UNIVERZITET U SARAJEVU FAKULTET POLITIČKIH NAUKA ODSJEK: SIGURNOSNIH I MIROVNIH STUDIJA PREDMET: SOCIJALNA EKOLOGIJA I PREVENCIJA KATASTROFA SEMINARSKI RAD SOCIJALNO EKOLOŠKI ASPEKT ISPUŠNIH GASOVA ZRAKOPLOVA U SUMI STAKLENIČKIH GASOVA U ZEMLJINOJ ATMOSFERI Student: Mentor:
42
Embed
SOCIJALNO EKOLOŠKI ASPEKT ISPUŠNIH GASOVA ZRAKOPLOVA U SUMI STAKLENIČKIH GASOVA U ZEMLJINOJ ATMOSFERI
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
UNIVERZITET U SARAJEVUFAKULTET POLITIČKIH NAUKA
ODSJEK: SIGURNOSNIH I MIROVNIH STUDIJAPREDMET: SOCIJALNA EKOLOGIJA I PREVENCIJA KATASTROFA
SEMINARSKI RAD
SOCIJALNO EKOLOŠKI ASPEKT ISPUŠNIH GASOVA ZRAKOPLOVA U SUMI STAKLENIČKIH GASOVA U ZEMLJINOJ
ATMOSFERI
Student: Mentor:Edis Muratović prof. dr. Dželal IbrakovićBr. indeksa:
2. MEĐUNARODNE INICIJATIVE ZA KONTROLU EMISIJE STAKLENIČKIH GASOVA.........................................................................3
3. ISPUŠNI GASOVI ZRAKOPLOVA I ATMOSFERA ZEMLJE..............7
4. VRSTE ISPUŠNIH GASOVA KOJI NASTAJU SAGORIJEVANJEM POGONSKOG GORIVA ZRAKOPLOVA I NJIHOV UTICAJ NA ATMOSFERU.................................................................................................9
4.1 KARBON DIOKSID – CO2..........................................................................114.2 VODENA PARA - H2O.................................................................................124.3 NITROGEN OKSIDI – NOx.........................................................................134.4 SUMPOR OKSIDI I ČAĐ - SOx i H2SO4....................................................134.5 KONDENZACIJSKI TRAGOVI...................................................................144.6 KAKO ISPUŠNI GASOVI UTIČU NA ATMOSFERU.................................154.7 MOGUĆNOSTI ZA SMANJENJE EMISIJA I UTICAJA ISPUŠNIH
GASOVA ZRAKOPLOVA I NJIHOV UTICAJ NA SOCIJALNO EKOLOŠKI ASPEKT PROBLEMA.................................................................................18
«Stranke obuhvaćene Prilogom I. slijedit će ograničenja ili smanjenja emisija
stakleničkih gasova koji nisu obuhvaćeni Protokolom iz Montreala a odnose se na
goriva iz rezervoara letjelica i pomorskih jedinica, da rade kroz Međunarodne
organizacije za civilno zrakoplovstvo (ICAO8) i Međunarodnu organizaciju za
pomorstvo (IMO9)».
Međunarodna organizacija za civilno zrakoplovstvo (International Civil Aviation
Organization – ICAO) predviđa rast zračnog prometa za period 1999 – 2010 u
domaćem prometu na godišnjem nivou od 3,5 posto a u međunarodnom 5,2 posto10.
Uzimajući u obzir prije navedeno može se očekivati i dodatni uticaj povećanja
prometa na emisiju ispušnih gasova zrakoplova na regionalnom i globalnom nivou,
povećavajući time svoj udjel u sumi stakleničkih gasova u Zemljinoj atmosferi.
Kako bi se detaljnije istražili efekti emisije stakleničkih gasova koje proizvode
zrakoplovi na klimatske promjene formiran je Međuvladin panel o klimatskim
promjenama (Intergovermental Panel on Climate Change – IPCC11) koji je vodeće
tijelo za procjenu klimatskih promjena, formirano od strane UN-ovog programa o
životnoj sredini (United Nations Environmental Programme – UNEP12) i Svjetske
meteorološke organizacije (World Meteorological Organization – WMO13) s ciljem
prikaza trenutačnog stanja klimatskih promjena i potencijalnih socijalno-ekonomskih
posljedica kao i posljedica po životnu sredinu.
