Все про углерод: опасность CO2 и методы нейтрализации выбросов углекислого газа

Все про углерод: опасность CO2 и методы нейтрализации выбросов углекислого газа

Сеул, Гуанчжоу, Нью-Йорк, Гонконг и Лос-Анджелес — главные углекислого газа в атмосферу Земли. Ежегодно каждый из них выбрасывает более 150 млн тонн СО2. Основные техногенные источники углекислоты — промышленные предприятия, транспортные средства и сельское хозяйство, в первую очередь — вырубка лесов и превращение этих территорий в пахотные земли.

Что не так с СО2, почему его считают вредным?

Сам по себе углекислый газ не вреден для окружающей среды. Наоборот, он является одним из главных элементов процесса жизнедеятельности растений. Они поглощают СО2, перерабатывают его и выделяют в атмосферу кислород. Но если диоксида углерода становится слишком много, он начинает играть роль тепловой изоляции для планеты. Излучение Солнца свободно проходит через атмосферу, но вот обратно, в космос, уходит тем меньше тепловой энергии, чем больше парниковых газов в газовой оболочке Земли. Поверхность планеты начинает нагреваться. Тают льды, изменяются климат и видовой состав флоры и фауны.

Природа будет развиваться, эволюционировать и дальше, изменение климата — проблема, прежде всего, для человечества, которое тысячи лет живет в относительно комфортных условиях. Если уровень Мирового океана значительно изменится, начнутся катастрофы, проблемы будут не у отдельно взятых людей, а у целых государств. С этим стараются бороться. Чем дальше, тем активнее обсуждается вопрос необходимости снижения выбросов парниковых газов, предпринимаются активные действия. К сожалению, не все корпорации и страны готовы действовать в этом направлении. Например, США под руководством Дональда Трампа даже вышли из Парижского соглашения по климату. Но определенный прогресс всё же есть.

Углеродная нейтральность как инструмент решения проблемы климатических изменений

В этом году на саммите ООН по климату 66 стран мира взяли на себя обязательство достичь к 2050 году углеродной нейтральности. Документ был подписан 23 сентября 2021 года. Кроме государств, обязательство подписали 10 регионов, 102 города, 93 компании и 12 инвесторов. В дополнение к этому мэры 19 крупнейших городов мира заявили о том, что к 2050 году их населенные пункты станут углеродно-нейтральными. Соответствующий документ подписан властями Копенгагена, Йоханнесбурга, Лондона, Лос-Анджелеса, Монреаля, Нью-Йорка, Ньюберипорта, Парижа, Портланда, Сан-Франциско, Сан-Хосе, Санта-Моники, Стокгольма, Сиднея, Токио, Торонто, Цване, Ванкувера и Вашингтона. К слову, здания и сооружения в городах генерируют более 50% выбросов парниковых газов в городах.

Что же такое углеродная нейтральность? Это один из методов предотвращения или сведения к минимуму выбросов СО2 в атмосферу. Некоторые компании достигают углеродной нейтральности самостоятельно, изменяя производственный процесс, используя другие материалы и химические соединения. Другие компенсируют негативное воздействие за счет сотрудничества с организациями по охране окружающей среды.

Выбросы парниковых газов на душу населения. Источник: Всемирный банк. Actualitix

Второй вариант более предпочтителен для брендов, которые занимаются производством одежды, транспортных компаний, ритейлеров. Они возмещают наносимый вред участием в социальных проектах экологической направленности. Это могут быть высадка деревьев, акции по защите лесов, проекты оптимизации сельского хозяйства, инвестиции в зеленое или безотходное производство. Среди брендов одежды соглашение об углеродной нейтральности подписали Burberry, Prada, Michael Kors, Versace, Tommy Hilfiger, Calvin Klein, Hermès, Chanel, Adidas, Nike, Puma, Zara, H&M и другие компании.

Но основное влияние на решение вопроса экологии продолжают оказывать города и страны. Некоторые продвинулись в переходе на углеродную нейтральность сильнее, чем другие.

