Este greu să vizualizezi milioane de tone de ceva, așa că să reducem întrebarea la ceva simplu și personal. Cât de mult CO2 și diferite tipuri de poluare ar fi eliberate dintr-o centrală de cărbune dacă am alimenta o bec de 100 de wați timp de un an? Hai să săpăm.

provine

Becul nostru va avea nevoie de 876 kilowatti oră de energie electrică pentru anul său de funcționare. Presupunând o eficiență medie a centralei electrice de 37%, becul nostru va necesita 800 de kilograme de cărbune (a se vedea: Cât de mult cărbune este nevoie pentru a alimenta o bec de 100 de wați?).

Deci, pentru această grămadă de cărbune de dimensiunea unei căzi cu hidromasaj, la ce fel de produse secundare neplăcute ne putem aștepta? Iată un sinopsis rapid:

  • 3 kilograme de dioxid de sulf
  • 1,67 kilograme de oxizi de azot
  • 122 de kilograme de cenușă de cărbune
  • 0,64 uncii de uraniu și toriu
  • 1.680 de kilograme de dioxid de carbon (cum poate fi asta?)
  • 1/66 picătură de mercur (lucruri urâte)

Pentru cei dintre voi cărora le place să vadă matematica sau să înțeleagă cum se creează mai mult CO2 decât greutatea inițială a cărbunelui, puteți urmări mai jos.

Se emit 3 kilograme de poluare cu dioxid de sulf

Să începem cu dioxidul de sulf (SO2), una dintre principalele cauze ale ploilor acide. Potrivit EIA, industria electrică a ars 851 milioane de tone de cărbune în 2014. În același an, conform EPA, aceleași utilități au emis aproximativ 3.195.000 de tone de dioxid de sulf în atmosferă. Cu alte cuvinte, pentru fiecare tonă de cărbune arsă se creează 0,00375 tone SO2.

Apropo, electricitatea alimentată cu cărbune este de departe cea mai mare sursă de SO2, generând 64% din aceasta în 2014.

Se creează 1,67 kilograme de oxizi de azot

Dar oxizii de azot (NOx)? Acești poluanți creează ploi acide și smog. Același raport EPA spune că 1.776.000 de tone de NOx au fost create de cărbune și utilitățile electrice. Aplicând aceeași matematică, becul nostru va genera 1,67 kilograme de oxizi de azot.

Au rămas 122 de kilograme de cenușă de cărbune

Cenușa de cărbune este subprodusul solid rămas după arderea cărbunelui. Este pe locul doi doar ca gunoi ca cea mai mare sursă de deșeuri din SUA. Potrivit EPA și Asociația Americană de Cenușă de Cărbune, centralele electrice pe cărbune au creat puțin sub 130 de milioane de tone de cenușă în 2014. Aceasta înseamnă că fiecare tonă de cărbune pe care o ardem lasă 122 de kilograme de cenușă de cărbune. Cenușa de cărbune conține urme de diverse materiale toxice, inclusiv crom, arsenic, clor, crom, plumb, precum și uraniu și toriu.

În SUA, cea mai mare parte a cenușii de cărbune este capturată și nu mai este eliberată în aer. În schimb, este adesea amestecat cu apă și păstrat în iazurile de nămol din apropiere.

0,064 uncii de uraniu radioactiv și toriu

Procesele geologice care creează cărbune concentrează o serie de urme de materiale în aceste roci negre. Un studiu efectuat de US Geologic Survey pe 2.300 de situri de cărbune a constatat că majoritatea au concentrații de uraniu între 1 și 4 părți pe milion. Rezultate similare s-au găsit pentru toriu. Media asta cu 2,5 ppm pentru ambele elemente ne lasă 5 ppm de materiale radioactive pe tonă de cărbune.

O concentrație de 5 ppm într-o tonă de cărbune înseamnă aproximativ 0,01 lire sterline sau 0,16 uncii sau 4,5 grame de materiale radioactive. Prin urmare, cele 800 de kilograme de cărbune necesare pentru alimentarea becului nostru vor lăsa în urmă 0,064 uncii de uraniu și toriu, puțin mai puțin decât greutatea unui ban.

În unele locuri, concentrațiile pot fi de 6-7 ori mai mari - atât de mari încât cel puțin o companie minieră consideră că este mai ieftin să extragă uraniu din cenușa de cărbune decât minele de uraniu.

Cât de periculoasă este această radiație? Majoritatea cercetărilor nu spun deloc mult. Amintiți-vă, există deja o mulțime de radiații naturale de fond și tot materialul din cenușa de cărbune este prins și depozitat în instalație (cel puțin în SUA). Deci, chiar dacă locuiți la o distanță de o milă de o centrală de cărbune, veți crește expunerea la radiații doar cu aproximativ 5% pe an, mai puțin decât o radiografie.