Međuvladin panel o klimatskim promjenama, koji je vodeće tijelo za procjenu
klimatskih promjena, je na zahtjev UN-ovog programa o životnoj sredini i Svjetske
meteorološke organizacije dobio dva zadatka14:
i. da procijeni dostupne informacija o nauci, uticaju, ekonomiji i opcijama za
prevazilaženje/prilagođavanju do, klimatskih promjena, i
8 ICAO – UN-ova agencija koja regulira oblast zrakoplovstva u svijetu:http://www.icao.int/icao/en/strategic_objectives.htm 9 http://www.imo.org/ 10 Aviation and Sustainble Develop., ICAO, Commission on Sustainable Development, April 2001:311 Međuvladina organizacija formirana od strane WMO – a i UNEP – a:http://ipcc.ch/organization/organization.htm12 UNEP – UN – ova agencija koja se bavi problemom zaštite okoline:http://www.unep.org/Documents.Multilingual/Default.asp?DocumentID=43 13 WMO – UN – ova agencija koja regulira oblast meteorologije: http://www.wmo.int/pages/about/index_en.html 14 Aviation and the Global Atmosphere, Summary for Stakeholders, IPCC, 1999 : Foreword
Uticaj emisije ispušnih gasova zrakoplova je prikazan na sljedećoj grafici:
Slika 2-1: Uticaj zrakoplovstva na atmosferu; Izvor – IPCC
Kako je zrakoplovstvo danas postalo jedan od važnih faktora uticaja na globalizaciju
i mobilnost ljudi, a predstavlja i bitan ekonomski segment našeg društva, njegov
doprinos na sumu stakleničkih gasova treba veoma detaljno razmotriti. Zaključci
proizašli iz analiza mogu imati posljedice na daljnji razvoj zrakoplovstva a koje
lančano mogu obuhvatiti mnoge segmente ljudskog života. Međunarodne regulative
mogu uticati na daljnji razvoj tehnologije korištene u zrakoplovstvu, neophodno bi
bilo naći kompromis, koji će kratkoročno, osigurati dobrobit i čovjeku ali i planeti
Zemlji a dugoročno osigurati "čiste" tehnologije koje će imati najmanje uticaja na
promjene atmosfere planete Zemlje.
6
3. ISPUŠNI GASOVI ZRAKOPLOVA I ATMOSFERA ZEMLJE
Prilikom rada motora zrakoplova sagorijeva pogonsko gorivo i pri tome nastaju
gasovi i čestice koji su slični i kao kod svakog drugog procesa sagorijevanja fosilnog
goriva. Ipak, motori zrakoplova i njihovo sagorijevanje pogonskog goriva su
specifični po tome što se cijeli proces većinom odvija u gornjoj troposferi i donjoj
stratosferi.
U bližoj i daljnjoj budućnosti očekivan je rast zračnog prometa17 a koji će sasvim
sigurno imati za posljedicu povećanje i emisije ispušnih gasova u Zemljinu
atmosferu te time povećati ukupnu sumu stakleničkih gasova. Iako su danas motori
zrakoplova daleko napredniji negoli prije 40 godina te im je potrošnja manja i do
70% (putnik - pređeni kilometar)18 i dalje se ispuštaju gasovi koji mogu uticati na
klimatske promjene. Projekcija IPCC – a ukazuje da će se do 2015. godine dostići
dodatno poboljšanje u potrošnji goriva od 20% a do 2050. godine to poboljšanje
potrošnje goriva će iznositi čak i do 40 – 50%19 . Putnički promet je od 1960. godine
imao rast od skoro 9% na godinu, 2,4 puta više nego rast Bruto nacionalnog
proizvoda a rast prometa roba, koji se u 80% slučajeva odvija putem putničkih
zrakoplova je također imao značajan porast. Kako je zrakoplovna industrija dosezala
svoju zrelost rast putničkog prometa je imao manji stepe rasta pa je on tako na
primjer u 1997. godini imao rast od oko 5%20.