Сан-Франциско. Этот американский город реализует собственный проект по сокращению выбросов парниковых газов. Руководство Сан-Франциско решило делать город углеродно-нейтральным, несмотря на политику Дональда Трампа, который, как и говорилось выше, вывел свою страну из Парижского соглашения по климату. Сейчас жители населенного пункта постепенно переходят на возобновляемые источники энергии, по возможности используют велосипеды вместо автомобилей и высаживают деревья. Результат уже есть — в 2021 году уровень выбросов СО2 в Сан-Франциско снизился на треть по сравнению с 1990 годом. А к 2050 году руководство города обещает сделать его углеродно-нейтральным. Более того, к этой цели постепенно движется весь штат.

Ливерпуль. В этом городе поставили цель стать углеродно-нейтральным уже в следующем году. Для этого в Ливерпуле постепенно переходят на возобновляемые источники энергии, проводят политику снижения количества автомобилей, занимаются озеленением города и его окрестностей. Контроль за выбросами СО2 осуществляется при помощи специализированной блокчейн-системы, которая упрощает процесс торговли квотами на выбросы. В итоге все данные о выбросах прозрачны, а изменить что-либо в реестре нельзя.

Копенгаген. Еще один крупный город, который реализует собственный углеродно-нейтральный план. Стать нейтральным Копенгаген планирует на пять лет позже Ливерпуля — к 2025 году. За это время планируется построить муниципальные солнечные и ветряные электростанции, внедрить smart-технологии в муниципальные службы и снизить количество автотранспорта.

Хельсинки. Столица Финляндии планирует стать углеродно-нейтральным городом к 2035 году. Власти разработали масштабный план из 143 пунктов. В него входят, как в уже описанные выше проекты, использование зеленой энергетики, снижение количества транспортных средств, популяризация велотранспорта и прогулок. Также финны хотят сократить потребление тепловой энергии за счет модернизации старых зданий. Руководство этой страны рассматривает возможность запретить продажу автомобилей с ДВС и разрешить автомобильным компаниям продавать лишь электромобили.

Аделаида. Австралийский город старается стать первым в мире углеродно-нейтральным населенным пунктом. Мэрия разработала специальные программы поддержки граждан, которые строят современные, энергоэффективные дома, модернизируют устаревшие здания, приобретают электротранспортные средства, устанавливают ветряки и солнечные электростанции.

Также практически все города, которые сейчас реализуют проекты углеродной нейтральности, продвигают концепции каршеринга, райдшеринга, власти занимаются популяризацией электросамокатов, скутеров и других транспортных средств, которые не выбрасывают вредные вещества в атмосферу, занимая при этом минимум пространства на дороге. В этом должны помогать и транспортные компании. Bolt, например, активно развивает идею райдшеринга, расширяет сеть электросамокатов в городах, постепенно переходит на использование в поездках на такси электромобилей. Недавно компания запустила глобальную инициативу Green Plan, в рамках который запланированы инвестиции в 10 млн евро в углеродно-нейтральные поездки до конца 2025 года. Помимо компенсации ущерба от совершаемых на такси поездок, мы хотим предоставить нашим пассажирам возможность пожертвовать средства и участвовать в экологических инициативах прямо в приложении Bolt.

Появляются стартапы, которые нацелены перерабатывать углекислый газ. Одна из таких компаний — LanzaTech. Она занимается производством топлива из газообразных выбросов промышленных предприятий. Еще один стартап, Climeworks, вытягивает углекислоту из атмосферы, используя ее в качестве промежуточного элемента для производства метана. Завод был построен в прошлом году на финансы, предоставленные Европейским союзом. Еще один вариант — перевод CO2 из газообразного состояния в твердое, то есть химическое связывание с горными породами. Такое предприятие работает в Исландии, вводя в литосферу СО2, удаленный из атмосферы. Конечно, производительность таких систем не очень большая, но с течением времени они станут применяться в большем количестве регионов, снижая концентрацию углекислоты.

Несмотря на то, что большинство проблем нашей планеты — прямой результат деятельности человека, сегодня общество потребления начинает осознавать важность ежедневного вклада в борьбу с изменением климата. Вопрос защиты окружающей среды перестает быть прерогативой природоохранных организаций. Масштаб проблемы заставляет нас всех объединиться. Люди всё чаще начинают выбирать углеродно-нейтральный транспорт вместо обычного, покупать биоразлагаемые пакеты или заказывать кофе без пластиковой крышки. Всё это становится возможным в том числе и из-за своевременной реакции бизнеса на проблематику экологии. Современный бизнес не может функционировать, игнорируя вопросы охраны окружающей среды. Так, попытки многих крупных компаний прийти к углеродной нейтральности — начало очень важной для всех нас тенденции.

