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:
Sarajevo, 16.06.2010. godine
SADRŽAJ
1. UVOD...............................................................................................................1
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
5. ZAKLJUČAK...............................................................................................21
6. LITERATURA..............................................................................................23
7. POPIS SKRAĆENICA...................................................................................25
1
«Homo homini lupus2»
1 Fotografija preuzeta sa internet stranice www.themeaningofgreen.wordpress.com2 Asinaria – Plaut, latinska izreka «čovjek je čovjeku vuk»
1. UVOD
Iako je od prvog leta čovjeka zrakoplovom na motorni pogon prošlo malo više od
100 godina, zrakoplovstvo je postiglo ogroman rast i postalo je integralni i bitan dio
modernog društva. Daljnji rast u ovom segmentu ljudskog razvoja je i dalje očekivan
ukoliko ne budu prisutne interventne politike. Stoga je veoma bitno razmotriti
sadašnje i moguće buduće efekte emisije ispušnih gasova zrakoplova na Zemljinu
atmosferu. Sve očitije promjene klime su vidljivije i bez egzaktnijih naučnih analiza
te imaju kako globalni tako i lokalni uticaj.
Ovaj seminarski rad ima za cilj da potvrdi ili negira sljedeću kauzalnu hipotezu:
„Ispušni gasovi zrakoplova u sumi stakleničkih gasova u Zemljinoj atmosferi
doprinose klimatskim promjenama“.
Cilj seminarskog rada je da se opišu svi gasovi i materije koje nastaju kao posljedica
sagorijevanja pogonskog goriva u motorima zrakoplova i prikaže njihov uticaj na
atmosferu kao i reakcije koje nastaju na različitim visinama te njihov uticaj na
čovjeka i okolinu a na osnovu istraživanja brojnih, prvenstveno, međunarodnih
organizacija koje se bave problematikom zrakoplovstva, zaštite okoliša i ostalim
segmentima koji imaju uticaja na spomenutu problematiku.
Rad bi trebao dokazati da ispušni gasovi zrakoplova imaju uticaj na sumu
stakleničkih gasova prisutnih u Zemljinoj atmosferi. Pored toga, u nedostatku
literature o problematici na jezicima naroda BiH, ovaj rad predstavlja kratki osvrt na
problematiku jer daje interesantan prikaz stanja s socijalno ekološkog aspekta u
zrakoplovstvu i njegovom doprinosu klimatskim promjenama u savremenom svijetu
a koje nastaju kao rezultat emisije stakleničkih gasova koje proizvode prvenstveno
motori zrakoplova prilikom sagorijevanja pogonskog goriva. Rad je podijeljen u
nekoliko poglavlja i podpoglavlja:
- U drugom poglavlju dat je prikaz međunarodnih inicijativa s ciljem
smanjenja emisije stakleničkih gasova;
1
- Treće poglavlje se odnosi na statistički pregled uticaja zrakoplovstva
na emisiju stakleničkih gasova i udio zrakoplovstva kao transportne
grane;
- Četvrto poglavlje sa svojih sedam podpoglavlja je ujedno i glavni dio
rada u kojem je dat pregled osnovne teme rada a sadrži opis gasova
nastalih sagorijevanjem pogonskog goriva zrakoplova kao i njihov
uticaj na atmosferu te mogućnosti uticaja na smanjenje istih u
kratkoročnom i dugoročnom periodu;
- Zaključak predstavlja peto poglavlje u kojem je dana sinteza
seminarskog rada;
- Šesto poglavlje sadrži popis literature;
- Popis skraćenica je sadržan u sedmom poglavlju.
Kako bih potvrdio gore navedenu tezu koristit ću se metodama (a) sinteze, (b)
deskripcije i (c) kompilacije koje se zasnivaju na (a) postupku znanstvenog
istraživanja i objašnjenja stvarnosti kroz spajanje jednostavnih misaonih tvorevina u
jedinstvenu cjelinu, (b) jednostavnom opisivanju činjenica te njihovih empirijskih
potvrđivanja odnosa i veza te (c) preuzimanjem tuđih rezultata znanstveno
istraživačkog rada.
