lovesouthernsocial.com

Protoxidul de azot, emis în cantități importante de sectorul agricol, distruge și stratul de ozon.

Foto-Rabe imagine de Pixabay

Protoxidul de azot este un gaz incolor, neinflamabil la temperatura camerei și este cunoscut în mod obișnuit ca gaz râd sau nitro (NOS). Protoxidul de azot este un gaz produs în mod natural în mediu și important pentru echilibrul climatic, cu toate acestea, poate fi produs și industrial pentru mai multe aplicații. Azotul este unul dintre cei mai importanți atomi pentru viața terestră și este prezent în mai multe structuri moleculare. Elementul azot (N) este, de asemenea, o parte foarte importantă a atmosferei și a ciclurilor naturale, cum ar fi ciclul azotului.

Protoxid de azot (N2O)

Format din doi atomi de azot și unul de oxigen, protoxid de azot, este folosit de industrie ca:

• Agent oxidant în motoarele de rachete;
• Optimizator în arderea combustibilului în motoare (nitro);
• Propulsor de aerosoli;
• Anestezic (în special în domeniul dentar, cunoscut sub numele de gaz râd).

În natură, azotul prezent în atmosferă este captat de plante și transformat în amoniac, care va fi depus în sol și ulterior folosit de plante. Acest proces se numește fixare a azotului. Amoniacul depus în sol poate suferi procese de nitrificare, rezultând nitrați. Microorganismele prezente în sol pot transforma acești nitrați depuși în azot gazos (N2) și protoxid de azot (N2O), prin procesul de denitrificare, emițându-i astfel în atmosferă.

Gaze cu efect de seră

Următoarele sunt considerate gaze cu cea mai mare contribuție la creșterea efectului de seră:

• dioxid de carbon (CO2);
• vapori de apă (H2Ov);
• metan (CH4);
• Protoxid de azot (N2O);
• CFC-uri (CFxCly).

Se vorbește multe despre CO2 datorită concentrației sale ridicate în atmosferă și a impactului său mai mare asupra încălzirii globale, dar emisia celorlalte gaze enumerate este și ea foarte îngrijorătoare. Concentrația de protoxid de azot în atmosferă a devenit din ce în ce mai îngrijorătoare, făcându-se necesare acțiuni pentru reducerea emisiilor acestuia.

Impactul excesului de protoxid de azot asupra atmosferei

Ca și în orice lucru din natură, excesul de ceva poate schimba echilibrul și stabilitatea unui sistem și chiar a planetei în ansamblu. Excesul de gaze, cum ar fi cele considerate potențial cauzatoare de efect de seră, este un exemplu de impact de proporții globale.

Industrializarea și gruparea civilizației în orașe au generat nevoi care trebuie satisfăcute pe scară largă, precum producția de alimente, promovând o creștere mare în agricultură, în special în producția de cereale pentru fabricarea hranei pentru animale (aflați mai multe despre acest subiect în articol: Creșterea intensivă a animalelor pentru consumul de carne are impact asupra mediului și asupra sănătății consumatorilor.” Odată cu aceste nevoi satisfăcute, multe gaze au început să fie produse și emise în atmosferă în proporții gigantice, provocând acumularea lor în atmosferă și alterarea mai multor cicluri terestre. , influențând și temperatura medie a planetei.Unul dintre aceste gaze este protoxidul de azot.

Protoxidul de azot (N2O) este prezent în proporții mult mai mici decât dioxidul de carbon (CO2), dar efectul său este mult mai mare. Prezența sa în troposferă este inertă, contribuind doar la absorbția energiei termice, totuși, atunci când este prezentă în stratosferă, degradează stratul de ozon. Protoxidul de azot are proprietatea de a reține căldura în atmosferă de aproximativ 300 de ori mai mare decât CO2, adică o moleculă de protoxid de azot este echivalentă cu 300 de molecule de CO2 în atmosferă. Protoxidul de azot are, de asemenea, un impact asupra stratului de ozon, contribuind la degradarea acestuia și rămâne în atmosferă peste 100 de ani înainte de a fi degradat în mod natural. Se estimează că 5,3 teragrame (Tg) de protoxid de azot sunt emise de oameni într-un an (1 Tg echivalează cu 1 miliard de kg).

surse de emisie

În noiembrie 2013, Programul Națiunilor Unite pentru Mediu (UNEP) a publicat un raport privind protoxidul de azot și impactul acestuia asupra climei și stratului de ozon al planetei. Potrivit raportului, protoxidul de azot este al treilea gaz, emis de activitățile umane, care contribuie cel mai mult la încălzirea globală și gazul cu cel mai mare efect asupra degradării stratului de ozon. Pe baza cercetărilor efectuate, analizând concentrația gazelor prezente în bulele de aer prinse în coloanele de gheață la poli, s-a făcut o comparație cu concentrația actuală de CO2 (părți per milion - ppm) și N2O (părți per miliard - ppb) și este trasat un grafic care arată creșterea acestor gaze în timp.

