Nerostné suroviny Energie Odpady

Transkript

1 Nerostné suroviny Energie Odpady

2 Základní zákony: Hmota a energie 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 = mc 2 HMOTA V SYSTÉMU KOLUJE, ENERGIE JÍM PROTÉKÁ

3 ENERGIE TYPY: - mechanická - chemická - elektrická - jaderná EFEKTIVITA VYUŽITÍ: - lidské tlo (20-25%) - spalovací motor (10%) - parní turbína (45%) - palivový lánek H - O (60%) - žárovka (5%) - fluorescenní záivka (22%)

4 (S)poteba energie sbrai lovci-sbrai raní zemdlci stedovk poátek prmyslu dnešnílovk 8MJ/den 16Mj/den 50MJ/den 100MJ/den 400MJ/den 800MJ/den

5 Zdroje energie Základním zdrojem energie na Zemi je Slunce obnovitelné zdroje slunení energie pímá slunení (kolektory, fotovoltaickélánky) vtrná vodní (hydroelektrárny, vodní mlýny) biomasa píliv/odliv moských vln geotermální energie (+ tepelnáerpadla)

6 Neobnovitelné zdroje Zdroje energie Fosilní paliva uhlí ropa zemní plyn holavé bidlice dehtové písky, rašelina Nukleární štpná reakce jaderná fze

7 1) obnovitelné zdroje výhody: - istota - trvalá dostupnost nevýhody: - vysoká cena/nízký výkon - regionální dostupnost - nestálost - zábor ploch Zdroje energie

8 Zdroje energie 2) fosilní paliva výhody: - vysoká koncentrace en./objem - propracovanost technologií - životnost HW a rozvodných soustav - stabilita produkce nevýhody: - emise škodlivin a skleník. plyn - odpady - vlivy tžby 90% globální produkce energie je z fosilních paliv

9 Zdroje energie 2) Nukleární výhody: - stabilita produkce - výhodná cena - malý objem paliva nevýhody: - tžba a zpracování U-rud - radioaktivní odpad - percepce rizika havárie

10 Hustota energetického toku E kin = 1/2 m v 2 E pot = m g h kin (hustota en. toku): E kin. m -2. s -1 (W/m 2 ) kin = ½ v 3. ρ

11 Hustota energetického toku kin = ½ v 3. ρ v = 5m/s (15m/s) ρ = 1,3kg/m 3 kin = 1/2. 1, (81,25W/m 2 ) 5m/s kin = 1/2. 1, (2,19 kw/m 2 ) 15m/s

12 Klasické x alternativní zdroje Energetický pínos rzných typ elektráren Elektrárna lhta energetické návratnosti (ms.) ukazatel výtžný pomr (násobek vlož. en.) uhelné, jaderné vtrné fotolánkové

13 Rizika energetiky

14 Rizika energetiky Bezpenost výroby energie (havárie) Bezpenost penosu energie (terorizmus, blackout) Bezpenost nákupu energie (z. politika) Krizová energetika (funkce státu)

15 Zajištní pístupu k energii klíové suroviny: ropa (30-80 let) uhlí ( let) zemní plyn (cca let) uran ( let) Lokalizace zásob Energie pro chudé

16 Budoucnost hospodaení s energií Budou objeveny nové zdroje energie!!! (?) Zmní (nebo budou muset zmnit) lidé zpsob života? Dotkne se nedostatek energie nás nebo budoucích generací? Lze šetrné využití zdroj dohodnout na mezinárodní úrovni? Povedou se o zdroje energie další války? Bude dostatek energie pro chudé regiony/obyvatele?