2
2. MEĐUNARODNE INICIJATIVE ZA KONTROLU EMISIJE
STAKLENIČKIH GASOVA
Površinu naše planete okružuje omotač koji nazivamo atmosferom i koji je sastavljen
od gasova poput vodene pare (H2O), karbon dioksid (CO2), metan (CH4), dinitrogen
monoksid (N2O) te ujedno predstavljaju i stakleničke gasove. Cilj atmosfere je da
spriječi uticaj negativnog ultraljubičastog zračenja iz svemira te da ujedno održava
kontinuitet toplotne energije na Zemlji kako bi se omogućili uslovi za održavanje
biodiverziteta na njenoj površini.
S razvojem tehnologije i tehnike čovjek je započeo proces iskorištavanja resursa
planete te kao rezultat toga pojavili su se mnogobrojni nus – produkti a među koje
spadaju i staklenički gasovi. Prevelika koncentracija stakleničkih gasova u atmosferi
uzrokuje apsorbiranje toplotne energije koja se reflektira o Zemljinu površinu te time
dolazi do povećanja temperature atmosfere i tzv. «efekta staklene bašte». Ujedinjene
nacije su uvidjele predstojeći problem zagađenja okoline te su već 1987 predložile
međunarodni sporazum kojim bi se umanjio ljudski uticaj na sloj ozona (O3)3. Ovaj
sporazum je poznat kao Protokol iz Montreala4 te je njime ograničena upotreba
supstanci koje uzrokuju smanjenje sloja ozona.
Pored Protokola iz Montreala Ujedinjene Nacije su 1997. godine inicirale u sklopu
Okvirne konvencije Ujedinjenih nacija o promjeni klime (UNFCCC)5 potpisivanje
međunarodnog ugovora tzv. Protokola iz Kyota (Kyoto Protocol)6 7 koji obavezuje
države potpisnice da smanje emisije stakleničkih gasova u 37 razvijenih država te
državama Evropske Unije.
Oba protokola imaju za cilj smanjenje uticaja čovjeka na atmosferu međutim niti
jedan od njih ne dotiče se u svojim odredbama direktno zrakoplovstva. Protokol iz
Kyota u svome članu 2. se između ostalog dotiče i zrakoplovstva te navodi sljedeće:
3 http://www.nasa.gov/vision/earth/environment/ozone_hole101.html 4 http://ozone.unep.org/Publications/MP_Handbook/Section_1_The_Montreal_Protocol/index.shtml 5 UNFCCC – United Nations Framework Convention on Climate Change 6 http://unfccc.int/kyoto_protocol/items/2830.php 7 http://unfccc.int/essential_background/kyoto_protocol/items/1678.php
3
«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
4
ii. da omogući, na zahtjev, naučni/tehnički/socijalno – ekonomski savjet
učesnicima Okvirne konvencije Ujedinjenih nacija o promjeni klime.
Poseban osvrt na uticaj emisije stakleničkih gasova koji nastaju kao posljedica
sagorijevanja zrakoplovnog goriva dat je u specijalnom izvještaju IPCC-a
«Zrakoplovstvo i globalna atmosfera»15. Ovaj specijalni izvještaj IPCC-a, objavljen u
maju 1999. godine, predstavlja jedan od najdetaljnijih izvještaja po pitanju
zrakoplovstva i njegovog uticaja na klimu i ozon naše planete. Sadrži pregled
situacije u prošlosti na osnovu statističkih, naučnih i drugih opažanja kao i projekciju
stanja u budućnosti, do 2050. godine.
Izvještajem su obuhvaćeni svi gasovi i čestice emitirane od strane zrakoplova u
gornjoj atmosferi i uloga istih u izmjenama hemijskih karakteristika atmosfere i
uzroke pojavljivanja kondenzacijskih tragova (contrails) te oblaka cirusa. Izvještaj
obuhvata (a) kakve su moguće izmjene reflektivnih karakteristika atmosfere kao
rezultat ovih procesa, koji mogu dovesti do klimatskih promjena te (b) kakve su
mogućnosti izmjena ozona, koje mogu uzrokovati promjenu stepena ultraljubičastog
zračenja koje dostiže površinu Zemlje. Izvještajem je također obuhvaćeno i koje su
moguće izmjene u tehnologiji izrade letjelica, zrakoplovnim operacijama i
institucionalnim, regulatornim te ekonomskim okvirima koje mogu u budućnosti
uticati na nivo emisija. Izvještaj ne obuhvata uticaj emisije iz motora koji utiču na
kvalitetu zraka u blizini površine zemlje (aerodromi)16.