Sursa: Drawing Down N2O / unep.org

O mare creștere a concentrațiilor de CO2 și N2O poate fi observată imediat după perioada revoluției industriale, începând cu secolul al XVIII-lea. Raportul evidențiază principalele surse umane de emisie de protoxid de azot ca agricultura, industria și combustibilii fosili, arderea biomasei, canalizarea și acvacultura, iar suma ultimelor trei surse nu atinge cantitatea de emisii de protoxid de azot din agricultură.

Sursa: Drawing Down N2O / unep.org

Problema emisiilor de N2O în fiecare sector

Agricultură

Azotul, esențial pentru producția de alimente, este un element vital pentru structurile moleculare precum enzimele, vitaminele, aminoacizii și chiar ADN-ul. Adăugarea de azot în agricultură, prin îngrășăminte, accelerează și mărește randamentul culturilor, totuși acest lucru provoacă și emisia de N2O. Se estimează că aproximativ 1% din azotul aplicat unui sol va emite direct N2O. 1% pare scăzut, dar dacă te gândești la suprafața totală pe care o ocupă agricultura în lume și la cantitatea de îngrășământ folosită anual, s-ar putea să nu fie atât de mică.

Dintre sectoarele care emit cel mai mult protoxid de azot, agricultura este principalul responsabil pentru emisia anuală: aproximativ 66% din totalul emisiilor. Pentru acest sector nu se contabilizează doar emisiile directe de N2O din aplicarea îngrășămintelor, ci și emisiile directe și indirecte din procesul de producție a îngrășămintelor sintetice, gunoi de grajd animal, animale crescute la pășuni, levigare și gestionarea gunoiului de grajd.

Unele măsuri în aplicarea și manipularea îngrășămintelor și gunoiului de grajd pot contribui la reducerea acestui impact:

• Testați în mod regulat mecanismul de distribuție a îngrășămintelor/dejecțiilor pentru a vă asigura că aplicarea este exactă;
• Asigurați-vă că persoana care aplică îngrășământul/balegarul de grajd este bine instruită să aplice cât de puțin este necesar;
• Efectuați analiza solului pentru a stabili cantitatea necesară de îngrășământ;
• Încercați să utilizați mai mult gunoi de grajd decât îngrășăminte anorganice;
• Îmbunătățirea tehnicilor de manipulare a gunoiului de grajd.

Cercetările pentru reducerea emisiilor de N2O prin îngrășăminte și mijloace alternative eficiente trebuie efectuate constant.

Industrie și combustibili fosili

Emisiile de protoxid de azot din industrii și vehicule apar prin două mijloace principale. Prima se numește reacție omogenă, care este atunci când reactanții din aceeași stare fizică reacționează, un exemplu este arderea combustibilului gazos (gaz cu gaz). În combustibilul gazos poate exista prezența compușilor de azot, care pot fi generați în timpul încălzirii în procesul de ardere. Al doilea mediu are loc în reacții eterogene, unde una poate fi un gaz și cealaltă un solid, un exemplu este arderea cărbunelui sau formarea de N2O în catalizatorii de automobile.

Avioanele, vehiculele ușoare și grele sunt principalele surse de emisie de protoxid de azot, deși nu sunt foarte relevante în comparație cu emisiile de CO2 pe care le oferă - aceasta nu este o scuză pentru a nu fi un fapt îngrijorător.

În industrie, cele două surse principale de emisie de protoxid de azot sunt în producția de acid azotic (HNO3) și acid adipic. Acidul azotic este considerat un ingredient cheie pentru producerea de îngrășăminte, pentru producerea de acid adipic, explozivi și, de asemenea, pentru prelucrarea metalelor feroase. Peste 80% din tot acidul azotic produs în lume merge în producția de azotat de amoniu și sare dublă a azotatului de amoniu și calciu - 3/4 din azotatul de amoniu se întoarce la producția de îngrășăminte. În timpul sintezei HNO3, N2O se poate forma ca un produs minor de reacție (aproximativ 5 g de N2O pentru fiecare 1 kg de HNO3 produs).

Producția de acid adipic (C6H10O4) este a doua cea mai mare sursă de emisie de protoxid de azot în sectorul industrial. Marea majoritate a acidului adipic produs este destinat producerii de nailon, fiind folosit si la fabricarea de covoare, imbracaminte, anvelope, coloranti si insecticide.

