Oppsummering. Miljødelen

Transkript

1 Oppsummering Miljødelen

2 Målsetningen Bruke kjemikunnskaper til å: Forstå hva som skjer med miljøet Påvirke miljøet minst mulig Endre prosesser til det beste for miljøet med bakgrunn i kjemikunnskapen

3 Økologi Samspillet mellom alle organismer i naturen, hvordan de påvirker hverandre og hvordan de blir påvirket av endringer i naturmiljøet Trenger basiskunnskaper om økologi og kjemi for å kunne studere og forstå miljø og miljøpåvirkninger fra kjemiske forbindelser.

4 Energistrømmer i økosystemet Fotosyntesen 6CO 2 + 6H 2 O + energi (sollys) C 6 H 12 O 6 +6O 2 Respirasjon C 6 H 12 O 6 +6O 2 6CO 2 + 6H 2 O + energi Sollyset gir energi til livet på jorda Næringskjede Hvilke arter som spiser hverandre Næringsnett Flere næringskjeder som er knyttet sammen

5 Karbonets kretsløp

6 Nitrogenets kretsløp

7 Viktige nitrogenligninger Nitrifisering 2 NH O 2 2 NO H 2 O + 4 H + + energi 2 NO O 2 2 NO energi Denitrifisering 4 H NO 3-2 N O H 2 O

8 Strategi for miljøarbeidet Spare ressurser Energi, vann, råstoff Redusere utslipp av forurensninger og miljøgifter Redusere avfallsmengden Produsere produkter renere enn før renere produksjon

9 Noen virkemidler For private og offentlige virksomheter Tekniske miljøanalyser Livsløpsanalyser Miljømerking (Svanemerket, EU-blomst osv) Miljøstyringssystemer/miljørevisjon For myndighetene Grønne skatter (CO2- avgift, El.avgift, deponiavgift osv) Bonus (Støtte til ENØK-tiltak)

10 Historiske miljøstrategier 60 årene - Fortynnings- og deponeringsfasen Fortynne gass- og vannutslipp (høye skorsteiner, grave ned avfall) 70 årene - Filtreringsstrategi Renseanlegg. Flytte problemet. Stoffer fjernet ved rensing sluppet ut i vassdrag eller hav eller deponert i fylling. 80 årene - Gjenvinnings- og ombruksstrategi Bruke råstoff om igjen. 90 årene - Forebyggende strategier (renere produksjon) Optimal utnyttelse av ressurser, redusere eller unngå avfall

11 Renere produksjon er å Redusere utslippene i produksjonen ved å : Endre produkt Endre råvarene (bruke andre utgangsstoffer) Endre prosessen Avfallstoffer bør i størst mulig grad resirkuleres. Hensikten er å utnytte energi og råstoffer best mulig og dermed redusere eller eliminere utslipp og avfallsmengder

12 Resirkulering Intern/lukket resirkulering Avfall i bedriften kjøres tilbake som råstoff. Ekstern/åpen resirkulering Avfall i bedriften benyttes som råstoff for andre produkter enten i samme bedrift eller andre bedrifter. Råstoff Prosess Produkt Råstoff Prosess Produkt A Avfall Avfall Prosess Produkt B

13 Teknisk miljøanalyse - Tiltak for å oppnå renere produksjon. Gjennomføring: Definere mål Kartlegge nåsituasjonen Finne muligheter for å oppnå målsetning Analysere mulighetene Gjennomføring Evaluering Forbedring medfører: Lavere forbruk av råvarer, energi og vann Mindre forurensning Mindre avfall Bedre arbeidsmiljø/innemiljø Bedre forhold til naboer og kunder (varene kan oppnå betegnelsen miljøvennlige produkter og bli merket med svanemerket) Myndighetene støtter renere teknologi Øker vår konkurranseevne Oppfylle våre internasjonale forpliktelser

14 Livsløpsanalyse Vurdere de totale miljøpåvirkningene som er knyttet til et produkt. Analyser av produkt og produktsystemer som tar sikte på å sammenligne miljøprofiler. Melk: Plastflasker (polykarbonat)? Glass? Belagt kartong? Analyserer livsløp for forpakningene. Produktet blir fulgt fra det starter som råvarer, via opparbeiding til materialer, produksjon, bruk og eventuelt gjenbruk/resirkulering eller avfall.