17 "Metabolismus" spoteby energie, suroviny odpad z tžby (prmyslová) výroba odpad z výroby výrobek (služby) odpad z výrobku spotebitel TKO Hmota ani energie nemizí (zákony zachování)

18 Neobnovitelné zdroje surovin cca 100 rud (Fe, Cu, Al, Zn, Cr, Pb,...) nerostné stavební hmoty (kamenivo, písky, cihláské hlíny, jíly CaCO 3,...) hnojiva (ledky: NaNO 3, Ca(NO 3 ) 2, fosfáty) chem. prmysl (ropa, uhlí, vosky, asfalty)

19 Obnovitelné zdroje surovin Biomasa -ásti tl rostlin a živoich a/nebo produkty jejich metabolismu látky ve vod? látky v ovzduší? pda?

20 Zdroj surovina látka zdroj (ložisko z. kra) (ekosystém - les) surovina (železná ruda) (devo strom) látka (železo) (papír) Koncept ZDROJ zdroj (ložisko z. kra) surovina (uhlí) energie látky (dehet)

21 Zdroj suroviny - zásoby - geologické (veškeré zjištné možné zásoby, tedy i nekvalitní typy) - bilanní (to co je možno zahrnout pod požadované charakteristiky látky) - vytžitelné (to, co je možno známými technologiemi vytžit) - vytžené (po pekonání pirozených, i spoleenských pekážek)

22 Zdroj suroviny - zásoby Pokles kovnatosti rud Cu v USA využitelných v metalurgii období obsah% , , , , , , , ,58

23 Zdroj suroviny - zásoby

24 Problém málo koncentrovaných zdroj Cu v rudách cca 10 kg/t (1%) Cu v zemské ke 50-70g/t Cu ve vod 0.003g/t 1kg CU (z rudy) 1kg Cu (z kry) 1kg Cu (z vody) 0,99 t hlušiny t hlušiny m 3 odp. vody

25 Odpady Definice: Odpad je vc, které se chce její majitel (pvodce) zbavit nebo vc, jejíž odstranní (likvidace) je nutné z hlediska ochrany životního prostedí (zdraví lidí). Každá surovina má svj zdroj Každý odpad má svj propad

26 Odpady podle charakteru - skupenství (pevné, kaly, kapalné, plynné) podle pvodu (komunální, prmyslové, zemdlské, zdravotnictví...) podle nebezpenosti (inertní, toxické, radioaktivní, holavé,...)

27 Odpady Kategorie odpad dle platných norem: - odpady rostlin. a živoiš. pvodu - odpady minerálního pvodu - odpady z chemických proces - radioaktivní odpad - odpad z obcí

28 Nakládání s odpady shromažování nádoby kontejnery sbrné dvory -

29 Nakládíní s odpady peprava - kontejnery - nákladní auta - železnice - lodi - potrubí -

30 Nakládání s odpady skladování (doasné ukládání) deponie sklady mezisklady odkališt -

31 Nakládání s odpady úprava tídní solidifikace odvodování vysoušení drcení hutnní tepelné zpracování (pyrolýza)

32 Nakládání s odpady zneškodování kompostování skládkování (ízené, divoké) spalování pyrolýza

33 Nakládání s odpady Spalování: oxidativní proces, kdy je v reakním prostoru obsah kyslíku stechiometrický nebo vyšší. Pyrolýza a zplyování: reduktivní proces, pi kterém je obsah kyslíku v reakním prostoru substechiometrický nebo nulový.

34 Nakládání s odpady zneškodování kompostování skládkování (ízené, divoké) spalování pyrolýza biotechnologické procesy vitrifikace (skládkování)

35 Nakládání s odpady Rzným charakteristikám/typm odpadu odpovídají rzné typy nakládání - TKO, toxický, radioaktivní, inertní... Odpady - vývozní i dovozní artikl. Pevoz toxických, radioaktivních, i jiných odpad je upraven mezinárodními pedpisy

36 Odpady v kosmu od poátku dobývání vesmíru vypuštno pes 5000 tles (20 000t) z toho dodnes 2400 mimo provoz kolem Zem krouží asi: objekt o velikosti 10-20cm objekt o velikosti 1-10cm objekt o vel.1cm-1mm nejvíce kosmických zlomk ve výšce nad povrchem: km celková hmotnost zlomk asi 3x10 6 kg