Из книги: Кристель Кассельман Дизайн аквариума
начало

Брожение на плодово-ягодных дрожжах.

СО2 для аквариума с помощью брожения, самый известный и популярный способ

, прежде всего, благодаря своей простоте и дешевизне. Недостатки: неравномерность подачи газа, такая бутылка пуляет, то густо то пусто. Зато это самый простой, и дешёвый способ. Более равномерно работает смесь вроде киселя, но её использование более трудоёмко. Большинство аквариумистов используют две пет бутылки (ваучеры), которые заправляют поочерёдно.

Другой, доступный способ это смесь соды и лимонной кислоты. Недостаток компоненты немного дороже, и требует более сложный реактор для использования. Вода в смесь должна поступать постепенно, иначе она отработает вся сразу. Кроме того, в реакторах, (когда вода капает на сухую смесь), смесь закрывается коркой, и реакция затухает. При желании, можно конечно решить и эту проблему.

Ещё один недостаток брожения, это выбор самих дрожжей. Наиболее доступные сухие дрожжи. Продаются дрожжи разных производителей, но они не очень то подходят для получения углекислого газа. Из них ещё нужно выбрать, дрожжи, которые будут работать, да и те как-то через раз.

Хороший результат дают дрожи плодово-ягодного брожения. На эту мысль меня натолкнул совет: «брось туда две виноградинки, проработает немного дольше». А ведь и правда, что угодно бродит без всяких дрожжей, если вовремя не спрятать в холодильник. Позднее нашёл описания в рецептах приготовления вина, где для этого используют немытые ягоды малины. В принципе годятся любые плодово-ягодные отходы, например можно использовать остатки компота. Достаточно разбавить компот в небольшой ёмкости (или плодово-ягодные отходы залить водой), и через два, три дня полученная жидкость забродит. Наличие дрожжей легко определяется запахом спирта. Такие дрожжи обойдутся и вовсе бесплатно, и самое главное их не нужно каждый раз готовить заново. Достаточно оставить в отработавшей бутылке полстакана браги, и добавить сахар и воду. Уже на следующий день получим углекислый газ на выходе.

Отработанную брагу, чаще всего просто выливают, в чём кроется существенный недостаток, данного метода получения СО2. Выливать готовый продукт, из которого осталось выделить спирт, ужасно жалко, даже когда он не нужен. Вот Никулин не видел это безобразие! Попытка заморозить брагу не к чему не привела, жидкость замерзает сразу вся, и не как не разделяется. Остаётся давно известный способ перегонки, причем перегонять можно брагу из любого мусора. Перегонные аппараты для того и сделаны, чтобы оделить спирт от прочего мусора. Небольшие аппараты на 5 литров с этой задачей вполне справляются. А с учётом того, что спирт перестали продавать в аптеках, тем более есть смысл сделать немного для медицинских целей.

Если же аппарата нет, а выливать всё равно жалко, можно заквасить брагу на изюме, хотя бы разок на пробу, для успокоения совести. Тогда на выходе получим сразу газ СО2 и вино. Набравшись терпения и дав продукту, настоятся, можно получить неплохой напиток. Наигравшись с брагой я, в конце концов, перешёл на баллонную систему, теперь процесс полностью автоматизирован, и совесть не мучает.

начало



СО2 – баллонная система для аквариума.

Как собрать своими руками автоматическую подачу углекислоты для аквариума.

Итак, наигравшись с бродилкой вы решили перейти на баллонную систему, остаётся выяснить где можно приобрести всё необходимое. Если цена для вас большого значения не имеет, то можно заказать всё под ключ в интернет магазинах. Такое удовольствие будет стоить около 13 тысяч рублей комплект. А вот если с деньгами не так радужно, то остаётся наша Российское терпение и смекалка.

В первую очередь нам нужен баллон, лучше всего подойдет углекислотный, но за неимением можно приспособить и кислородный. Баллон от огнетушителя, или пропановый не годится, он не рассчитан на нужное давление. Далее к баллону потребуется редуктор, понижающий давление. Такое оборудование можно купить почти в любом городе.

Вот к примеру, что мне удалось найти в ЭлектроТехнической :

Баллон углекислотный, 5л – 3800 рублей Редуктор У-30КР-2М углекислотный – 1320 рублей Итого – 5120 рублей цена вопроса.