15 Viktige begreper Miljøprofil: Vurdere miljø- og ressursforhold knyttet til produkter og produktsystemer. Produkt: Dekker en bestemt funksjon for en gruppe brukere. Produktsystem: Alle nødvendige elementer for at et produkt skal kunne produseres, distribueres, forbrukes og avfallsbehandles. Gjennomføring av livsløpsanalyse: Tre hovedgrupper av aktiviteter: Kartlegging av masse- og energistrømmer i produkt-systemet. Vurdering av totale helse-, miljø- og ressurspåvirkning fra produksjons systemet. Kartlegging av mulige forbedringer av produkt systemets miljøprofil. Livsløpsanalyse er av betydning for: Forbrukeren som vil velge miljøvennlig Myndighetene som vil innføre avgifter Industrien som ønsker å gjennomføre tiltak der de gir størst mulig miljøgevinst.

16 Luftforurensing er Forekomst av gasser, dråper eller partikler i atmosfæren i så store mengder eller med så lang varighet at de skader menneskers helse eller trivsel plante- og dyreliv naturmiljøet eller materialer Både støy og radioaktiv stråling kan betraktes som luftforurensing

17 Forurensning på 3 nivåer Globalt Utslipp med global virkning, drivhuseffekten, nedbryting av ozonlaget Regionalt Utslipp som spres over større områder, flere land. Utslipp av SO 2, NO X Lokalt Utslipp i nærmiljøet, industri- og byområder.

18 Klimautfordringen Globale utslipp må reduseres med % i løpet av de neste 50 årene for å begrense temperaturstigningen til 2 ºC (IPCC) Kyotoavtalen krever at Norges utslipp ikke øker mer enn 1 % fra 1990 til perioden Deler av Norges forpliktelse kan dekkes ved kjøp av kvoter i andre land

19 Drivhuseffekten 1. Kortbølget stråling fra sola absorberes av jordorverflaten som varmes opp og sender ut langbølget infrarød (IR) stråling. 2. Drivhusgassene i atmosfæren absorberer og reflekterer IR-stålingen.

20 Drivhusgasser H 2 O - Vanndamp, skyer CO 2 - Sluttprodukt etter forbrenning. KFK- Klor Fluor Karbonforbindelser (Freon). CH 4 - metan. Biologisk produkt. Fra husdyrhold, søppelfyllinger N 2 O - Fra nedbrytning av organisk stoff. Bryter ned O 3. O 3 Ozon Økning i konsentrasjon Økning i temperatur CO 2 mest viktig for global oppvarming pga. stor utslippsmengde. Partikler - Fra utslipp av SO 2 som danner sulfat (SO 4 2- ). Reflekterer sollys

21 Konsekvens av utslippene Temperaturen vil stige Økt vannstand i havet Endrede vind- og nedbørsmønster og endrede havstrømmer Påvirkning av matproduksjon Økt fare for ekstremt vær Helseskader Fare for tap av biodiversitet

22 Tiltak for å redusere skadene Inngå internasjonale avtaler Pålegge avgifter Plante trær Utnytte energien bedre Øke bruk av alternative energikilder Vind- og bølgekraft. Hydrogen, biodiesel og bioethanol Kvotehandel

23 Brenning av metan Drivhusegenskaper til metan Produseres i myrer, ved husdyrhold og risdyrking Globalt oppvarmingspotensial - 21 Brenning av metan reduserer det til 1 (5%) av det opprinnelige CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O

24 Fakta om Ozonlaget Oksygen kan foreligge som ozon (O 3 ), i alle høydenivåer, men mest i stratosfæren Reaksjoner: O 2 + UV-stråling O + O O + O 2 O 3 Totalt: 3 O 2 + UV-stråling 2 O 3 Også motsatt reaksjon O 3 + UV-stråling O 2 + O

25 Nedbrytning av ozonlaget Ozon dannes og brytes ned kontinuerlig i stratosfæren, men enkelte gasser øker nedbrytningen av ozon mer enn normalt. De mest kjente her er KFK-gasser. Dannelse: O 2 O + O O 2 + O O 3 Totalt: 2O 2 O 3 + O Katalysert av UV-lys

26 Nedbrytning av ozonlaget Nedbrytning KFK: CCl 3 F CCl 2 F +Cl Cl +O 3 O 2 + ClO ClO + O Cl + O 2 Total: O 3 + O 2 O 2 Med nitrogen: NO x : NO + O 3 NO 2 NO 2 +O NO + O 2 Totalt: O 3 + O 2O 2 Alle reaksjonen er katalysert av UV-lys!

