это объясняется как эксплуатационными затратами, так и стоимостью земли в Сингапуре.

«С развитием технологий цена будет только снижаться», говорит эколог из Колумбийского Университета (Columbia University) Dickson Despommier. Наиболее подходящий пример подобного развития технологий является эффективность LED освещения, которое в скором будущем достигнет 100%.

«Это произойдет в недалеком будущем», говорит Despommier, «и когда это произойдет, SkyGreens будет так же эффективна, как установка, превращающая солнечный свет в химическую энергию».

Когда затраты на электроэнергию и солнечный свет уже не будут сдерживающими факторами, данная технология позволит городским фермерским хозяйствам занять территории офисных центров и неработающих фабрик. С успехами в аэропонике, в которой питательные вещества и вода разбрызгиваются прямо на корни растений, даже почва станет ненужной.

Despommier утверждает, что этот процесс уже идет не только в Сингапуре, но и в таких городах как Ванкувер, Токио и Бруклин.

Источник: TheWorld.
http://www.sciencereview.info/2013/09/12/vertical-farming-system/

Проблема утилизации солнечных батарей и ветрогенераторов

Кремний из отработанных солнечных батарей перерабатывается на установке компании Solar World. Поскольку отсутствует единая система приемки отработанных солнечных панелей на завод-изготовитель, развитие рынка переработки только начинается.

Производство электроэнергии на солнечных и ветровых электростанциях считается экологически безопасным, однако вопрос их утилизации в мире еще не решен. Далее представлен в решении этого вопроса подход Германии – ведущего мирового игрока в сфере возобновляемой энергетики.

В конце 2012 года в Германии было установлено около 1.5. млн. фотоэлектрических солнечных установок. Это – 150 млн. солнечных модулей, которые по истечению своего срока службы или в результате поломки должны подвергнуться утилизации в будущем .

Отсутствие единой системы возврата солнечных установок.

В Германии уже давно действует система переработки макулатуры и пластиковых бутылок. Однако она не распространяется на переработку высокотехнологичного оборудования, полупроводников и ценных металлов. Производители, в принципе, должны отвечать за прием отработанных установок. Но что значит гарантия возврата, если предприятия солнечной энергетики часто разоряются?
Наряду с системами приемки от производителей, фирма PV-Cycle обслуживает 89 приемных пунктов отработанных солнечных панелей в Германии. «Прием отработанных панелей проводится теми же компаниями, которые установили данную панель», говорит учредитель компании PV-Cycle Karsten Wambach. Это также имеет практическое значение: поскольку вес общей установки может превышать 100 кг, обычный семейный минивэн может быть перегружен при ее транспортировке.
“Что касаетсякрупногабаритного оборудования, даже у нас нет условий их переработки» говорит Wambach. В настоящее время решение этого вопроса еще не найдено. Он исходит из того, что с 2020 года количество отработанных солнечных панелей значительно увеличится.
В будущем количество отходов солнечной энергетики может составить 42 000 тонн в год, без учета отходов промышленности в Германии, которые в любом случае подвергаются повторной переработке. Наибольший процент отходов – около 90%, составляет стекло. Меньшую долю составляет переработка кабелей и полупроводников из ценных металлов, которые обмотаны со всех сторон пластиком – поэтому их переработка является более затратной. Фирмы применяют для переработки таких материалов тепловые или механические методы: „Для превращения модулей в удобную для переработки форму необходимо применять жесткие методы ”, утверждает Wambach. Поэтому, чтобы получить желаемое сырье на предприятиях широко применяются измельчители и дробилки.
Christian Hagelüken из Концерна Umicore считает, что с увеличением производства электроэнергии с использованием фотоэлектрических установок, вырастит спрос на редкие металлы – например Теллур и Индий, которые используются в платах солнечных модулей.

Спрос на редкие металлы растет.

“Граничные условия продолжают ухудшаться”, предупреждает Hagelüken. Запасы руды снижаются, поэтому необходимо осваивать новые глубины для добычи редких металлов.
Индий и Германий, субпродукты при добыче цинка и меди, не добывают в рудниках. Замена редких металлов, по мнению Hagelüken, не является решением, поскольку заменитель происходит из той же группы металлов. Это всего лишь отсрочит решение проблемы. Поэтому задача сферы переработки металлов заключается в улучшении доступа к компонентам модулей.
Что касается ветровых установок, то ответственность за их утилизацию несет владелец ветрового парка. «Промышленность должна более интенсивно заниматся поиском решения данного вопроса», обращался Henning Albers из Бременского Университета к производителям на конгрессе, посвященном технологиям будущего (Urban-Mining-Kongress).

Ветроэлектрические установки могут быть легко переработаны.