Iako su emisije stakleničkih gasova koje proizvode motori zrakoplova relativno male
u odnosu na emisije ostalih industrijskih grana one predstavljaju jedan od faktora
uvećanja sume stakleničkih gasova. Na transport kao granu industrije danas otpada
sveukupno 13% emisije stakleničkih gasova a od toga na zrakoplovstvo približno 2%
emisije karbon dioksida u cjelokupnoj sumi stakleničkih gasova. 13% emisije
stakleničkih gasova koji nastaju u transportu (zračni promet, cestovni promet, ostali)
su rezultat sagorijevanja goriva u motorima zrakoplova21.
17 ICAO - http://www.icao.int/icao/en/nr/2007/pio200708_e.pdf 18 Aviation and the Global Atmosphere, Summary for Stakeholders, IPCC, 1999 : 1019 Aviation and the Global Atmosphere, Summary for Stakeholders, IPCC, 1999 : 1020 Aviation and the Global Atmosphere, Summary for Stakeholders, IPCC, 1999 : Introduction21 ICAO - http://www.icao.int/Act_Global/
U skladu s rastom flote zrakoplova očekivan je i rast udjela usprkos predviđanjima
da će se upotrebom novih tehnologija pri izradi motora za zrakoplove, smanjenom
otporu zraka zrakoplova te upotrebom novih kompozitnih materijala pri izradi postići
smanjenje potrošnje goriva. Pregled stanja udjela i doprinosa zrakoplovstva sumi
stakleničkih gasova dat je u sljedećem grafikonu:
Slika 3-2. Udjel zrakoplovstva u emisiji stakleničkih gasova i proizvodnji CO2; Izvor - ICAO
8
4. VRSTE ISPUŠNIH GASOVA KOJI NASTAJU
SAGORIJEVANJEM POGONSKOG GORIVA ZRAKOPLOVA
I NJIHOV UTICAJ NA ATMOSFERU
Radom motora zrakoplova nastaju ispušni gasovi i čestice visoke temperature koji se
oslobađaju velikom brzinom kroz mlaznicu motora i miješaju se s okolnim zrakom.
U tom procesu ovi gasovi i čestice se razrjeđuju i nepovratno povezuju s prirodnim i
antropogenim česticama zraka te prilikom čega može doći do promjene hemijske
strukture zraka.
Većina zrakoplova leti u predjelu troposfere i donje stratosfere, dakle visinama
između 9 i 20 kilometara iznad površine zemlje. Komercijalni putnički zrakoplovi,
koji su danas isključivo podzvučnog (subsonic) i okozvučnog (transonic) tipa22, lete
na visinama do 13 km dok nadzvučne (supersonic)23 komercijalne letjelica, koje lete i
do visina od 20 kilometara, više nema u floti komercijalnih putničkih zrakoplova.
Dakle, većina emisija ispušnih gasova i čestica odvija se na visinama do 13
kilometara iznad zemljine površine. Dio emisija se oslobađa i na površini zemlje (na
aerodromima prilikom polijetanja i slijetanja) te kroz cijelu atmosferu do visine
krstarenja (cruising altitude)24 ali na ove emisije otpada veoma mala količina
oslobođenih gasova.
Gasovi i čestice koji nastaju sagorijevanjem pogonskog goriva zrakoplova su vodena
para (H2O), karbon dioksid (CO2), nitrogen monoksid (NO) i nitrogen dioksid (NO2)
a koji se zajedno označavaju kao NOx, sumpor oksidi (SOx) i čađ25.
