De Warmte vervuiling Het treedt op wanneer een factor een ongewenste of schadelijke verandering in de omgevingstemperatuur veroorzaakt. Het milieu dat het meest wordt beïnvloed door deze vervuiling is water, maar het kan ook lucht en bodem aantasten.
De gemiddelde temperatuur van de omgeving kan zowel door natuurlijke oorzaken als door menselijk handelen (antropogeen) worden gewijzigd. Natuurlijke oorzaken zijn onder meer niet-uitgelokte bosbranden en vulkaanuitbarstingen.
Antropogene oorzaken zijn onder meer de opwekking van elektrische energie, de productie van broeikasgassen en industriële processen. Evenzo dragen koel- en airconditioningsystemen bij..
Het meest relevante fenomeen van thermische vervuiling is de opwarming van de aarde, wat een stijging van de gemiddelde planetaire temperatuur impliceert. Dit komt door het zogenaamde broeikaseffect en de netto bijdrage van restwarmte door de mens..
De activiteit die de meeste thermische vervuiling genereert, is de productie van elektriciteit door verbranding van fossiele brandstoffen. Het verbranden van steenkool of aardolieproducten verspreidt warmte en produceert CO2, het belangrijkste broeikasgas.
Thermische vervuiling veroorzaakt fysische, chemische en biologische veranderingen die een negatieve invloed hebben op de biodiversiteit. De meest relevante eigenschap van hoge temperaturen is het katalytische vermogen ervan en omvat de metabolische reacties die optreden in levende organismen..
Levende wezens hebben bepaalde condities van amplitude van temperatuurschommelingen nodig om te overleven. Dat is de reden waarom elke verandering van deze amplitude een afname van populaties, hun migratie of hun uitsterven kan impliceren..
Aan de andere kant heeft thermische vervuiling een directe invloed op de menselijke gezondheid en veroorzaakt hitte-uitputting, hitteschok en verergerende hart- en vaatziekten. Bovendien zorgt de opwarming van de aarde ervoor dat tropische ziekten hun geografische werkingsgebied uitbreiden..
Om thermische vervuiling te voorkomen, moeten de modi van economische ontwikkeling en de gewoonten van de moderne samenleving worden aangepast. Dit impliceert op zijn beurt het implementeren van technologieën die de thermische impact op het milieu verminderen..
Enkele voorbeelden van thermische vervuiling worden hier gepresenteerd, zoals de kerncentrale Santa María de Garoña (Burgos, Spanje) die actief was tussen 1970 en 2012. Deze krachtcentrale loosde warm water uit het koelsysteem in de rivier de Ebro, waardoor de natuurlijke temperatuur toenam. tot 10 ºC..
Een ander kenmerkend geval van thermische vervuiling wordt geleverd door het gebruik van klimaatregelingsapparatuur. De verspreiding van deze systemen om de temperatuur te verlagen, verhoogt de temperatuur van een stad als Madrid met wel 2 ºC.
Tot slot het positieve geval van een margarineproducerend bedrijf in Peru dat water gebruikt om het systeem te koelen en het resulterende warme water wordt teruggevoerd naar de zee. Zo zijn ze erin geslaagd om energie en water te besparen en de bijdrage van warm water aan het milieu te verminderen.
Artikel index
Thermische vervuiling is afkomstig van de transformatie van andere energieën, aangezien alle energie wanneer deze wordt ingezet, warmte genereert. Dit bestaat uit het versnellen van de beweging van de deeltjes van het medium.
Daarom is warmte een overdracht van energie tussen twee systemen met verschillende temperaturen..
Temperatuur is een grootheid die de kinetische energie van een systeem meet, dat wil zeggen de gemiddelde beweging van zijn moleculen. Deze beweging kan worden vertaald als in een gas of trillingen als in een vaste stof.
Het wordt gemeten met een thermometer, waarvan er verschillende soorten zijn, de meest voorkomende zijn de dilatatie en de elektronische.
De expansiethermometer is gebaseerd op de uitzettingscoëfficiënt van bepaalde stoffen. Deze stoffen strekken zich bij verhitting uit en hun stijging markeert een gegradueerde schaal..