37 Zdraví a životní prostedí Definice (WHO 1948): Zdraví je stav celkové fyzické, mentální a sociální "pohody" (well being) a ne pouze nepítomnost nemoci nebo tlesné vady. 37

38 fyzikální vlivy hluk, vibrace, záení... biologické vlivy paraziti, mikrobi, viry... ddinost alergie, rakovina, vrozené vady, jiné predispozice lovk chemické vlivy kancerogenní dráždivé, žíravé, toxické... látky životospráva kouení, alkohol, drogy, strava spoleenské vlivy sociální zabezpeení, pracovní kolektiv, kulturní tradice, rodina 38

39 Faktory prostedí FYZIKÁLNÍ CHEMICKÉ BIOLOGICKÉ SOCIÁLN-KULTURNÍ Faktory ovlivující lidské zdraví nepsobí izolovan. Život lovka (i ostatních organism) ovlivuje kombinace faktor (sítání, násobení, rušení, potenciace) 39

40 Fyzikální faktory prostedí Záení (ionizující, UV, svtelné infraervené - tepelné, mikrovlnné, elmag. nízkých frekvencí) Hluk (zvuky a vibrace) Tlak (atmosférický tlak) Vlhkost Geomagnetické pole Pírodní katastrofy (požáry, záplavy, sucha, boue...) 40

41 Zdraví a životní prostedí kolektivní dávka záení: kosmické záení: 13% vnjší záení z budov a ze zem: 16% radionuklidy vnitního prostedí: 16% Rn + dceinné prod. (Po 218, Pb 214, Bi 214 ): 33% umlé radionuklidy + radiodiagnostika: 22% 41

42 Zdraví a životní prostedí Zvuk = mechanické vlnní pružného prostedí (penos vzduchem, vodou, pevnými látkami) Hluk = jakýkoli zvuk (v rozsahu lidského sluchu), který mže nepízniv ovlivnit stavbu, funkci, vývoj orgán (sluchu) nebo duševní pohodu. Hluk primárn postihuje receptory vnitního ucha (vláskové buky). Mimosluchové úinky hluku jsou druhotné Vibrace = vlnní pod hranicí lidského sluchu. Ovlivuje funkci a integritu orgán, i tkání. 42

43 Hladiny hluku Práh slyšitelnosti Ložnice Kancelá/e Doprava Sbíjeka/rock koncert Letadlo Tryskový motor 0 db 20 db 60 db db 100 db 120 db 140 db (cca práh bolesti)

44 Chemické vlivy prostedí Prvky a sloueniny, které interferují s chemickou strukturou bunk, tkání a/nebo metabolismem. Chemické látky: toxické (jedovaté) dráždivé žíravé omamné se specifickými úinky (mutagenní, karcinogenní, teratogenní alergenní) 44

45 Chemické vlivy prostedí Pirozený výskyt (toxických prvk - F, As, slouenin) Pírodní kontaminace potravin (alkaloidy, endotoxiny ryb) Bakteriální toxiny - kontaminanty potravin (botulotoxin) Mykotoxiny - kontaminanty potravin (aflatoxiny) Prmyslové zdroje toxických látek ( tžké kovy, další anorganické a organické látky ) Zdroje toxických látek ze zemdlství (pesticidy, hnojiva, antibiotika) Mstské prostedí jako zdroj toxických látek (topení, píprava potravin, doprava, odpady, odpadní vody ) Havarijní zdroje toxických látek (prmysl, zemdlství) 45

46 Píklady toxické kovy Pb - benzín, tisk, pájky, akumulátory (kumulace v organizmu, nerv. tká, degenerace nerv, mozku, ledvin. tubul, blokáda syntézy hemu - hemoglobin.k.) Hg - spalování uhlí, kovohut, moení osiva (stomatitis, prjmy, zánt ledvin, neuronální poruchy - Minamata disease, metylrtu - kumulace v rybách) Cd - metalurgie, výroba barev. plast, kouení, spalování uhlí, hnojiva (kancerogenní, kumulace v ledvinách, dekalcifikace kostí, poškození jater, substituce stopového zinku) 46