Ovi elementi zajedno čine emisiju ispušnih gasova zrakoplova i na osnovu prije
rečenog uglavnom se zadržavaju u dijelu troposfere, koju odlikuje visoka vlažnost i
nešto viša temperatura, u čijim donjim slojevima uglavnom i dolazi do zagrijavanja
22 Podzvučni i okolozvučni zrakoplovi su letjelice koje lete brzinom manjom od brzine zvuka; http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/lowsub.html http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/hisub.html 23 Nadzvučni zrakoplovi su letjelice koje lete brzinom većom od brzine zvuka;24 Operativna visina na kojoj zrakoplov leti tokom većine leta http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/lowsup.html 25 Aviation and the Global Atmosphere, Summary for Stakeholders, IPCC, 1999 : Introduction
Nitrogen oksid je gas prisutan posvud u atmosferi. Ima veliki uticaj na hemijski
sastav troposfere i stratosfere te igra bitnu ulogu pri procesu nastanka i uništavanja
ozona. Postoje brojni izvori nastanka nitrogen oksida a neki od njih su: oksidacija
N2O, sijevanje (grmljavinsko), izgaranje fosilnih goriva i drugi. Ovi procesi dodatno
doprinose koncentraciji nitrogen oksida u gornjim dijelovima troposfere i njihov
doprinos ukupnoj koncentraciji je još uvijek nedovoljno istražen.
Emisije nitrogen oksida utiču na hemijski sastav atmosfere a njihove reakcije
posebno pogađaju koncentracije ozona u ovisnosti od lokacije, vremenskog perioda
itd. Emisije nitrogen oksida nastale sagorijevanjem pogonskog goriva zrakoplova
imaju tendenciju povećanja količine ozona u gornjoj troposferi i donjoj stratosferi.
Takvo povećanje ozona predstavlja njegov doprinos efektu stakleničkih gasova i
glavna su briga ukupnoj emisiji nitrogen oksida nastaloj od strane podzvučnih i
okozvučnih zrakoplova. Smanjenje trajanja atmosfere i koncentracija metana
predstavljaju osnovne posljedice emisije nitrogen oksida. Dijametralno suprotan
efekt postižu emisije nitrogen oksida na višim visinama, od 18 kilometara, u
stratosferi, gdje dolazi do smanjenja količine ozona28.
4.4SUMPOR OKSIDI I ČAĐ - SOx i H2SO4
Čestice ili aerosoli29 su antropogeni proizvod te svaka od njih posjeduje za sebe
kompleksnu fiziku i hemiju. Antropogene aerosoli uključuju aerosolne sulfate i čađ
koji nastaju izgaranjem fosilnih goriva dok po drugoj strani postoje i karbonske
aerosoli koje nastaju u procesima izgaranja biomasa30 i fosilnih goriva. U ispušnim
gasovima zrakoplova nalazi se mješavina čestica i gasova koje su uglavnom
posljedica djelomičnog izgaranja pogonskog goriva (čađ) i sumporne kiseline
(H2SO4) kao produkt sumpora koji je sadržan u pogonskom gorivu. Ove čestice
imaju sposobnost da pod određenim uslovima (temperatura, vlažnost) stvaraju
28 „Aviation and the Global Atmosphere“ - http://www.grida.no/publications/other/ipcc_sr/?src=/climate/ipcc/aviation/index.htm 29 http://earthobservatory.nasa.gov/Features/Aerosols/ 30 http://www1.eere.energy.gov/biomass/biomass_basics_faqs.html
kondenzacijske tragove i oblake (cirusi) u gornjem sloju troposfere. Izbalansirana
sposobnost reflektiranja sunčeve svjetlosti nazad u svemir i zadržavanje izlaznog
infracrvenog zračenja odbijenog od površinu Zemlje predstavljaju osnovni uticaj
oblaka na klimatske promjene. Čestice također predstavljaju i bitan hemijski balans
za atmosferu a ponajprije za stratosferu gdje čestice sulfata čine sloj koji je
odgovoran za određivanje količine nitrogen oksida na tim mjestima te bilo kakva
izmjena sloja čestica bi uticala na količinu ozona u stratosferi31.