De elektronische thermometer is gebaseerd op de omzetting van thermische energie in elektrische energie vertaald op een numerieke schaal.
De meest gebruikte schaal is die voorgesteld door Anders Celsius (ºC, graden Celsius of Celsius). Daarin komt 0 ºC overeen met het vriespunt van water en 100 ºC met het kookpunt..
Thermodynamica is de tak van de natuurkunde die de interacties van warmte met andere vormen van energie bestudeert. Thermodynamica beschouwt vier fundamentele principes:
- Twee objecten met verschillende temperaturen zullen warmte uitwisselen totdat ze in evenwicht zijn.
- Energie wordt niet gecreëerd of vernietigd, het transformeert alleen.
- De ene vorm van energie kan niet volledig worden omgezet in een andere zonder warmteverlies. En de warmtestroom zal van het heetste medium naar het minst hete zijn, nooit andersom.
- Het is niet mogelijk om een temperatuur gelijk aan het absolute nulpunt te bereiken.
Deze principes toegepast op thermische vervuiling bepalen dat elk fysiek proces warmteoverdracht genereert en thermische vervuiling veroorzaakt. Bovendien kan het worden geproduceerd door de temperatuur van het medium te verhogen of te verlagen..
De temperatuurstijging of -daling wordt als een vervuilende stof beschouwd wanneer deze buiten de vitale parameters gaat.
Temperatuur is een van de fundamentele aspecten voor het ontstaan van leven zoals wij dat kennen. De amplitude van de temperatuurvariatie die het grootste deel van het actieve leven mogelijk maakt, varieert van -18 ºC tot 50 ºC.
Levende organismen kunnen in een latente toestand voorkomen bij temperaturen van -200 ºC en 110 ºC, maar het zijn zeldzame gevallen.
Bepaalde zogenaamde thermofiele bacteriën kunnen bij temperaturen tot 100ºC voorkomen zolang er vloeibaar water is. Deze toestand treedt op bij hoge drukken op de zeebodem in gebieden met hydrothermale ventilatieopeningen..
Dit geeft aan dat de definitie van thermische vervuiling in een medium relatief is en afhangt van de natuurlijke eigenschappen van het medium. Evenzo is het gerelateerd aan de vereisten van de organismen die in een bepaald gebied wonen..
Bij mensen varieert de normale lichaamstemperatuur van 36,5 ° C tot 37,2 ° C, en het homeostatische vermogen (om externe variaties te compenseren) is beperkt. Temperaturen onder 0 ºC gedurende lange perioden en zonder enige kunstmatige bescherming veroorzaken de dood.
Evenzo zijn temperaturen die constant boven de 50 ºC blijven op de lange termijn erg moeilijk te compenseren..
In water heeft thermische vervuiling een directer effect, omdat de warmte hier langzamer verdwijnt. In de lucht en op de grond heeft thermische vervuiling minder krachtige effecten omdat de warmte sneller verdwijnt..
Aan de andere kant is in kleine gebieden het vermogen van de omgeving om grote hoeveelheden warmte af te voeren zeer beperkt..
Warmte heeft een katalytisch effect op chemische reacties, dat wil zeggen, het versnelt deze reacties. Dit effect is de belangrijkste factor waardoor thermische vervuiling negatieve gevolgen kan hebben voor het milieu..
Een paar graden temperatuurverschil kan dus reacties veroorzaken die anders niet zouden optreden..
De aarde heeft cycli van hoge en lage gemiddelde temperaturen doorgemaakt gedurende haar geologische geschiedenis. In deze gevallen waren de bronnen van de stijging van de temperatuur van de planeet van natuurlijke aard, zoals de zon en geothermische energie..
Momenteel wordt het broeikaseffect geassocieerd met de activiteiten die door mensen worden uitgevoerd. In dit geval is het grootste probleem de afname van de dissipatiesnelheid van genoemde warmte naar de stratosfeer..