15 http://www.ipcc.ch/ipccreports/sres/aviation/index.php?idp=0 16 Aviation and the Global Atmosphere, Summary for Stakeholders, IPCC, 1999 : Preface
5
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/
7
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
9
atmosfere a zagrijavanje opada s porastom visine. Kako pojedini od spojeva utiče na
različite dijelove atmosfere prikazano je u sljedećoj tabeli:
Emitirani elementi Uloga i glavni uticaj na površinu Zemlje
CO2 Troposfera i Stratosfera
Direktni uticaj poremećaja bilance zračenja →zagrijavanje
H2O Troposfera
Direktni uticaj poremećaja bilance zračenja →zagrijavanje
Povećano stvaranje kond.tragova→ direktni uticaj poremećaja bilance
zračenja→zagrijavanje
Stratosfera
Direktni uticaj poremećaja bilance zračenja →zagrijavanje
Povećanje stvaranja polarnih oblaka stratosfere→smanjenje
ozona→povećanje UV- B zračenja
Izmjena hemije ozona→smanjenje ozona→povećanje UV- B zračenja
NOx Troposfera
Stvaranje ozona u gornjoj troposferi
→ direktni uticaj poremećaja bilance zračenja→zagrijavanje
→ smanjenje UV- B zračenja
Smanjenje metana→manji uticaj poremećaja bilance zračenja→hlađenje
Stratosfera
Stvaranje ozona ispod 18 – 20 km→ smanjenje UV- B zračenja
Stvaranje ozona iznad 18 – 20 km→ povećanje UV- B zračenja
Povećanje stvaranja polarnih oblaka stratosfere→smanjenje
ozona→povećanje UV- B zračenja
SOx i H2SO4 Troposfera
Povećanje koncentracije aerosola sulfata
Direktni uticaj poremećaja bilance zračenja →hlađenje
Stvaranje kond.tragova→direktni uticaj poremećaja bilance zračenja
10
→zagrijavanje
Povećana oblačnost cirusa→direktni uticaj poremećaja bilance zračenja →zagrijavanje
Izmjena hemije ozona
Stratosfera
Izmjena hemije ozona
Čađ Troposfera
Direktni uticaj poremećaja bilance zračenja →zagrijavanje
Stvaranje kond.tragova→direktni uticaj poremećaja bilance zračenja →zagrijavanje
Povećana oblačnost cirusa→direktni uticaj poremećaja bilance zračenja →zagrijavanje
Izmjena hemije ozona
Stratosfera
Izmjena hemije ozona
Tabela 4-1: Elementi koji utiču na klimatske promjene i izmjene ozona; Izvor - IPCC
4.1KARBON DIOKSID – CO2
Ponašanje CO2 u atmosferi je jednostavno i jasno razumljivo. Ne postoje bitniji
samostalni procesi stvaranja ili razaranja koji se dešavaju u atmosferi. Izvori i ponori
u atmosferi se u principu dešavaju na Zemljinoj površini i uključuju razmjenu
između biosfere i oceana. Uticaj CO2 na klimatske promjene je direktan i
jednostavno ovisi o njegovoj koncentraciji u atmosferi. Molekule CO2 apsorbiraju
izlazni direktni uticaj poremećaja bilance zračenja emitirane od strane Zemljine
površine i donje atmosfere. Promatrano povećanje koncentracije CO2 u atmosferi u
iznosu od 25 – 30% u proteklih 200 godina je uzrokovalo zagrijavanje troposfere i
hlađenje stratosfere.
Količina CO2 koji nastaje procesom sagorijevanja pogonskog goriva zrakoplova se
određuje ukupnom količinom karbona u gorivu jer je CO2 nezaobilazan konačni
proizvod procesa sagorijevanja (kao što je i voda). Ovaj CO2 u atmosferi prati iste
putanje kao i one molekule CO2 emitirane u atmosferu od strane bilo kojeg izvora.