27 Sur nedbør Sur nedbør er regnvann med ph < 5 som skyldes svovelsyre og salpetersyre dannet fra utslipp av SO 2 og NO Fra svovel SO 2 + 1/2 H 2 O SO 3 SO 3 + H 2 O H 2 SO 4 (svovelsyre) SO 2 + H 2 O H 2 SO 3 2 H 2 SO 3 + O 2 2 H 2 SO 4 (svovelsyre) Fra Nitrogen NO + O 3 NO 2 + O 2 NO 2 + H 2 O + O 2 HNO 3 (salpetersyre) Sur nedbør H 2 SO 4 + H 2 O H 3 O + + HSO - 4 HNO 3 + H 2 O H 3 O + + NO - 3

28 Sur nedbør (SO 2, NO x ) Svovel: SO 2 + 1/2O 2 SO 3 SO 3 + H 2 O H 2 SO 4 Eventuelt SO 2 + H 2 O H 2 SO 3 H 2 SO 3 +1/2O 2 + H 2 SO 4 Nitrogen N 2 + O 2 2NO 2NO + O 2 2NO 2 2NO 2 + H 2 O HNO 3 + HNO 2

29 Gassrensing Fjerning av partikler og dråper Sykloner, posefiltre Fjerning av gasser og luktstoffer Gassvaskere, absorbsjon med aktivt kull Fjerning av svovel- og nitrogenforbindelser Felle SO 2 med Ca(OH) 2 Tilsette ammoniakk - NO x + NH 3 N 2 + H 2 O Katalytisk rensing av eksos fra bilmotorer

30 Tilgjengelighet av vann Havvann - 97% Vann i isbre - 2% (is i antarktis) Elver og innsjøer % Grunnvann - 0.6% Tilgjengelig for oss - 0,003% Rent vann finnes bare i laboratorier H 2 + O 2 (2:1) - Produksjon fra knallgass Destillasjon Ionebytting

31 Vannets kretsløpet Transport med vinden 40 Fordamping 70 Nedbør 110 Fordamping 430 Nedbør 390 Land Elver Grunnvann Hav Tallene er i m 3 /år

32 Ferskvann en knapphetsressurs Jordbruk - 2/3 av forbruket. Industri og husholdning resten Elver og innsjøre har estetisk verdi, er leveområder Overforbruk av ferskvann: Grunnspeilet synker Utnyttelse av overflatevann elver tørker ut, (Coloradoelven, Den gule flod), Innsjøers volum avtar (Aralsjøen) Kommunal bruk Reservoartap 2000 Industri Jordbruk

33 Forurensing av vann Organiske stoffer Næringssalter Sure gasser Miljøgifter Partikler Binder næringsstoffer, plantevernmidler Nedbørsavhengig avrenning fra jorbruksarealer Sykdomsfremkallende mikroorganismer Tilføres via ekskrementer fra mennesker og dyr

34 Forurensing av innsjøer Tilførsel av næringssalter (NO 3-, NH 4 + og PO 4 3- ) fører til algeoppblomstring. (primær algeproduksjon). Organisk stoff og alger brytes ned i vann og forbruker O 2 Frigitt energi brukes til vekst, ånding og andre livsprosesser Organisk stoff + O 2 CO 2 + H 2 O + næringssalter + energi Nedbrytning av organisk stoff frigjør næringsalter som fører til sekundær algeproduksjon. Sure gasser sur nedbør Luftforurensninger SO 2, NO 2 Miljøgifter Doksiner, PAH, PCB, Tinnorganiske forbindelser Pb, Cd, HG, Cu Fluor