Ветроэлектрические установки могут быть легко переработаны. Их основным материалом является бетон (65%), сталь составляет 30-35%. Относительно всей установки, доля ее переработки составляет до 90%.
Потенциал имеют также ветровые лопасти, которые состоят преимущественно из стеклопластика. До сегодняшнего дня этот материал продолжает применяться на цементных заводах как заменитель топлива или непосредственно при производстве цемента, где стекловолокно используется как песок. Измельченные лопасти подвергаются также утилизации на мусоросжигательных заводах.
“Глубокая переработка стекловолокна только начинает применятся” говороит Albers. В 2011 годы было демонтировано 183, а в 2012 – 325 установок.
Несмотря на высокую номинальную мощность ветровых установок, количество материалов для создания ветровых установок, по данным Albers, в целом осталось без изменений. На каждый единицу мощности, равную 1 кВт требуется в среднем 10 кг. материала лопасти.

Действующий вторичный рынок ветроэлектрических и солнечных установок.

Эксперты полагают, что количество отходов существенно увеличится после 2020 года, как для фотоэлектрических установок, так и ветрогенераторов, «В год будет возникать 10000 тонн материала для утилизации из отработанных лопастей ветрогенераторов» оценивает Elisa Seiler из Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie.
Кроме того: существует вторичный рынок фото- и ветроэлектрических установок, на котором уже отработанное оборудование может находить дальнейшее применение. «В странах с переходной экономикой можно использовать уже бывшие в использовании солнечные модули. Благодаря более интенсивному солнечному излучению, эти модули могут вырабатывать больше электроэнергии”, конкретизирует Frank Fiedler.
Примером торговли может служить проект SecondSol – онлайн-площадка, на которой проводится купля-продажа отработанных модулей.

Источник “Ingenieur”

http://vrpb.net/solar-and-windpower-plant-recycling/

Биоразлагаемый пластик из растений

Почти весь пластик сегодня производится из нефти и не является биоразлагаемым. Ученые из исследовательского центра Metabolix в Кембридже, Массачусетс, создают с использованием методов генной инженерии прутьевидное просо для производства биоразлагаемого полимера, который можно будет получить непосредственно из растения.

Это может полностью изменить производство полимеров. Metabolix уже продает такой полимер, однако он произведен с помощью бактерий, которые питаются растительными сахарами в дорогих биореакторах. В процессе, в котором будут применяться растения, выращенные на малоплодородных землях, будет задействовано меньше оборудования.

Metabolix считает, что стоимость полимеров на основе растительного сырья будет вполовину дешевле от сегодняшней цены, в то время как конечные продукты — целлофановые кульки, а также все шире используемые виды упаковки, станут более экономичными.

Перспективы производства пластика из растительного сырья привлекло главного научного сотрудника центра Metabolix Oliver Peoples, бывшего исследователя MIT, который со своим коллегой Anthony Sinskey, профессором биологии, в течение более 20 лет совместной работы, открыл отвечающие за метаболизм гены, позволяющие найденным в почве бактериям естественно производить полимер, известный как PHA. После учреждения исследовательского центра Metabolix, 10 лет было потрачено на оптимизацию метаболической системы бактерий для производства достаточного количества PHA. «Выращивание медленнорастущего проса, в отличие от простой бактерии, довольно сложный и затратный по времени процесс», говорит Oliver Peoples.

В настоящее время, исследователи растений Metabolix, работают над введением генов отвечающих за рост в такие растения как просо, камелия и сладкая свекла. Например, в работе с просом, ученые добиваются, чтобы растение производило и запасало на своих листах специальный вид PHA, известный как PHB, который может быть использован для производства веществ, используемых для создания корпусов электронных устройств методом литья под давлением. Компания также работает над химическим производством, включая выделение PHB с использованием растворителей, а также над термическим методом превращения PHB в химическое вещество — кретоновую кислоту, которая может стать сырьем для полимеров. После того как PHB извлечен или произведена кретоновая кислота, остатки растения могут быть сожжены как биомасса, выбросы углекислого газа которой ниже, чем при сжигании ископаемого топлива.

Metabolix считает, что для экономической конкурентоспособности их технологий, им нужно достичь показателя производства РНВ равным 10% от общей массы растения. Компания уже удвоила содержание PHB в просе, с 1,2% в 2008 году до 2,3% в прошлом году, включая 7% в листах. В результате процессов создания РНВ еще возникают выбросы углекислого газа — выращивание и уборка растений требует применения удобрений из ископаемых источников, а также применение сельскохозяйственных машин. Однако Oliver Peoples считает, что производство пластика на основе биоразлагаемых материалов будет в любом случае чище, чем из ископаемых видов топлива и для этого необходимо провести более тщательный анализ данной технологии.

Источник “ScienceReview”

http://vrpb.net/plastic-from-grass/

«Зеленая» сталь

Производство стали — один из наиболее энергоемких индустриальных процессов, который, ко всему прочему, является основным источником всего объема мировых парниковых газов. Ежегодно в мире производится около 1,5 миллиардов тонн стали. Чрезвычайно горячие котлы, в которых делают сталь, становятся причиной 5% всех мировых выбросов парниковых газов. Во время производства одной тонны стали генерируется около 2 тонн углекислого газа.