11
Ipak, CO2 emitiran od strane zrakoplova se miješa s okolnim zrakom i ne može se
razlučiti od ostalih CO2 koji nastaju od drugih fosilnih goriva, jer su efekti na klimu
jednaki. Stopa rasta CO2 nastalog od strane zrakoplovstva je viša negoli globalna
stopa ekonomskog rasta, tako da će doprinos zrakoplovstva, zajedno s ostalim
oblicima transporta, ukupnoj emisiji nastaloj čovjekovom djelatnošću da naraste u
nastupajućim godinama26.
4.2VODENA PARA - H2O
Vodena para i oblaci imaju veliki uticaj na poremećaj bilance zračenja i direktno
utiču na hemijski sastav troposfere, posebno u polarnim područjima nestanka ozona
kroz formiranje oblaka u polarnom području stratosfere.
Emisije vodene pare od strane globalne zrakoplovne flote u troposferu je relativno
mali u usporedbi s kretanjima prirodnog hidrološkog procesa. Usprkos tome, mora se
uzeti u obzir uticaj kondenzacijskih tragova i povećano formiranje oblaka cirusa.
Više o cirusima i njihovom stvaranju kao posljedici ispušnih gasova iz zrakoplova će
biti rečeno u posebnom podpoglavlju teksta. Vodena para opstaje u troposferi
otprilike devet dana. U stratosferi, vremenski period iščezavanja bilo kakve emisije
vode nastale sagorijevanjem pogonskog goriva zrakoplova je duže (mjesec do
nekoliko godina) nego u troposferi i postoji veća šansa za povećanje koncentracije u
atmosferi. Bilo kakvo povećanje vode može imati dva efekta: (a) direktan uticaj
poremećaja bilance zračenja s kontinuiranim uticajem na klimu i (b) uticaj na
hemijski sastav ozona u stratosferi te za posljedicu češće pojavljivanje oblačnosti na
višim visinama polarnog dijela stratosfere27.
26 27 „Aviation and the Global Atmosphere“ - http://www.grida.no/publications/other/ipcc_sr/?src=/climate/ipcc/aviation/index.htm 27
12
4.3NITROGEN OKSIDI – NOx
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
13
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
14
Slika 4-3: Kondenzacijski tragovi iznad centralne Evrope (maj 1995); Izvor – IPCC
4.6KAKO ISPUŠNI GASOVI UTIČU NA ATMOSFERU
Atmosfera planete Zemlje se narušava mijenjanjem osnovnih nivoa gasova već
prisutnih u njoj te stvaranjem kondenzacijskih tragova a koji nastaju pod uticajem
emisije ispušnih gasova zrakoplova.
15
Prilikom izgaranja pogonskog goriva nastaju emisije gasova poput ugljen dioksida i
vodene pare koji zadržavaju zračenje reflektirano s površine zemlje te hemijski
aktivni gasovi koji utiču na prirodu stakleničkih gasova, već prisutnih u atmosferi,
kao što su ozon i metan. S druge strane čestice mogu direktno da utiču na Zemljin
balans zračenja ili da utiču na stvaranje reflektivnih karakteristika oblaka.
Za potrebe Okvirne konvencije Ujedinjenih nacija o promjeni klime (UNFCCC),
razvijena je sljedeća definicija koja opisuje klimatske promjene uslovljene
aktivnostima čovjeka: “Promjena klime koja se direktno ili indirektno pripisuje
ljudskoj aktivnosti koja mijenja sastav globalne atmosfere i koja je, uz prirodne
varijacije klime, dodatno promatrana kroz određeni vremenski period34.”
Ova globalna izmjena atmosfere uključuje promjene navika u korištenju zemlje kao i
antropogene emisije stakleničkih gasova i čestica. Definicija Okvirne konvencije
Ujedinjenih nacija o promjeni klime uvodi koncept razlike između uticaja aktivnosti
čovjeka (klimatske promjene) i efekata na klimu koji bi se dogodili bez uplitanja
čovjeka (klimatske varijacije).