Но это ещё не всё, чтобы подключить всё к аквариуму, нужна автоматическая система. Если вы живёте в Москве, или крупном индустриальном городе, то возможно стоит проехаться по магазинам пневмооборудования. Если вы не москвич, то всё несколько труднее, вывод: жить в провинции большой грех.

В этом случае остаётся поискать в интернет магазинах пневмооборудования, но прежде чем искать, необходимо точно знать, что именно вам нужно, ниже я укажу маркировку деталей которые купил себе, возможно это вам облегчит поиск:

1. Механический клапан для включения, выключения подачи воздуха,

(а именно нам нужен: A321-1E2). В магазинах он описан как: электропневматический распределитель прямого действия. Серия A.

Электропневматические распределители прямого действия.

Серия A. 2/2, 3/2 двух- и трехлинейные, двухпозиционные, моностабильные, бистабильные (с катушкой G90). Присоединение М5, G1/8. Быстроразъемное соединение д.4.

Электропневматические распределители прямого действия Серии А могут работать на воздухе как с распыленным маслом, так и без масла. Они поставляются 2/2 и 3/2 лин/поз. нормально закрытые (Н.З.) или нормально открытые (Н.О.). Также электропневматические распределители прямого действия могут иметь различное исполнение корпуса — с резьбовыми отверстиями для подключения трубопроводов и приточного исполнения -для наиболее полного охвата всех случаев применения. Механика клапанов была разработана весьма тщательно: все внутренние рабочие детали выполнены из нержавеющей стали, а уплотнения из нитрилбутадиеновой резины (NBR).

2. К нему потребуется электромагнит

(соленоид А7Е) выполнен в виде отдельной катушки, которая может быть легко снята без применения инструментов и без пневматического отключения клапана. Эта серия имеет разные типы катушек, которые полностью взаимозаменяемы с точки зрения монтажа. Атак же разъём-розетка 122-800, для подключения в сеть 220вт.

3. Дроссель тонкой настройки

RFO 382-1/8, для регулировки расхода сжатого воздуха в пневмосистеме путем создания локального гидравлического сопротивления воздушному потоку. Чем более тонкая настройка тем легче отрегулировать подачу углекислоты.

Параметры дросселя RFO 382-1/8:

Номинальное давление: 1-10 Бар для моделей с присоединением G1/8. Рабочее давление: 6 Бар Условный проход: 2 или 3 мм (G1/8)

4. Для соединения деталей нам потребуется гайка переходник

s2500 1/8.

5. Обратный клапан

VNR-210-1/8, он нужен для того, чтобы вода не попадала в систему подачи углекислоты.

6. Фитинг соединения с накидной гайкой для пластиковых трубок

511 6/4-1/8 Трубки диаметр: 6/4 Присоединение: G1/8. Рабочее давление: 0,8 – 25 бар.

Эти соединения могут использоваться с жёсткими нейлоновыми трубками. Накидная гайка затягивается вручную или гаечным ключом. Специальная форма конуса обеспечивает целостность трубки. Всё удовольствие стоит примерно 2500 рублей плюс доставка и перевод средств. Стоимость с баллоном и редуктором примерно 7620 рублей, цена указана на 1.03.2012г.

Это всё что стоит заказать в интернет магазине, но на этом наши неприятности не заканчиваются, для соединения редуктора и клапана нужна гайка – переходник, и прокладки для неё. Прокладки можно купить в магазине сантехники, а вот гайку непродаст никто, её можно заказать слесарям. Например можно поспрашивать на рынке, где продаётся сантехника, наверняка кто нибудь поможет.

Остаётся всё это собрать в следующем порядке:

Электропневматический распределитель (клапан) соединяем с соленоидом и вилкой.

Закручиваем гайку переходник s2500 1/8:

Соединяем дроссель тонкой настройки RFO 382-1/8 и гайку переходник:

Далее обратный клапан и фитинг:

А теперь всю автоматику соединяем с редуктором через гайку переходник:

Ну, вот осталось проверить все соединения, углекислый газ очень летучий. В сеть лучше подключить через розетку таймер, чтобы настроить время включения, выключения подачи углекислоты. Газ подать в аквариум с помощью газогенератора (дефузора).

начало

Тест на СО2 (углекислоту в аквариуме)

Принцип определения со2 в аквариуме (теория), изготовление тестера своими руками.