4.5KONDENZACIJSKI TRAGOVI
Kondenzacijski tragovi ne spadaju u stakleničke gasove ali nastaju prilikom procesa
sagorijevanja pogonskog goriva zrakoplova. Nastaju prilikom hlađenja vrućih
ispušnih gasova koji izlaze iz motora kroz mlaznicu te miješanjem s okolnim zrakom
koji, da bi nastao kondenzacijski trag, mora imati visok stepen vlažnosti ili da
dovoljno nisku temperaturu okolnog zraka. Kondenzacijski tragovi su interesantni jer
predstavljaju vrstu oblačnosti u atmosferi. Promjene u stepenu oblačnosti u Zemljinoj
atmosferi može uticati na temperaturu zemlje jer se ovi antropogeni oblaci ponašaju
slično kao i oblaci nastali prirodnim procesima na velikim visinama. Kondenzacijski
tragovi i njihov uticaj na povećanje stepena oblačnosti se očituje na dva načina; u
prvom slučaju kondenzacijski tragovi predstavljaju oblake cilindričnog i duguljastog
oblika koji se ne bi pojavili u atmosferi da nema prolaska zrakoplova kroz atmosferu
s karakteristikama neophodnim za nastanak kondenzacijskog traga i u drugom
slučaju ovi antropogeni oblaci evoluiraju i pretvaraju se u raširene cirus oblake koje
ne možemo raspoznati od cirusa prirodnog porijekla32. Prema podacima iz 1992.
godine oblaci nastali kao posljedica kondenzacijskih tragova zrakoplova pokrivaju
površinu od otprilike 0,1% površine Zemlje. Pretpostavlja se da će do 2050. godine
površina prekrivena ovim antropogenim oblacima iznositi oko 0,5%33.
31 „Aviation and the Global Atmosphere“ - http://www.grida.no/publications/other/ipcc_sr/?src=/climate/ipcc/aviation/index.htm 32 http://www.epa.gov/oms/regs/nonroad/aviation/contrails.pdf 33 Aviation and the Global Atmosphere, Summary for Stakeholders, IPCC, 1999 : 7
- usprkos svim unaprjeđenjima u tehnologiji izrade zrakoplova i njihovih
motora i efikasnosti sistema upravljanja zračnim prometom koji će donijeti
korist za okolinu, oni neće u potpunosti moći da podjednako balansiraju s
emisijama koje će nastati kao rezultat rasta prometa;
- regulacija tržišta kroz restriktivnija pravila o emisijama motora zrakoplova,
ukidanje subvencija i poticaja koji imaju negativan uticaj na okolinu, tržišno
orijentirane opcije poput eko nameta (takse i nameti) te trgovanje emisijama,
dobrovoljni sporazumi, istraživački programi i korištenje drugih vidova
transporta, poput vozova i autobusa38.
Sve prije navedene mjere zahtijevaju angažman šire zajednice kako bi se iznašli
adekvatni načini kontinuirane upotrebe tehnologije, u ovom slučaju u zrakoplovstvu,
u skladu s tendencijom očuvanja okoliša ili barem smanjenja antropogenih uticaja na
nju u bližoj i daljnjoj budućnosti. Primjetna je tendencija upotrebe novih tehnologija
koje garantiraju sve veću iskoristivost i optimizaciju tehnološko – operativnih
procesa te koje uz to osiguravaju manje emisije stakleničkih gasova u Zemljinu
atmosferu.
Primjera radi, povećanje efikasnosti motora zrakoplova upotrebom novih tehnologija
(turbofan39 i turboprop40) je prije svega imalo za cilj smanjenje potrošnje goriva i
povećanje učinkovitosti prvenstveno iz ekonomskih razloga a tek zatim socijalnih
(smanjenje buke) i ekoloških (manja emisija stakleničkih gasova zbog veće
iskoristivosti goriva). Razrada novih operativnih procedura korištenih pri kontroli
zračnog prometa (Prilaz s kontinuiranim snižavanjem) je također uzrokovan rastom
cijena pogonskog goriva i željom avio prevoznika da smanje potrošnju goriva
prilikom klasičnog prilaza a socijalni aspekt (manja buka) i ekološki (kraće vrijeme
zadržavanja u zraku te minimalno korištenje motora za manevriranje tim u skladu
manja emisija stakleničkih gasova) su nastali kao sporedni efekt razvoja spomenute
procedure.
38 Aviation and the Global Atmosphere, Summary for Stakeholders, IPCC, 1999 : 10-1239 http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/sfc.html 40 http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/aturbp.html