Prirodan proces razmjene energije na planeti Zemlji bez uplitanja čovjeka izgleda
otprilike ovako: Zemlja apsorbira sunčevo zračenje, uglavnom na svojoj površini.
Ova energija se zatim distribuira kroz atmosferske i oceanske cirkulacije te zrači
energiju nazad u svemir na visokim valnim dužinama. U prosjeku se, na Zemlji kao
cjelini, dolazna sunčeva energija balansira odlaznim zemaljskim zračenjem. Bilo koji
faktor (npr. čovjek) koji mijenja zaprimljeno zračenje od sunca ili gubitak u svemir
ili preraspodjelu unutar i između atmosfere, kopna i oceana može uticati na klimatske
promjene. Povećanje koncentracija stakleničkih gasova umanjuje efikasnost s kojom
površina Zemlje zrači toplotu u svemir. Zemaljsko odlazno zračenje od površine
apsorbira atmosfera i emitira ga nazad na višim visinama i hladnijim temperaturama.
Ovaj proces rezultira pozitivnim poremećajem bilance zračenja koja ima za rezultat
zagrijavanje donje atmosfere i površine planeta. Ovaj poremećaj bilance zračenja
povećava efekt staklenika a predstavlja uvećani efekt koji je prisutan u atmosferi
Zemlje milijardama godina kao rezultat prirodnog procesa stvaranja stakleničkih
34 http://www.grida.no/publications/other/ipcc_sr/?src=/climate/ipcc/aviation/044.htm
16
gasova (vodene pare, karbon dioksida, ozona, metana i nitro oksida). Pored emisije
stakleničkih gasova postoje i antropogene čestice (aerosoli) koje se nalaze u
troposferi i nastaju prvenstveno od emisija sumpor dioksida iz fosilnih goriva
(zrakoplova) ali također i sagorijevanjem biomasa a imaju sposobnost apsorbiranja i
reflektiranja solarnog zračenja. Pored prije navedenog, promjene u koncentracijama
ovih čestica može imati efekt i na količinu oblaka i refleksivnost oblaka kroz njihov
uticaj na mikrofizičke karakteristike oblaka. Čestice u troposferi teže produciranju
negativnog poremećaja bilance zračenja i time postižu efekt hlađenja klime. Njihov
vijek trajanja može biti relativno kratak (od nekoliko dana do nekoliko sedmica)
nego većina stakleničkih gasova a koji imaju vijek trajanja od nekoliko dekada do
nekoliko vijekova. Bilo kakvi uticaji na bilancu zračenja Zemlje, uključujući i ono
koje rezultira od povećanja količine stakleničkih gasova i čestica, teži izmjenama
atmosfere i temperature oceana te s njima povezanom cirkulacijom i vremenskim
uzorcima. Ove pojave prate izmjene hidrološkog ciklusa kao što su izmijenjeno
rasipanje oblaka ili promjene u kišnim i sušnim periodima35.
Slika 4-4: Šema mogućeg mehanizma u kojem emisije nastale od zrakoplovstva utiču na klimu.
Klimatske promjene su predstavljene kao promjene srednje vrijednosti temperature površine
(ΔTs) I srednje vrijednosti nivoa mora (Δmsl); Izvor - IPCC
35 http://www.grida.no/publications/other/ipcc_sr/?src=/climate/ipcc/aviation/044.htm
17
4.7MOGUĆNOSTI ZA SMANJENJE EMISIJA I UTICAJA ISPUŠNIH
GASOVA ZRAKOPLOVA I NJIHOV UTICAJ NA SOCIJALNO
EKOLOŠKI ASPEKT PROBLEMA
S ciljem smanjenja uticaja emisije gasova nastalih sagorijevanjem pogonskog goriva
pokrenute su mnoge rasprave i istraživanja kako bi se poboljšala tehnologija
zrakoplova i pogonskih motora, goriva, operativne prakse te regulatornih i
ekonomskih mjera. Ove mjere je moguće implementirati pojedinačno ili kombinirano
od strane javnosti i privatnog sektora. Sa socijalno ekološkog stanovišta prihvatljivije
bi bilo kad bi se te mjere započele primjenjivati kombinirano jer bi se time postigli
veći efekti u relativno kratkom vremenskom periodu. Do sad su već mnoge od ovih
mjera uvrštene u zrakoplovstvo međutim i dalje postoji mjesta za daljnja
usavršavanja.