35 Kilder til utslipp Kommunal kloakk Landbruk Industri Fiskeoppdrett Petreoleumsvirksomhet på land og i Nordsjøen

36 Behov for vannrensing Helse er nært knyttet til vannkvalitet Smitte overføres via drikkevannet Hepatitt (Gulsott) Kolera (London 1854) E-coli bakterier i badevann Legionellautbruddet i Østfold 2005 I utviklingsland er dårlig drikkevann årsak til ca 80% av alle sykdomstilfeller EU-direktiv for vannressurser

37 Drikkevann Krav Klart Uten framtredende lukt, smak eller farge Hygienisk forsvarlig, uten bakterier eller virus Fysisk-kjemiske parametere Konkrete grenseverdier for mange kjemiske forbindelser Råvannskilder Overflatevann ca. 85%, Herav innsjøer og tjern (60%) Grunnvann ca. 15% Elver. Mer brukt i andre land men i Østfold Glomma

38 Behandling av drikkevann Siling, filtrering - passere finmaskede silduker Alkalisering - Øke ph til helst ph 8,0 8,5 ved å tilsette: Kaustisk soda (NaOH) eller soda (Na 2 CO 3 ) Kalsiumhydroksid (Ca(OH) 2 ) Kalsiumhydroksid og karbondioksid (Ca(OH) 2 + CO 2 ) Desinfisering - Drepe bakterier og virus ved å behandle med Klor (Cl 2 ) Ultrafiolett stråling (UV-stråling) Ozon (O 3 ) Bløtgjøre hard vann Fjerning av ioner, spesielt Ca 2+, feller med soda (Na 2 CO 3 ) eller natriumfosfat (Na 3 PO 4 ) som gir henholdsvis CaCO 3 (s) og Ca 3 (PO 4 ) 2 (s). Ionebytting for å bytte ut Na + Kjemisk felling Aluminiumssalter danner positivt ladede hydroksider som binder negativt ladede kolloider, virus og bakterier Adsorpsjon Aktivt karbon (aktivt kull) fjerner blant annet klororganiske stoffer og stoffer som gir vannet farge og smak

39 Kommunale kloakkrenseanlegg

40 Strategi for å håndtere avfall 1. Hindre at avfall oppstår, og redusere mengden skadelige stoffer i avfallet 2. Fremme ombruk, materialgjenvinning og energiutnytting 3. Sikre en miljømessig forsvarlig sluttbehandling av restavfallet

41 Forskjellige typer avfall Husholdningsavfall husholdninger, butikker, kontorer etc Næringsavfall Næringsvirksomhet, industriforetak (bygg og anlegg, industri, gruver og fiskerier) Farlig avfall avfall som ikke kan behandles sammen med annet avfall fordi det kan medføre forurensing eller skade på mennesker og dyr

42 Behandling av avfallet Deponering Forbudt nå Gjenvinning Energigjenvinning Materialgjenvinning og ombruk Håndtering av farlig avfall

43 Deponi for avfall - forbudt nå

44 Hva skjer i deponiet? Nedbrytning med (aerob) og uten (anaerob) oksygen Nedbrytning av sukker: 1) C 6 H 12 O 6 2 CO CH 3 CH 2 OH 2) 2 CH 3 CH 2 OH + 2 H 2 O 2 CH 3 COOH + 4 H 2 3) CO H 2 CH H 2 O 4) 2 CH 3 COOH 2 CH CO 2 Sum C 6 H 12 O 6 3 CH CO 2

45 Energigjenvinning - Forbrenning C. Gir slagg og aske som hovedsakelig er glass og metalloksider. Etterbrenning av CO og VOC til CO 2 Tilfører mer oksygen i sekundært brennkammer. Varmen produserer damp. Støv fjernes ved elektrofilter og gassen renses i skrubbere (gassvaskere)

46 Hovedstrategier for Materialgjenvinning og ombruk 1) Redusere avfallsmengde 2) Fremme ombruk og materialgjenvinning 3) Gi restavfallet en miljøriktig behandling

47 Farlig avfall Avfall som inneholder miljøgifter eller andre helse- og miljøfarlige stoffer. Organisk: Oljerester, organiske løsningsmidler, maling,lakk og lim, tjære avfall, kreosot, KFK, Bromerte flammehemmere Uorganisk: Tungmetaller i kjemiske forbindelser eller i løst form. Etsende stoffer som sterke syrer og baser.