Dit komt voornamelijk door de uitstoot van broeikasgassen door menselijke activiteit. Dit zijn onder meer de industrie, het autoverkeer en de verbranding van fossiele brandstoffen..
Opwarming van de aarde vertegenwoordigt vandaag de dag het grootste en gevaarlijkste thermische vervuilingsproces dat er bestaat. Daarnaast zorgt de warmteafgifte door het wereldwijde gebruik van fossiele brandstoffen voor extra warmte aan het systeem..
Een thermo-elektrische centrale is een industrieel complex dat is ontworpen om elektriciteit te produceren uit brandstof. Deze brandstof kan fossiel zijn (steenkool, olie of derivaten) of een radioactief materiaal (bijvoorbeeld uranium).
Dit systeem vereist koeling van de turbines of reactoren en hiervoor wordt water gebruikt. Bij het afkoelen wordt een groot volume water onttrokken aan een gemakkelijke, koude bron (een rivier of de zee).
Vervolgens dwingen de pompen het door buizen die worden omgeven door de hete uitlaatstoom. De warmte gaat van de stoom naar het koelwater en het verwarmde water wordt teruggevoerd naar de bron, waardoor overtollige warmte naar de natuurlijke omgeving wordt gebracht..
Bosbranden zijn tegenwoordig een veel voorkomend verschijnsel en worden in veel gevallen direct of indirect door mensen veroorzaakt. Het verbranden van grote bosmassa's draagt enorme hoeveelheden warmte af, voornamelijk naar de lucht en de grond.
Airconditioners veranderen niet alleen de temperatuur van de binnenruimte, maar veroorzaken ook onbalans in de buitenruimte. Airconditioners voeren bijvoorbeeld 30% meer naar buiten af dan de warmte die ze van binnenuit onttrekken.
Volgens het Internationaal Energieagentschap zijn er ongeveer 1.600 miljoen airconditioners in de wereld. Evenzo genereren koelkasten, koelkasten, kelders en alle apparatuur die is ontworpen om de temperatuur in een gesloten ruimte te verlagen, thermische vervuiling..
In feite brengen alle industriële transformatieprocessen de overdracht van warmte naar de omgeving met zich mee. Sommige industrieën doen dit met bijzonder hoge snelheden, zoals die welke zich toeleggen op het vloeibaar maken van gas, metallurgie en glasproductie.
De hervergassings- en liquefactie-industrieën van verschillende industriële en medische gassen vereisen koelprocessen. Deze processen zijn endotherm, dat wil zeggen dat ze warmte absorberen door de omgeving af te koelen..
Hiervoor wordt water gebruikt dat met een lagere temperatuur dan de oorspronkelijke temperatuur in de omgeving wordt teruggevoerd..
Hoogsmeltovens geven warmte af aan de omgeving, aangezien ze temperaturen boven de 1.500 ºC bereiken. Aan de andere kant gebruiken de koelprocessen van materialen water dat bij een hogere temperatuur weer in de omgeving komt..
Bij de smelt- en vormprocessen van het materiaal worden temperaturen tot 1.600 ºC bereikt. In die zin is de thermische vervuiling die door deze industrie wordt gegenereerd aanzienlijk, vooral in de werkomgeving..
Gloeilampen of schijnwerpers en fluorescentielampen geven energie in de vorm van warmte af aan de omgeving. Door de hoge concentratie van verlichtingsbronnen in stedelijke gebieden wordt dit een bron van aanzienlijke thermische vervuiling.
Verbrandingsmotoren, zoals die in auto's, kunnen rond de 2500 ° C opwekken. Deze warmte wordt via het koelsysteem, met name via de radiator, afgevoerd naar de omgeving..
Rekening houdend met het feit dat er dagelijks honderdduizenden voertuigen in een stad circuleren, is het mogelijk om de hoeveelheid overgedragen warmte af te leiden.
In de praktijk is een stad een bron van thermische vervuiling door het bestaan van veel van de reeds genoemde factoren. Een stad is echter een systeem waarvan het thermische effect een warmte-eiland vormt in het kader van zijn omgeving..