Neke od mjera koje mogu doprinijeti budućem smanjivanju emisije ispušnih gasova
zrakoplova su sljedeće:
- upotreba naprednih tehnologija može u značajnoj mjeri uticati na većinu
emisija u odnosu putnik pređeni kilometar;
- iako danas ne postoji alternativa upotrebe goriva na bazi kerozina može se
usavršiti proces proizvodnje goriva tako da bi dobili goriva sa smanjenom
koncentracijom sumpora te time doprinijeli smanjenju emisije sumpor oksida
i sumpornih čestica u atmosferu te time smanjiti uticaj antropogenih tvari na
okolinu;
- napredak u sistemima vođenja zračnog prometa (Continous Decent Approach 36– «Prilaz s kontinuiranim snižavanjem» i Collaborative Environment
Management37 – «Upravljanje okolinom kroz saradnju») i drugim operativnim
procedurama doprinijelo bi smanjenju potrošnje goriva između 8 i 18%. Kao
posljedica ovih unaprjeđenja doći će do smanjenja emisije ispušnih gasova
zrakoplova te dugoročno uticaja na okolinu;
36 http://www.eurocontrol.int/environment/public/standard_page/cda_download.html 37 http://www.eurocontrol.int/environment/gallery/content/public/documents/CEM_final_17%2011%2008.pdf
18
- 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
19
Iako se čini da je većina dosadašnjih mjera bila potaknuta ekonomskim razlozima
postoje i pozitivni primjeri poput tzv. «CO2 kalkulatora» koji se odnedavno mogu
naći na mnogim međunarodnim aerodromima s ciljem osvještenja putnika i ostalih
korisnika zračnog prometa na koji način pojedinac utiče na emisiju, u ovom slučaju
isključivo CO2, stakleničkih gasova. Ova i slične inicijative ukazuju da se svijest
ljudi o njihovom uticaju na okolinu mijenja te da se u skladu s tim mijenjaju i navike
čovjeka, korisnika zračnog prijevoza.
20
5. ZAKLJUČAK
Kroz razradu problema „SOCIJALNO EKOLOŠKI ASPEKT ISPUŠNIH GASOVA
ZRAKOPLOVA U SUMI STAKLENIČKIH GASOVA U ZEMLJINOJ ATMOSFERI“
dat je prikaz problematike s nastojanjima međunarodne zajednice da pokuša na
različite načine umanji efekt antropogenih gasova koji nastaju kao posljedica
izgaranja pogonskog goriva zrakoplova.
Iako Protokolima iz Montreala i Kyota nije striktno definirana problematika
stakleničkih gasova koje stvaraju zrakoplovi oni se u jednoj mjeri ipak odnose i na
zrakoplove jer je njima predviđeno smanjenje cjelokupne emisije stakleničkih gasova
koji nastaju pod uticajem čovjeka. Inicijative, poput one IPCC – a, koja je imala za
cilj da prikaže stanje emisije stakleničkih gasova koji nastaju od zrakoplova pokazuju
da međunarodna zajednica pokušava da stavi pod nadzor apsolutno sve emisije
antropogenog tipa.
Specijalni izvještaj IPCC – a «Zrakoplovstvo i globalna atmosfera» je po prvi put
prikazao trenutni uticaj zrakoplovstva na emisiju stakleničkih gasova u atmosferi.
Posebno istraživanje uticaja zrakoplovstva je bilo neophodno i iz razloga što samo
zrakoplovi koriste zračni prostor i njihovi ispušni plinovi se u većoj mjeri zadržavaju
u predjelima troposfere i stratosfere te je bilo neophodno dati nužne informacije kako
bi se u sklopu globalne inicijative smanjenja stakleničkih plinova pristupilo izradi i
implementaciji korektivnih mjera koje bi zrakoplovstvo učinile „čistijom“ aktivnošću
od strane čovjeka. Dokazano je da mnogi gasovi, koji nastaju izgaranjem pogonskog
goriva, a koje je fosilnog porijekla kao i većina pogonskih goriva, ne samo da imaju
podjednak uticaj kao i oni ispušteni na / ili blizu zemlje već da imaju dodatni efekt s
obzirom da se ispuštaju na velikim visinama. Pored toga, neki od efekata
zrakoplovstva, poput kondenzacijskih tragova, još uvijek nisu dovoljno istraženi te se
tek radi na ispitivanjima njihovog potencijalnog uticaja na klimatske promjene.