Mai interesant este faptul că centralele nucleare au mult mai puține radiații. O lucrare pe larg citată de Alex Gabbard, de la Oakridge National Laboratory, a constatat că radioactivitatea din afara unei centrale de cărbune este de până la 100 de ori mai mare decât o centrală nucleară. Acest lucru se datorează în mare parte reglementărilor de siguranță care guvernează industria nucleară (a se vedea: Care sunt riscurile radiațiilor provenite de la centralele nucleare?)

1.670 de kilograme de dioxid de carbon

Cel mai notor produs secundar al cărbunelui este dioxidul de carbon (CO2). Fiecare milion de BTU-uri eliberate din arderea cărbunelui eliberează în medie 208 kilograme de CO2 (vezi nota de mai jos). Deoarece o tonă de cărbune are 20.025 milioane BTU, asta înseamnă că creează 4.172 kilograme de CO2 atunci când este ars. Rularea becului nostru de 100 de wați timp de un an va produce 1.670 de kilograme de CO2.

Dar așteaptă, cum pot produce 800 de kilograme de cărbune să dubleze greutatea sa în CO2? Un alt articol din EIA explică acest lucru în detaliu, dar, pe scurt, se datorează faptului că atomii de carbon din cărbune sunt combinați fiecare cu doi atomi de oxigen din aer pentru a forma CO2. Cu alte cuvinte, greutatea suplimentară provine din extragerea materialului pentru aer.

La temperatura și presiunea camerei, 1670 de kilograme de CO2 ar umple trei camioane cu 18 roți.

Notă: această matematică se bazează pe date medii ponderate. Cantitatea specifică de CO2 eliberată variază în funcție de tipul de cărbune. Plantele americane ard 45% bitum, 47% subbituminos și 7% lignit cărbune (sursă: EIA). Ele eliberează 205,7, 214,3 și 215,4 kilograme de CO2 per BTU, respectiv (sursă: EIA). Media ponderată este de 208.364.

1/66 picătură de mercur

OK, acesta va avea ceva de lucru, dar este important de făcut, deoarece unele forme de mercur pot fi lucruri foarte urâte. Plantele de cărbune reprezintă jumătate din totalul mercurului eliberat de om (sursă: EPA). Mercurul este un metal greu și un neurotoxicant puternic. Tipul de mercur din termometre prezintă unele riscuri pentru sănătate, dar atunci când este eliberat în atmosferă, acesta se combină cu alte elemente și poate crea cu ușurință variante mult mai toxice.

Există o poveste larg povestită despre o cercetătoare, Karen Wetterhahn, care a murit tragic după ce a căzut pe mâna ei doar o picătură sau două dintr-un compus deosebit de letal de mercur. În ciuda faptului că purta mănuși din latex, mercurul a pătruns pe pielea ei în câteva secunde și a murit mai târziu. Această poveste este menită să fie ilustrativă și să conducă acasă riscurile pentru sănătate ale mercurului. Nu este un studiu științific sau o evaluare a siguranței. Dar, dacă vrei să te uiți la matematică și să vezi cum funcționează pentru tine, citește mai departe ...

Un raport EPA numit Inventarul Național al Emisiilor (pagina 2-30) estimează că 22,9 tone de mercur au fost eliberate de la centralele electrice pe cărbune în 2014 (rețineți că alte studii de mediu au pus acest număr de 2-4 ori mai mare). Aceasta înseamnă că 0,00000002809816 tone de mercur sau 0,00005619632 kilograme de mercur sau 0,02549065075 grame de mercur provin din fiecare tonă de cărbune.

Deoarece farmaciștii definesc 0,05 mililitri de lichid ca o picătură și 1 gram de mercur umple 0,073888 mililitri (conversia mercurului), o tonă de cărbune conține 0,03766906406 picături de mercur.

Becul nostru ia 800 de lire sterline sau 0,4 tone de cărbune, ceea ce înseamnă că arderea acestuia creează 0,01506762562 picături de mercur sau o rotunjește puțin, 1/66 dintr-o picătură.

Lectură suplimentară

Avertismente

Notă: Există numeroase surse de informații cu privire la subprodusele de cărbune. Matematica este prezentată aici pentru a explica modul în care au fost derivate numerele noastre, dar este inevitabil ca alte abordări să dea rezultate diferite. Dacă găsiți o greșeală flagrantă, vă rugăm să ne anunțați în comentariile de mai jos.

De asemenea, rețineți: folosim datele guvernului SUA ori de câte ori este posibil. Multe grupuri ecologiste își fac propriile studii și consideră că poluarea este adesea mai rea decât cea raportată de guvern. Scopul nostru aici este să aducem cât mai mulți oameni în aceste conversații, astfel încât să evităm utilizarea datelor care ar putea fi respinse ca fiind agresive.