Nerostné suroviny Energie Odpady
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
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%)
(S)poteba energie sbrai lovci-sbrai raní zemdlci stedovk poátek prmyslu dnešnílovk 8MJ/den 16Mj/den 50MJ/den 100MJ/den 400MJ/den 800MJ/den
Prognózy
Obchodní domy, nákupní stediska, hyper- a supermarkety Realita poet supermarket v R 1200 1000 800 600 400 200 0 1953 1960 1970 1980 1989 1998 2003
Poet domácností jednotlivc v eské republice Realita- poet domácností jednotlivc 1400 1200 1000 800 600 400 200 pod 29r 30-59r pes 60r 0 1961 1970 1980 1991 2001
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)
Neobnovitelné zdroje Zdroje energie Fosilní paliva uhlí ropa zemní plyn holavé bidlice dehtové písky, rašelina Nukleární štpná reakce jaderná fze
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 tžby
Zdroje energie 2) Nukleární výhody: - stabilita produkce - výhodná cena - malý objem paliva nevýhody: - tžba a zpracování U-rud - radioaktivní odpad - percepce rizika havárie
3) obnovitelné zdroje výhody: - istota - trvalá dostupnost nevýhody: - vysoká cena/nízký výkon - regionální dostupnost - nestálost - zábor ploch Zdroje energie
Hustota energetického toku E kin = 1/2 m v 2 E pot = m g h hustota en. toku: E kin. m -2. s -1 (W/m 2 ) kin = ½ v 3. ρ
Klasické x alternativní zdroje Energetický pínos rzných typ elektráren Elektrárna lhta energetické návratnosti (ms.) ukazatel výtžný pomr (násobek vlož. en.) uhelné, jaderné 3-4 120 140 vtrné 8-16 12 30 fotolánkové 48-144 2 5
Rizika energetiky
Rizika energetiky 1) Bezpenost (safety) výroby: (HAVÁRIE) 2) Zabezpeení rozvodu energie: (ropovody, plynovody, penosové 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 ) Zajištní pístupu k energii: Bezpenost nákupu energie (z. politika);
Budoucnost hospodaení s energií Objevíme nové zdroje energie!!! (?) Budeme nuceni (ochotni) k (drastickým) zmnám zpsobu života? Budeme to ješt my nebo budoucí generace? Domluvíme se na rozumném využívání energie? Nebo budeme nap. válit?
"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)
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 spoteby, 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, cihláské hlíny, jíly CaCO 3,...) hnojiva (ledky: NaNO 3, Ca(NO 3 ) 2, fosfáty) chem. prmysl (ropa, uhlí, vosky, asfalty)
Obnovitelné zdroje surovin Biomasa -ásti tl rostlin a živoich a/nebo produkty jejich metabolismu látky ve vod? látky v ovzduší? pda?
Koncept ZDROJ Uspoádaný systém s velkou mírou informace Daná komodita (hmota; energie) je: potebná (k využití) dosažitelná (obvykle ne snadno) koncentrovaná (asto ne píliš) omezená výskytem (nerovnomrn) Zdrojem je vše, co lovk z prostedí potebuje, a musí vynaložit úsilí na získání "tohoto" a je ochoten za to zaplatit. (lze vzduch považovat za zdroj?)
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)
Zásoby geologické bilanní vytžitelné vytžené ložisko
Zásoby geologické bilanní vytžitelné vytžené
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)
Zvýšení bilanních zásob - následky Pokles kovnatosti rud Cu v USA využitelných v metalurgii období obsah% 1881-1890 5,20 1891-1900 3,80 1901-1910 2,06 1911-1920 1,64 1921-1930 1,49 1951-1960 1,06 1970-1980 0,62 1981-1990 0,58
Zdroj suroviny - zásoby
Zdroj vs odpad z tžby 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 150-200t hlušiny 300000m 3 odp. vody Energie??? Odpad???
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
Odpady podle charakteru - skupenství (pevné, kaly, kapalné, plynné) podle pvodu (komunální, prmyslové, zemdlské, zdravotnictví...) podle nebezpenosti (inertní, toxické, radioaktivní, holavé,...)
Odpady Kategorie odpad dle platných norem: - odpady rostlin. a živoiš. pvodu - odpady minerálního pvodu - odpady z chemických proces - radioaktivní odpad - odpad z obcí
Nakládání s odpady shromažování nádoby kontejnery sbrné dvory -
Nakládíní s odpady peprava - kontejnery - nákladní auta - železnice - lodi - potrubí -
Nakládání s odpady skladování (doasné ukládání) deponie sklady mezisklady odkališt -
Nakládání s odpady úprava tídní solidifikace odvodování vysoušení drcení hutnní tepelné zpracování (pyrolýza)
Nakládání s odpady využívání recyklace plnidla náhradní hmoty
Nakládání s odpady zneškodování kompostování skládkování (ízené, divoké) spalování pyrolýza
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.
Nakládání s odpady zneškodování 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 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
Produkce odpad v zemích OECD
Odpady v kosmu od poátku dobývání vesmíru vypuštno pes 5000 tles (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 3x10 6 kg