Для решения этих проблем исследователи из Массачусетского Технологического Института (MIT) разработали новый процесс, позволяющий в значительной мере сократить выбросы парниковых газов, связанных с производством стали. Также новая разработка позволит сократить стоимость и улучшить чистоту/качество стали.

Всем известно, что металлургия неразрывно ассоциируется с разрушением и загрязнением окружающей среды. Большинство вырубленных лесов стали источником энергии для этой отрасли. Хотя в настоящее время для сжигания используется ископаемое топливо, в прошлом дерево было основным источником тепла для производства металла.

В современном мире сталь производится в первую очередь при помощи нагрева оксида железа и пропускании через него углерода. Вследствие этих процессов, как побочный продукт, производится диоксид углерода.

В новой технологии от ученых из MIT применен новый подход – исследователи совместили процесс электролиза расплавленного оксида с разумным использованием сплава железа и хрома.

Интересно, что новая технология появилась благодаря NASA, сотрудники которой пытались изучить возможные пути производства кислорода на Луне. В процессе этой работы, при использовании электролиза расплавленных оксидов в создании кислорода из оксида железа в лунной почве, сталь была получена как побочный продукт. Однако в исследованиях NASA был существенный недостаток – необходимость применения дорогостоящих анодов из иридия. Именно на этапе решения этой проблемы появилась идея использования сплава хрома и железа. Этот сплав способен заменить иридий в процессе электролиза расплавленных оксидов и уменьшить общую стоимость технологии.

Поиск этого материала занял время. «Это была сложная проблема», говорит Donald Sadoway, профессор химии материалов в MIT и главный автор статьи. «Бак с расплавленным оксидом железа, который должен поддерживать температуру в 1600 градусов Цельсия, — действительно очень агрессивная среда. Процесс плавки также чрезвычайно агрессивен. Кислород быстро разрушает металл».

Нам был нужен сплав, который «естественно образует тонкую пленку металлического оксида на своей поверхности: достаточно толстый для предотвращения дальнейшего разрушения кислородом, и достаточно тонкий, чтобы свободно пропускать электрический ток». И сплав хрома с железом выполнил эти требования.

Новая технология не только сокращает выбросы углерода, но и подходит для фабрик малого масштаба. Кроме возможности получения стали высокого качества, процесс может быть адаптирован для производства ряда других металлов и сплавов.

Источник “ScienceReview”

Использование пластиковых пакетов для производства углеродных нанотрубок

Ученые из Университета Аделаиды (University of Adelaide) разработали процесс превращения пластиковых отходов в высокотехнологичный материал.

Инновационная нанотехнология использует не поддающиеся биохимическому разложению пластиковые пакеты для создания мембран из углеродных нанотрубок – сложного и дорогого материала с потенциалом применения в фильтрации, сенсорных системах, хранении энергии и ряде биомедицинских инноваций.

«Пластиковые пакеты, не поддающиеся биохимическому разложению, являются серьезной угрозой естественным экосистемам и представляют собой проблему с точки зрения утилизации», говорит профессор Dusan Losic.

«Трансформация этого мусорного материала с помощью методов нанотехнологической переработки, создаст потенциальное решение для минимизации загрязнения окружающей среды и в тоже время обеспечит производство ценных продуктов».

Углеродные нанотрубки – маленькие цилиндры из атомов углерода диаметром один нанометр. Они остаются самым прочным и жестким материалом из когда-либо открытых – в сотни раз прочнее стали, но в шесть раз легче. Их уникальные механические, электрические и термические свойства представляют собой уникальные возможности для исследований и разработок. Они уже используются во множестве индустрий, включая электронику, спортивное снаряжение, батареи, сенсорные устройства и ветровые турбины.

Исследовательская группа из Университета Аделаиды вырастила углеродные нанотрубки на специальных алюминиевых мембранах. Они использовали части продуктовых пластиковых пакетов, которые испарялись в печи для создания углеродных слоев. Углеродные слои осаждались на порах алюминиевых мембран, что приводило к образованию маленьких цилиндров – углеродных нанотрубок. Создание и реализация идеи принадлежит аспиранту Tariq Altalhi.

«Вначале мы использовали этанол для производства углеродных нанотрубок», говорит прфессор Dusan Losic. «Но мой студент выдвинул идею о том, что любой источник углерода должен подойти для этого процесса».

Огромный потенциал рынка углеродных нанотрубок зависит от способности промышленности производить большие количества дешевого товара. Существующие методы синтеза зачастую включают сложные процессы и оборудование, а также не позволяют производить более нескольких граммов продукта в день.

«В нашей лаборатории мы разработали новый и простой метод производства углеродных нанотрубок с контролируемыми размерами и формой, а также с использованием мусора, который может быть источником углерода», говорит профессор Dusan Losic.

Новый процесс также не требует наличия катализаторов и растворителей, что значит, что пластиковый мусор может быть использован без создания побочных ядовитых составов.

Источник “ScienceReview”

http://vrpb.net/nano-tubes-from-plastic-bags/