Dinitrogenoxid: gas, der udsendes af landbrugssektoren, øger drivhuseffekten

Dinitrogenoxid, der udsendes i betydelige mængder af landbrugssektoren, ødelægger også ozonlaget

nitrogenoxid

Billede af Foto-Rabe fra Pixabay

Dinitrogenoxid er en farveløs, ikke-brændbar gas ved stuetemperatur og er almindeligt kendt som sjov eller nitrogas (NOS). Dinitrogenoxid er en gas, der produceres naturligt i miljøet og vigtig for den klimatiske balance, men den kan også produceres industrielt til flere anvendelser. Kvælstof er et af de vigtigste atomer i jordliv og findes i flere molekylære strukturer. Elementet nitrogen (N) er også en meget vigtig del af atmosfæren og de naturlige cyklusser, såsom nitrogencyklussen.

Dinitrogenoxid (N2O)

Dannet af to nitrogenatomer og et ilt, nitrogenoxid, anvendes af industrien som:

  • Oxiderende middel i raketmotorer;
  • Optimizer til brændstofforbrænding i motorer (nitro);
  • Aerosol drivmiddel;
  • Bedøvelsesmiddel (hovedsagelig inden for tandområdet, kendt som sjov gas).

I naturen fanges kvælstof, der er til stede i atmosfæren, af planter og omdannes til ammoniak, som deponeres i jorden og bruges senere af planterne. Denne proces kaldes nitrogenfiksering. Ammoniak deponeret i jorden kan gennemgå nitrifikationsprocesser, hvilket resulterer i nitrater. De mikroorganismer, der er til stede i jorden, kan transformere disse aflejrede nitrater til gasformigt nitrogen (N2) og dinitrogenoxid (N2O) gennem denitrifikationsprocessen og dermed udsende dem i atmosfæren.

Drivhusgasser

Følgende betragtes som gasser med det største bidrag til stigningen i drivhuseffekten:

  • Kuldioxid (CO2);
  • Vanddamp (H2Ov);
  • Methan (CH4);
  • Dinitrogenoxid (N2O);
  • CFC'er (CFxCly).

Der siges meget om CO2 på grund af dets høje koncentration i atmosfæren og dens større indvirkning på den globale opvarmning, men emissionen af ​​de andre anførte gasser er også meget bekymrende. Koncentrationen af ​​dinitrogenoxid i atmosfæren er blevet mere og mere bekymrende, hvilket gør handlinger nødvendige for at reducere dens emissioner.

Virkninger af overskydende lattergas i atmosfæren

Ligesom alt i naturen kan overskud af noget ændre balancen og stabiliteten i et system og endda planeten som helhed. Overskuddet af gasser, som dem der anses for potentielt at forårsage drivhuseffekten, er et eksempel på påvirkning i verdensomspændende proportioner.

Industrialisering og grupperingen af ​​civilisation i genererede byer skal opfyldes i stor skala, såsom fødevareproduktion, hvilket fremmer en stor vækst i landbruget, hovedsageligt i produktionen af ​​korn til fremstilling af dyrefoder (lær mere om dette emne i stof: Intensiv avl af dyr til kødforbrug har indvirkning på miljøet og forbrugernes sundhed "). Med disse behov opfyldt begyndte mange gasser at blive produceret og udsendt i atmosfæren i gigantiske proportioner, hvilket forårsagede deres ophobning i atmosfæren og ændre flere terrestriske cyklusser, hvilket også påvirker planetens gennemsnitstemperatur. En af disse gasser er dinitrogenoxid.

Dinitrogenoxid (N2O) er til stede i meget mindre andele end kuldioxid (CO2), men dens virkning er meget større. Dens tilstedeværelse i troposfæren er inert og bidrager kun til absorptionen af ​​termisk energi, men når den er til stede i stratosfæren nedbrydes den ozonlaget. Dinitrogenoxid har den egenskab, at den bevarer varmen i atmosfæren ca. 300 gange større end CO2, det vil sige et molekyle af nitrogenoxid svarer til 300 molekyler CO2 i atmosfæren. Dinitrogenoxid har også en indvirkning på ozonlaget og bidrager til dets nedbrydning, da det forbliver over 100 år i atmosfæren, indtil det nedbrydes naturligt. Det anslås, at 5,3 teragrammer (Tg) af dinitrogenoxid udsendes af mennesker på et år (1 Tg svarer til 1 milliard kg).