47 Kontaminace Hg - Minamata Místo: Minamata záliv/msto (Yatsushiro Sea již. Japonsko) Pvodce: Fy Shin Nihon Chisso Co. Výroba: Polyvinyl chlorid (rtu jako katalyzátor) Odpad: Ukládán voln do moe (rtu bakteriáln metylovaná na metylrtu) Kontaminace: Potravníetzec voda - plankton ryby lovk Následky: Úmrtí, hluchota, tunelové vidní, poruchy ei, vrozené vývojové vady 47

48 ITAI-ITAI (v povodí eky Jin-Zu, obl. Toyama, Japonsko) Tžba a zpracování Zn, Pb s Cd odpady a zvtrávání hlušiny do eky zavlažování rýžových polí vodou z eky + vysoušení polí pro využití techniky mobilita kadmia (z CdS - na hydroxidy Fe a Mn a jíly) vstup do potravního etzce (s rýží) konkurence s Fe, Zn, Cu, Ca vliv na metabolismus cukr (tlumí sekreci inzulínu vylu- ování glukózy moí poškození ledvin omezení vstebávání vápníku a fosfát BOLEST nedostatek minerál mknutí kostí 48

49 Píklady - PCB (PCDD, PCDF) vlastnosti a využití neholavost, nápln do kondenzátor a transformátor, hydraulika, výroba barev, impregnaní látky zdroje stará elektrická zaízení, úniky z výroby a užití, spalovací procesy PCDD a PCDF setrvání v prostedí jednotky až desítky let, v organismu akumulace v tukových tkáních toxicita neurotoxicita, reprodukní a hormonální toxicita, imunotoxicita, karcinogenní, teratogenní, mutagenní úinky 49

50 Cl bifenyl PeCB 3,3, 4,4,5 TCDD 2,3,7,8 PeCDF 2,3,4,7,8 Struktura PCB, PCDD a PCDF 50

51 Biologické vlivy prostedí Neinfekní i infekní agens vyvolávající nemoci a/nebo zpsobující smrt na základ interference s biologickými funkcemi bunk, tkání, orgán lidského tla. viry bakterie paraziti podvýživa "nadvýživa" civilizaní stres (též sociální faktor) 51

52 Sociální a kulturní vlivy prostedí alkohol drogy kouení kriminalita životní styl a životospráva populaní hustota výchova - vzdlání sociokulturní tradice ekonomická situace dostupnost zdravotní pée... (prolínání s biol., chem. a fyz. vlivy) 52

53 Synergické úinky interakce psobení faktoru a - 1. celkový stav organismu - (výživa, vk, pohlaví, ddinost) 2. doba psobení - (pre-, postnatáln, ráno, veer) 3. Zátž - (klid, námaha) 4. vstupní cesta - (nitrožilní, inhlace, požití, dermální) potenciace, sumace, multiplikace, negace 53

54 Zdroje a pvod škodlivin Voda, potrava, vzduch, pda jsou zdrojem celéady látek Pvod: pirozený zemdlství prmysl doprava farmaka a drogy kosmetika odvy pracovní prostedí tisíce látek + záení a vlnní rzných typ a obor spektra 54

55 Zdroje a pvod škodlivin Škodliviny do urité míry organismus toleruje. Od urité hladiny (množství, koncentrace) ne. Základním cílem toxikologie je nalézt hranici, od které je daná látka (vliv), nebezpená. 55

56 Expoziní cesta škodliviny procházejí na cest k organismu rzným prostedím OLOVO BENZÍN VZDUCH DEPOZICE PDA VODA PLODINY LOVK DOMÁCÍ ZVÍ ATA 56