Подключив подачу углекислоты в аквариум, появляется необходимость замерить, что мы подаём и сколько. Измерение на наличие углекислоты в аквариуме, основано на изменении ph при подачи СО2. Чем больше подаётся углекислоты, тем больше снижается уровень ph. Однако зависимость не прямая, она так же зависит от карбонатной жёсткости воды kh. Более подробно можно посмотреть в таблице. Содержание СО2 в мг/л, карбонатная жёсткость в немецких градусах (dkh).

Соответственно для определения уровня СО2, нам нужно два теста для определения жёсткости и кислотности воды.

С помощью капельного теста от НИЛПа определяем жёсткость воды. У меня тест показал kh 6 немецких градусов. Теперь измеряем ph: в мерный стаканчик наливаем 5 мл аквариумной воды и добавляем индикаторную жидкость, согласно прилагаемой инструкции. Полученный результат сравниваем с цветной шкалой капельного теста. Тест показывает ph 7 мг/л, то есть оптимальное количество СО2.

Но это совсем не означает, что подачу СО2 следует выключить. В травнике растения выберут всю свободную углекислоту за 1 час, после чего растения начнут голодать, оставляя нишу простейшим водорослям. Кроме того, кислотность воды (ph) начнёт стремительно смещаться в щелочную среду, что иногда может быть не желательным. Изменение ph, может произойти и по другим причинам. Для постоянного наблюдения за аквариумной водой лучше установить длительный тест на СО2.

Такой тест можно приобрести в зоомагазине. Но можно и легко собрать своими руками. Он основан на том, что углекислота не только легко растворяется в воде, но и так же легко испаряется с поверхности воды. Направление процесса зависит от концентрации СО2 в средах. То есть, если две жидкости соединить, через воздушную прослойку, то примерно через два часа восстановится равновесие, и концентрация СО2 в тесте будет равна аквариумной.

начало

Изготовление тестера СО2 своими руками.

Индикаторная жидкость для теста.

Используя выше описанные свойства, легко подобрать жидкость для индикатора нужной и главное неизменяемой жёсткости. Обычно используют kh 4, как наиболее удобную для тестирования, но это не обязательно. Смотрим таблицу оптимального уровня СО2: жёсткость воды kh 1 — не годится в принципе так, как показаний слишком большого значения СО2 мы не увидим. Наиболее удобной для тестирования оптимальная жёсткость воды, то есть kh 3.5 до 8.0, что даёт нам возможность определить любое отклонение от оптимального значения СО2. Следует учесть, что на точность тестов влияет много факторов, поэтому показания очень приблизительны. Но, нам «супер» точность и не нужна, достаточно определить грубо: много, мало, нормально.

Смотрим НИЛПАвскую цветную шкалу ph. Наиболее отличимый по цвету (жёлтый от светло-зеленого) ph 6.5, для нас важно наиболее точно определить, точную границу слишком большого наличия СО2, а значит в идеале kh 3.5 – 4. Для этого берём в аптеке дистиллированную воду и смешиваем с водопроводной до нужной жёсткости воды. Впрочем, если жёсткость воды у вас в кране оптимальная можно использовать и её, только показатели по цветной шкале следует учитывать согласно таблице. В любом случае, желательно сначала протестировать воду используемую для теста, чтобы иметь представление как выглядит эталон цвета (много, мало, нормально). Изменить кислотность воды можно с помощью лимонного сока.

Тестер СО2 своими руками.

Для создания тестера подойдёт любой стеклянный сосуд нужного размера, я использовал ёмкость от пенициллина или зелёнки.

Шприц на 2 мл обрезаем до нужного размера, примерно половина длинны стеклянной ёмкости, склеиваем силиконовым клеем, даём подсохнуть один день.

В мерный стаканчик наливаем воду нужной жёсткости (я использовал kh 4) и капаем тест НИЛПА для ph согласно инструкции. Полученный тестовый раствор наливаем в тестер. В трубку от шприца вставляем кусочек белой бумаги, для создания фона. Закрепляем в аквариуме под водой отверстием вниз и через два часа смотрим результат. Жёлтый цвет ph 6.0 — слишком много СО2; смещение в оранжевый -явный перебор. Светло-зелёный, зелёный норма, смещение в синий оттенок — явный недостаток.

Основная начало