Emissionskilder

I november 2013 offentliggjorde FNs miljøprogram (UNEP) en rapport om dinitrogenoxid og dens indvirkning på planetens klima og ozonlag. Ifølge rapporten er lattergas den tredje gas, der udsendes af menneskelige aktiviteter, hvilket bidrager mest til den globale opvarmning og gassen med den største effekt på nedbrydningen af ​​ozonlaget. Baseret på udført forskning, der analyserede koncentrationen af ​​gasser til stede i luftbobler fanget i iskolonner ved polerne, blev der foretaget en sammenligning med den nuværende koncentration af CO2 (dele pr. Million - ppm) og N2O (dele pr. Milliard - ppb) og der tegnes en graf, der viser stigningen i disse gasser over tid.

nitrogenoxid

Kilde: Drawing Down N2O / unep.org

Der er en stor stigning i koncentrationerne af CO2 og N2O efter den industrielle revolution, fra det 18. århundrede og fremefter. Rapporten påpeger de vigtigste menneskelige kilder til nitrogenoxidemissioner som landbrug, industri og fossilt brændsel, afbrænding af biomasse, spildevand og akvakultur, og summen af ​​de sidste tre kilder når ikke, hvor meget landbruget udsender nitrogenoxid.

N2O-emission

Kilde: Drawing Down N2O / unep.org

Problemet med N2O-emissioner i hver sektor

Landbrug

Kvælstof, der er essentielt for fødevareproduktion, er et vitalt element for molekylære strukturer såsom enzymer, vitaminer, aminosyrer og endda for DNA. Tilsætningen af ​​kvælstof i landbruget gennem gødning accelererer og øger udbyttet af plantager, men dette medfører også emission af N2O. Det anslås, at ca. 1% af kvælstoffet, der påføres en jord, direkte udstråler N2O. 1% synes lidt, men hvis du tænker på det samlede areal, som landbruget indtager i verden, og mængden af ​​gødning, der bruges årligt, er det måske ikke så lidt.

Blandt de sektorer, der udsender mest nitrogenoxid, er landbrug hovedansvarlig for den årlige emission: ca. 66% af den samlede emission. For denne sektor tælles ikke kun den direkte emission af N2O fra påføring af gødning, men også de direkte og indirekte emissioner fra produktionsprocessen af ​​syntetisk gødning, husdyrgødning, dyr rejst i græsgange, udvaskning og håndtering af gødning.

Nogle foranstaltninger til påføring og håndtering af gødning og gødning kan hjælpe med at reducere denne påvirkning:

  • Test regelmæssigt gødnings- / gødningsfordelingsmekanismen for at sikre, at påføringen er korrekt;
  • Sørg for, at den person, der påfører gødningen / gødningen, er veluddannet i at anvende det nødvendige minimum;
  • Udfør jordanalyse for at fastslå den nødvendige mængde gødning;
  • Prøv at bruge mere gødning end uorganisk gødning;
  • Forbedring af gødningshåndteringsteknikker.

Forskning for at reducere N2O-emissioner fra gødning og effektive alternative midler skal udføres konstant.

Fossilt brændstof og industri

Emissioner af nitrogenoxid fra industrier og køretøjer sker på to hovedmåder. Den første kaldes en homogen reaktion, som er når reagenser med samme fysiske tilstand reagerer, et eksempel er forbrænding af gasformigt brændstof (gas med gas). I gasformigt brændstof kan der være tilstedeværelse af nitrogenforbindelser, som kan dannes under opvarmning i forbrændingsprocessen. Det andet medium forekommer i heterogene reaktioner, hvor den ene kan være en gas og den anden et fast stof, et eksempel er forbrænding af kul eller dannelsen af ​​N2O i bilkatalysatorer.

Fly, lette og tunge køretøjer er de vigtigste kilder til nitrogenoxidemissioner, selvom de ikke er meget relevante i forhold til de CO2-emissioner, de leverer - dette er ingen undskyldning for ikke at være en bekymrende kendsgerning.

I branchen er de to vigtigste kilder til nitrogenoxidemissioner produktion af salpetersyre (HNO3) og adipinsyre. Salpetersyre er en vigtig ingrediens til produktion af gødning, til produktion af adipinsyre, sprængstoffer og også til forarbejdning af jernholdige metaller. Mere end 80% af al salpetersyre produceret i verden er bestemt til produktion af ammoniumnitrat og dobbelt salt af calcium og ammoniumnitrat - 3/4 af ammoniumnitratet går tilbage til produktionen af ​​gødning. Under syntesen af ​​HNO3 kan N2O dannes som et mindre reaktionsprodukt (ca. 5 g N2O for hver produceret 1 kg HNO3).

Produktionen af ​​adipinsyre (C6H10O4) er den næststørste kilde til nitrogenoxidemissioner i branchen. Langt størstedelen af ​​den producerede adipinsyre er beregnet til produktion af nylon og bruges også til fremstilling af tæpper, tøj, dæk, farvestoffer og insekticider.