Albedo verwijst naar het vermogen van een object om zonnestraling te reflecteren. Naast de calorische bijdrage die elk aanwezig element (auto's, huizen, industrieën) kan leveren, oefent de stedelijke structuur een aanzienlijke synergie uit.
Zo hebben materialen in stedelijke centra (voornamelijk beton en asfalt) een laag albedo. Hierdoor worden ze erg heet, wat samen met de warmte die wordt afgegeven door activiteit in de stad de thermische vervuiling versterkt.
Uit verschillende onderzoeken is gebleken dat de opwekking van warmte door menselijke activiteiten tijdens een warme dag in een stad erg hoog kan zijn.
In Tokio is er bijvoorbeeld een netto warmte-input van 140 W / m2, wat overeenkomt met een temperatuurstijging van ongeveer 3 ºC. In Stockholm wordt de nettobijdrage geschat op 70 W / m2, wat overeenkomt met een temperatuurstijging van 1,5 ºC.
De stijging van de watertemperatuur als gevolg van thermische vervuiling veroorzaakt fysieke veranderingen daarin. De opgeloste zuurstof neemt bijvoorbeeld af en de zoutconcentratie neemt toe, waardoor aquatische ecosystemen worden aangetast..
In waterlichamen die onderhevig zijn aan seizoenswisselingen (bevriezing in de winter), verandert het toevoegen van warm water de natuurlijke bevriezingssnelheid. Dit heeft op zijn beurt gevolgen voor levende wezens die zich aan die seizoensinvloeden hebben aangepast..
In de koelsystemen van thermo-elektrische installaties veroorzaakt blootstelling aan hoge temperaturen een fysiologische schok voor bepaalde organismen. In dit geval worden fytoplankton, zoöplankton, planktoneieren en larven, vissen en ongewervelde dieren aangetast..
Veel waterorganismen, vooral vissen, zijn erg gevoelig voor watertemperatuur. Bij dezelfde soort varieert het ideale temperatuurbereik afhankelijk van de acclimatisatietemperatuur van elke specifieke populatie..
Hierdoor veroorzaken temperatuurschommelingen het verdwijnen of migreren van hele populaties. Zo kan het afvoerwater van een thermo-elektrische installatie de temperatuur verhogen met 7,5-11 ºC (zoet water) en 12-16 ºC (zout water).
Deze hitteschok kan leiden tot een snelle dood of bijwerkingen veroorzaken die het voortbestaan van populaties beïnvloeden. Onder andere effecten, het verwarmen van het water vermindert de opgeloste zuurstof in het water, waardoor hypoxieproblemen ontstaan..
Dit fenomeen tast de aquatische ecosystemen ernstig aan en veroorzaakt zelfs het verdwijnen van leven erin. Het begint met de verspreiding van algen, bacteriën en waterplanten als gevolg van kunstmatige bijdragen van voedingsstoffen aan het water..
Naarmate de populaties van deze organismen toenemen, verbruiken ze de opgeloste zuurstof in het water, waardoor vissen en andere soorten sterven. De stijging van de watertemperatuur draagt bij aan eutrofiëring door het verminderen van opgeloste zuurstof en het concentreren van zouten, wat de groei van algen en bacteriën bevordert..
In het geval van lucht hebben temperatuurschommelingen invloed op fysiologische processen en het gedrag van soorten. Veel insecten verminderen hun vruchtbaarheid bij temperaturen boven bepaalde niveaus.
Evenzo zijn planten gevoelig voor temperatuur voor hun bloei. Door de opwarming van de aarde breiden sommige soorten hun geografische bereik uit, terwijl anderen het beperkt zien.
Ongewoon hoge temperaturen zijn van invloed op de menselijke gezondheid en er kan een zogenaamde thermische schok of hitteberoerte optreden. Dit bestaat uit acute uitdroging die verlamming van verschillende vitale organen kan veroorzaken en zelfs de dood kan veroorzaken..
Hittegolven kunnen honderden en zelfs duizenden mensen veroorzaken, zoals in Chicago (VS), waar in 1995 ongeveer 700 mensen stierven. Ondertussen hebben de hittegolven in Europa tussen 2003 en 2010 duizenden mensen het leven gekost.