Sasvim sigurno da će porastom prometa doći i do veće emisije stakleničkih gasova u
atmosferu, međutim, uz upotrebu naprednih tehnologija, naprednim upravljanjem
zračnim prometom kao i većom regulacijom zračnog prometa od strane
međunarodnih tijela može se postići umanjenje sume stakleničkih gasova od strane
zrakoplovstva.
Već predložene i planirane mjere od strane čovjeka pokazuju da se ipak odmičemo
od strane isključivo tržišno orijentirane ekonomije, barem djelomično, ka socijalno
ekološkom aspektu koji ima za cilj više prijateljskog raspoloženja do naše okoline.
Danas, u periodu globalizacije, je gotovo nemoguće zamisliti svijet bez
zrakoplovstva, transportne grane koja čini svijet malim, prijevoznog sredstva koje
svakodnevno koriste milioni ljudi.
Hoćemo li se usredotočiti na dobrobit cjelokupnog čovječanstva i ostalih živih
organizama na planeti Zemlji ili ćemo težiti opsesivnom i egoističkom
korporativnom razmišljanju ostaje na čovjeku samom – «homo homini lupus».
6. LITERATURA
Knjige :
- Zelenika, R. (2000). Metodologija i tehnologija izrade znanstvenog i stručnog
djela. Rijeka: Ekonomski fakultet u Rijeci.
Studije:
- Penner E. J i sur. (1999). Aviation and the Global Atmosphere. San Jose: IPCC
Mrežni izvori:
- Aviation and Sustainable Development. (2001). Posjećeno 17.6.2010. na mrežnoj
stranici Ujedinjenih nacija:
http://www.un.org/esa/sustdev/csd/csd9_bp9.pdf
- Basics on Ozone. Posjećeno 17.6.2010. na mrežnoj stranici NASA-e:
http://www.nasa.gov/vision/earth/environment/ozone_hole101.html
- Handbook for the Montreal Protocol on Substances
that Deplete the Ozone Layer - 7th Edition. (2006). Posjećeno 17.6.2010. na
mrežnoj stranici UNEP-a:
http://ozone.unep.org/Publications/MP_Handbook/
Section_1_The_Montreal_Protocol/index.shtml
- Kyoto Protocol to the United Nations Framework Convention on Climate Change.
Posjećeno 17.6.2010. na mrežnoj stranici UNFCCC-a:
http://unfccc.int/essential_background/kyoto_protocol/items/1678.php
- Aviation and the Global Atmosphere. Posjećeno 17.6.2010. na mrežnoj stranici
IPCC-a i GRID – Arendal-a:
http://www.ipcc.ch/ipccreports/sres/aviation/index.php?idp=0
http://www.grida.no/publications/other/ipcc_sr/?src=/climate/ipcc/aviation/
044.htm
- Aircraft Contrails Factsheet. Posjećeno 17.6.2010. na mrežnoj stranici EPA – e:
http://www.epa.gov/oms/regs/nonroad/aviation/contrails.pdf
7. POPIS SKRAĆENICA
BIH Bosna i Hercegovina
ICAO International Civil Aviation Organization (Međunarodna organizacija
za civilno zrakoplovstvo )
IMO International Maritime Organization (Međunarodna organizacija za
pomorstvo)
IPCC Intergovermental Panel on Climate Change (Međuvladin panel o
klimatskim promjenama)
RF Radiative Forcing (poremećaj bilance zračenja)
UN United Nations (Ujedinjeni narodi)
UNEP United Nations Environmental Programme (UN – ov program o
životnoj sredini)
UNFCCC United Nations Framework Convention on Climate Change (Okvirna
konvencija Ujedinjenih nacija o promjeni klime)
WMO World Meteorological Organization (Svjetska meteorološka
organizacija)