Teknologier til reduktion af N2O-emissioner i produktion af adipinsyre er allerede tilgængelige, hvilket reducerer ca. 90% af emissionerne, og ca. 70% af producenterne af adipinsyre anvender disse teknologier.

Biomasse afbrænding

Afbrænding af biomasse betyder afbrænding af ethvert stof af vegetabilsk eller animalsk oprindelse til energiproduktion. Sammenfattende refererer afbrænding af biomasse til naturlig forbrænding eller af menneskelige grunde, hovedsageligt af skove / træ og endda trækul.

Den gennemsnitlige mængde N2O, der udsendes ved forbrænding af biomasse, er vanskelig at måle, da det afhænger meget af sammensætningen af ​​det materiale, der forbrændes, men det anslås, at det er den tredjestørste kilde til nitrogenoxidemission. De fleste skovbrande er forårsaget af naturlige faktorer, såsom lyn, men menneskelig handling er også ret bekymrende. Brændende skove for at fremme landbrug og husdyr er blandt de største bekymringer omkring afbrænding af skove, naturlig vegetation eller endda afgrøderester, da ild er en billig og nem måde at rydde områder på.

En anden bekymrende kendsgerning er brugen af ​​træ og kul til at generere energi og endda komfurer. I mange regioner i verden er produktionen af ​​vegetabilsk energi og brug til nogle opgaver, såsom madlavning, meget almindelig og kan også være en påvirkende kilde til emission af N2O.

Der skal træffes love og handlinger for at reducere og forhindre forbrænding for at reducere emissionen af ​​N2O fra forbrænding til "rengøring" af områder, til landbrug eller enhver anden form for formål samt kontrol og brandbekæmpelse af naturlige årsager. Ud over at give risikoen for ukontrollerede flammer, som kan ødelægge et enormt område, som det skete i november 2015 i Chapada Diamantina, kan emission af forurenende og giftige gasser i høj grad påvirke regionen.

Med hensyn til emission fra brugen af ​​biomasse til produktion af energi og i komfurer er forbedringen af ​​teknikker, så der bruges mindre brændstof med større effektivitet og erstatning med brændstoffer, der ikke frigiver N2O, såsom petroleumsgasser, levedygtige alternativer til reduktion af N2O-emission fra disse kilder. I tilfælde af udskiftning med gasser fra råolie vil vi have problemet med CO2-emission - det kan virke skørt, men det er bedre at frigive CO2 i stedet for N2O, da N2O ud over at bidrage til ødelæggelsen af ​​ozonlaget har en varmekraft 300 gange større end CO2.

Spildevand og akvakultur

Tilsammen udgør spildevand og akvakultur 4% af den samlede kvælstofoxidemission forårsaget af mennesker. Det kan synes lidt i forhold til de andre kilder, men de er ikke desto mindre bekymrende. Spildevand er karakteriseret som alt bortskaffet vand, der indeholder forurenende stoffer og urenheder, der skal behandles for ikke at påvirke miljøet. Akvakultur er dyrkning af vandorganismer i begrænsede eller kontrollerede rum, såsom opdræt af fisk til kommercialisering.

Udledningen af ​​nitrogenoxid fra spildevandet kan ske på to måder: ved kemisk og biologisk transformation under behandling af spildevand og ved udledning af spildevand til bifloder, hvor kvælstof, der er indeholdt i en høj koncentration i spildevand, vil blive omdannet til N2O af bakterier til stede i bifloder.

Som med gødningsproblemet er problemet i akvakultur den høje mængde kvælstof, der tilføres. Den store mængde kvælstof, der er til stede i mad fra dyrkede organismer, resulterer i høje niveauer af kvælstof, der er til stede i vandet, som vil blive omdannet til nitrogenoxid ved kemisk og / eller biologisk proces.

Det vigtigste middel til reduktion af dinitrogenoxid, der udsendes af spildevand, er behandlingsteknikker, hvorved mængden af ​​fortyndet nitrogen reduceres. Nogle teknikker kan endda fjerne ca. 80% af det fortyndede nitrogen. Behandlingspolitikker og -teknologier skal vedtages og etableres for at reducere nitrogenoxidemissioner.

Akvakulturteknikker kan også anvendes til at minimere N2O-emissioner, hvilket kan være: integration af landbrug og akvakultursystem, genbrug af næringsrige vand til vanding af plantagen og vandplanter til fodring af akvatisk landbrug, integration mellem akvatiske arter, når affaldet fra en art tjener som mad til den anden, modificering og optimering af mad og næringsstoffer, der sigter mod at minimere fortyndingen af ​​nitrogen i mediet.

Virkningerne forårsaget af brugen af ​​nitrogenoxid gør opmærksom på noget vigtigt: planetens grænser. For bedre at forstå dette tema, se på artiklen: "Hvad er planetgrænser?"


Original text