Chemie - Současné zdroje surovin

Autor: Michaela Tůmová

1)    ZELENÁ ENERGIE (biomasa, bioplyn, dřevo)

a)      Biomasa (živá hmota) – vzniká přímo nebo nepřímo působením sluneční E při fotosyntéze. Spalováním této živé hmoty dochází k uvolňování E. Pod aktuální využití biomasy zahrnujeme i využití některého průmyslového odpadu živého původu, např.: chlévské mrvy, kejdy (lze proměnit v bioplyn nebo kapalná biopaliva), i komunálního odpadu (kaly z čistíren, bioplyn z řízených skládek odpadu).

b)     Bioplyn – vzniká vyhníváním organických materiálů – tzv. metanizace. Hlavní a žádoucí složkou bioplynu je methan. Po úpravách vzniká plyn, který se shromažďuje v plynojemu a slouží k vaření, vytápění atd… Bioplyn se tvoří samovolně, neřízeně na skládkách; druhou možností je jeho výroba v reaktorech, kde po dokončení procesu zbude jen digestát – organický zbytek, nezávadný životnímu prostředí. V současné době přibývá tzv. bioplynových stanic, kde z bioplynu zajišťují kombinovanou výrobu tepla a elektrické E. Energií bohaté rostliny, jako jsou kukuřice, tráva, řepa a řepka, mohou být ve velkém rozsahu pěstovány na orné půdě (vyčleněné z výroby potravin) a  prostřednictvím těchto stanic přímo převedeny na čistou E a hodnotné hnojivo. Bioplyn je výhodné zkapalnit, zejména pro použití ve spalovacích motorech. Tzv. bionafta se u nás produkuje zejména z řepkového oleje a mísí se s ethylalkoholem.

c)      Dřevo – je historicky nejstarším palivem člověka. Neefektivní spalování dřeva v kamnech nebo v nedokonalých pecích vede k plenění lesů. Samo dřevo má poměrně dobrou výhřevnost. Čerstvé a vlhké vydá za 15 MJ/kg, po vyschnutí až 19 MJ/kg. Novými metodami se dřevo drtí na prach. Po vysušení se vysokým tlakem z drtě lisují dřevěné brikety s výhřevností až 20 MJ/kg, což se blíží výhřevnosti kvalitního uhlí. K tomuto účelu se využívají rychle rostoucí, ,,méně cenné“ stromy, topoly, vrby a jasany. Již dvacet let jsou v některých zemích vysazovány tzv. energetické lesy a plantáže, kde rychlý přírůstek dřevěné hmoty lze plně mechanizovanými způsoby těžit a zpracovávat na biopalivo.

2)    VĚTRNÁ ENERGIE        

Je jednou z prvních přírodních sil. Před 3 500 lety př.n.l. lidé uvedli do pohybu lodě s plátěnými plachtami. Na pevnině se vítr začal využívat v Persii - kolem roku 700 n.l.,kdy se objevily první větrné mlýny. Ty otáčely mlýnskými kameny, které drtily zrno. Síla větru byla využívána k zavlažování suché půdy a k odvodňování mokřin. Dnes slouží vítr k výrobě elektřiny, jako jeden z alternativních zdrojů energie.

3)    VODNÍ ENERGIE

Patří spolu s větrem k nejstaršímu druhu využívané E. Již 600 let př.n.l. byla vodní kola použita pro mletí zrna. Vodní turbína se stala výhradním zdrojem E pro generátory na výrobu elektrického proudu v hydroelektrárnách. Jejich konstrukce se postupně zdokonalovala a v 19.stol. předznamenala nástup průmyslové éry. Vodní elektrárny slouží k přeměně polohové (potenciální) E vody na mechanickou práci rotoru, turbogenerátoru a po sléze na elektrickou E.

4)    TEPELNÁ ENERGIE

a)      Uhlí – se řadí mezi hořlavé horniny, pevné kaustobiolity, je nerostné palivo v tuhém skupenství, které vzniklo z nahromaděných odumřelých rostlinných látek a zbytků nižších živočichů usazujících se v bažinách. Obsah C v uhlí závisí na délce prouhelňování, na rostlinách, z nichž se uhlí tvořilo, na příměsi pryskyřic, uhlovodíků z živočišných zbytků a na tom, zda bylo uhlí vystaveno v minulosti horotvornému tlaku, který urychloval prouhelňování. Podle stupně prouhelňení sestavujeme řadu: dřevo, rašelina, lignit, hnědé uhlí, černé uhlí, antracit.

b)     Ropa a zemní plyn – se ve 20.stol. stala hlavní oporou civilizace a průmyslu. V historii se ropa začala používat již ve starověku, před 4 000 lety př.n.l., v novověku se ropa používala ke svícení. Těžba začala až ve druhé polovině 19.stol. současně v Rusku a USA. Hledání se provádí pokusnými vrty, vzdálenými od sebe 0,5 – 1 m – tj. práce zdlouhavá a nákladná. V dnešní době se používají metody geofyzikální, geochemické (seismické), metody ropných plynových snímků (z ovzduší), metody bakteriologické (v ropných ložiscích žijí určité druhy bakterií, které se živý ropnými plyny a ropou, a vegetují v nich.). Při ropných vrtech je ropa na povrch země vytlačována samočinně nebo pumpami. Když se dostane na povrch, může být řídká jako benzín, nebo i hustá jako dehet. Záleží na chemickém složení ložiska. Hloubka vrtu je 3000 – 5000 m, někdy i 9 km. Těží se i pod mořem (u Baku). Ropa se dále zpracovává na plynné produkty, benzín, petrolej, plynový olej, mazut, asfalt, těžké oleje, mazadla,… Z ekologických i finančních důvodů se neustále vyvíjí alternativní paliva, která by nahradila ropné produkty. Nejoblíbenější je tzv. bionafta, nahrazující klasickou motorovou naftu. Je to palivo ekologické, blahodárně působí na palivový systém, životní prostředí a je levné.

c)      Jaderná energie – patří mezi nejčistší a nejmodernější způsob získání E. Porovnání z ostatními palivy je miliónkrát vydatnější (1g uranu, velikosti obilného zrna, vydá teplo, jako 2,5 t černého uhlí). Základním principem je řetězová štěpná reakce jaderného paliva v reaktoru. Existují různé typy jaderných reaktorů. Prvořadým a základním požadavkem je bezpečnost jaderných elektráren (odolnost elektrárny proti živelným pohromám, ochrana krajiny před radioaktivním odpadem). Bezpečnost zajišťuje autoregulace reaktoru.