57 Expoziní brána Ingesce (požití - ústy) Inhalace (vdechování - ústy) Dermáln (kontakt s kží) Sliznice Intravenózn (nitrožiln) Pro rzné látky mže mít každá brána jiný význam a jinou úinnost!!! 57

58 Osud škodlivin v tle Absorpce (píjem - bariéry!) Distribuce (rozvod - rozdlení v tle - bariéry!) Metabolismus (látková výmna, procesy) Exkrece (vyluování - rzné možnosti) 58

59 Úinky škodlivin akutní (rychlé - jednorázové - psobení vyšších dávek, koncentrací záení, toxických látek, infekních agens - patogen) * chronické (dlouhodobé - celoživotní -psobení nižších dávek, koncentrací, infekcí) * subchronické (stedn - dlouhodobé psobení nízkých dávek, koncentrací...) 59

60 Pozdní (specifické) úinky Krátkodobé i dlouhodobé expozice projevující se po dlouhé dob, asto v píštích generacích 1) Mutagenní 2) Karcinogenní 3) Teratogenní 4) Alergenní 1) mutagenní (mutace v pohlavní buce) -mutace = zmna sekvencí nukleotid v kodonech zmna urení aminokyseliny zmna funknosti bílkoviny 2) karcin(kancer)ogenní (mutace v somatické buce) 60

61 Pozdní (specifické úinky) Kancerogeny: látky které vyvolávají genetické zmny vedoucí k nekontrolovatelnému bujení tkán Kancerogen x DNA narušení bunných regulaních proces (mechanismy dlení a diferenciace) ztráta diferenciace bunk nekontrolovatelné množení narušení funkce / celistvosti tkán 61

62 Pozdní (specifické) úinky Manifestace kancerogen Nádory benigní ( dobré ): nešíí se, nepronikají do jiných tkání, uzavené Nádory maligní ( špatné ): šíí se metastázou do jiných tkání stejného i jiného typu 62

63 Pozdní (specifické) úinky 3) teratogenní (zmna ve vývojovém procesu vedoucí k malformaci tvaru, zmn funkce) (70% píin neznámé, 20% genetické, 10% silné exogenní faktory 4% chorobné stavy matky, 3% infekce, 2% mechanické faktory, 1% faktory prostedí vetn lék) 4) alergenní (postižení imunitního aparátu organismu) chemické látky, ionizující i neionizující (UV) záení, viry, nejrznjší antigeny atd. 63

64 P IROZENÁ (ENVIRONMENTÁLNÍ) RIZIKA D ÍVE: nedostatek potravy nevhodné klimatické podmínky choroby a poranní dravci (konkurence, predace) pírodní katastrofy NYNÍ: POTLAENÍ P IROZENÝCH RIZIK POD HLADINU SPOLEENSKÉHO VDOMÍ 64

65 Katastrofy 1. pírodní (pirozené) dje 2. antropogenní (zpsobenélovkem) 3. ekologické katastrofy - kombinace 1 a 2 65

66 Zdraví a životní prostedí 1) pírodní tektonické pohyby, sopenáinnost klimatické vlivy (sucha, povodn, boue ) kosmické "ohrožení" (impakty, záení ) 2) antropogenní jaderné zbran havárie jaderných technologií ropné havárie válené konflikty 3) ekologická katastrofa - kombinace 1 a 2 rozkolísání klimatu rozsáhlé postižení zdraví obyvatel (pandemie) narušení životodárných systém planety 66

67 P IROZENÁ (ENVIRONMENTÁLNÍ) RIZIKA Zdrojem (i cílem) rizikových faktor v moderním svt je CLOVK SÁM nikoli pirozené (pvodní) prostedí 67

68 Píklady - katastrofy úmrtí píina místo datum 3000 terorismus USA panika ína smog Londýn XII prmysl Bhopál sebevražda Johnstown krokodýli Burma tygr Indie terorismus Irsko výbuch JE ernobyl krupobití Utarpradéš fotbal Zaire