Tehnologii pentru scăderea emisiilor de N2O în producția de acid adipic sunt acum disponibile, scăzând cu aproximativ 90% din emisie, iar aproximativ 70% din industriile de producție de acid adipic aplică aceste tehnologii.

arderea biomasei

Arderea biomasei înseamnă arderea oricărui material de origine vegetală sau animală pentru producerea de energie. Pe scurt, arderea biomasei se referă la arderea naturală, sau din cauze umane, în principal a pădurilor/pădurilor și chiar a cărbunelui.

Cantitatea medie de N2O emisă de arderea biomasei este greu de măsurat, deoarece depinde foarte mult de compoziția materialului care este ars, dar se estimează că este a treia cea mai mare sursă de emisie de protoxid de azot. Majoritatea incendiilor de pădure sunt cauzate de factori naturali precum fulgerul, dar și acțiunea omului este destul de îngrijorătoare. Arderea pădurilor pentru a promova agricultura și creșterea animalelor se numără printre cele mai mari preocupări legate de arderea pădurilor, a vegetației naturale sau chiar a reziduurilor de cultură, deoarece focul este o modalitate ieftină și ușoară de a curăța zonele.

Un alt fapt îngrijorător este folosirea lemnului și a cărbunelui pentru a genera energie și chiar în sobe. În multe regiuni ale lumii, generarea de energie vegetală și utilizarea acesteia pentru anumite sarcini, cum ar fi gătitul, este foarte comună și poate fi, de asemenea, o sursă de impact de emisie de N2O.

Trebuie luate legi și acțiuni de reducere și prevenire a arderii pentru reducerea emisiilor de N2O din ardere în zonele „curate”, pentru agricultură sau orice alt tip de scop, precum și pentru controlul și combaterea incendiilor din cauze naturale. Pe lângă riscul unor flăcări necontrolate, care ar putea devasta o zonă imensă, așa cum sa întâmplat în noiembrie 2015 la Chapada Diamantina, emisia de gaze poluante și toxice poate afecta foarte mult regiunea.

În ceea ce privește emisiile din utilizarea biomasei pentru producerea de energie și în sobe, îmbunătățirea tehnicilor de utilizare mai puțin combustibil, cu o eficiență mai mare și înlocuirea cu combustibili care nu eliberează N2O, precum gazele din petrol, sunt alternative viabile pentru reducerea N2O. emisii din aceste surse. În cazul înlocuirii lor cu gaze din petrol, vom avea problema emisiei de CO2 – poate părea o nebunie, dar este mai bine să eliberăm CO2 în loc de N2O, întrucât N2O, pe lângă faptul că contribuie la distrugerea stratului de ozon. , are o putere de reținere a căldurii de 300 de ori mai mare decât CO2.

Canalizare și acvacultură

Împreună, canalizarea și acvacultura reprezintă 4% din emisiile totale de protoxid de azot cauzate de om. Poate părea mic în comparație cu alte surse, dar sunt încă surse de îngrijorare. Canalizarea este caracterizată ca orice apă aruncată care conține contaminanți și impurități care trebuie tratate pentru a nu afecta mediul. Acvacultura este cultivarea organismelor acvatice în spații închise sau controlate, cum ar fi creșterea peștilor pentru vânzare.

Emisia de protoxid de azot prin canalizare poate avea loc în două moduri: prin transformare chimică și biologică în timpul epurării apelor uzate și prin evacuarea apelor uzate în afluenți, în care azotul, conținut în concentrație mare în canalizare, va fi transformat în N2O de către bacteriile prezente în afluenţilor.

Ca și în cazul îngrășămintelor, în acvacultură problema este cantitatea mare de azot aplicată. Cantitatea mare de azot prezentă în hrana organismelor cultivate duce la niveluri ridicate de azot prezent în apă, care va fi transformat în protoxid de azot prin proces chimic și/sau biologic.

Principalele mijloace de reducere a protoxidului de azot emis de efluenți sunt tehnicile de tratare, reducând astfel cantitatea de azot diluat. Unele tehnici pot elimina până la 80% din azotul diluat. Politicile și tehnologiile de tratare trebuie adoptate și stabilite pentru a reduce emisiile de protoxid de azot.

Tehnicile de acvacultură pot fi, de asemenea, aplicate pentru a minimiza emisiile de N2O, cum ar fi: integrarea sistemelor agricole și de acvacultură, reutilizarea apei bogate în nutrienți pentru a apa culturile și plantele acvatice pentru a hrăni creația acvatică, integrarea între speciile acvatice, când deșeurile unei specii servesc ca hrana pentru celălalt, modificarea și optimizarea alimentelor și a nutrienților, având ca scop minimizarea diluției azotului în mediu.

Impacturile cauzate de utilizarea protoxidului de azot atrag atenția asupra unui lucru important: limitele planetare. Pentru a înțelege mai bine acest subiect, aruncați o privire la articolul: „Ce sunt limitele planetare?”