Aan de andere kant hebben hoge temperaturen een negatieve invloed op de gezondheid van mensen met hart- en vaatziekten. Deze situatie is vooral ernstig in gevallen van hypertensie..
Plotselinge temperatuurschommelingen kunnen het immuunsysteem verzwakken en het lichaam vatbaarder maken voor aandoeningen van de luchtwegen.
Thermische vervuiling is een gezondheidsfactor op het werk in sommige industrieën, bijvoorbeeld de metallurgie en glas. Hier worden arbeiders blootgesteld aan stralingswarmte die ernstige gezondheidsproblemen kan veroorzaken..
Hoewel er duidelijk veiligheidsmaatregelen worden genomen, is thermische vervuiling aanzienlijk. Voorwaarden zijn onder meer hitte-uitputting, hitteschok, extreme verbranding door uitgestraalde hitte en vruchtbaarheidsproblemen.
De stijging van de mondiale temperatuur zorgt ervoor dat ziekten die tot nu toe beperkt waren tot bepaalde tropische gebieden, hun actieradius vergroten.
In april 2019 vond in Amsterdam het 29e Europese congres van klinische microbiologie en infectieziekten plaats. In dit geval werd erop gewezen dat ziekten zoals chikungunya, dengue of leishmaniasis zich naar Europa kunnen verspreiden.
Evenzo kan door teken overgedragen encefalitis worden beïnvloed door hetzelfde fenomeen..
Het gaat erom de nettobijdragen van warmte aan de omgeving te verminderen en te voorkomen dat de geproduceerde warmte wordt opgesloten in de atmosfeer.
Thermo-elektrische installaties veroorzaken de grootste bijdrage van thermische vervuiling in termen van netto warmteoverdracht naar de atmosfeer. In die zin is het, om thermische vervuiling te verminderen, essentieel om fossiele brandstoffen te vervangen door schone energie.
Productieprocessen voor zonne-, wind- (wind) en hydro-elektrische (water) energie hebben een zeer lage input van restwarmte. Hetzelfde gebeurt met andere alternatieven zoals golfenergie (golven) en geothermie (warmte uit de aarde),
Thermo-elektrische installaties en industrieën waarvan de processen koelsystemen vereisen, kunnen systemen met gesloten kringloop gebruiken. Mechanische warmtediffusiesystemen kunnen ook worden ingebouwd om de watertemperatuur te helpen verlagen..
Warmtekrachtkoppeling bestaat uit het gelijktijdig produceren van elektrische energie en nuttige thermische energie zoals stoom of warm water. Hiervoor zijn technologieën ontwikkeld die het mogelijk maken om de restwarmte die vrijkomt bij industriële processen terug te winnen en te benutten..
Het INDUS3ES-project, gefinancierd door de Europese Commissie, ontwikkelt bijvoorbeeld een systeem op basis van een "warmtetransformator". Dit systeem is in staat om lage temperatuur restwarmte (70 tot 110 ºC) op te nemen en terug te voeren naar een hogere temperatuur (120-150 ºC).
Complexere systemen kunnen andere dimensies van energieproductie of -transformatie omvatten.
Onder deze hebben we trigeneratie, die bestaat uit het opnemen van koelprocessen naast de opwekking van elektriciteit en warmte. Als bovendien mechanische energie wordt opgewekt, spreken we van tetrageneratie.
Sommige systemen zijn CO2-afvangers, naast het opwekken van elektriciteit, thermische en mechanische energie, in dat geval spreken we van vier-generatie. Al deze systemen dragen ook bij aan het verminderen van de CO2-uitstoot..
Omdat de opwarming van de aarde het fenomeen is van thermische vervuiling met de grootste impact op de planeet, is de beperking ervan noodzakelijk. Om dit te bereiken, is het belangrijkste om de uitstoot van broeikasgassen, inclusief CO2, te verminderen.
Om de uitstoot te verminderen, moet het patroon van de economische ontwikkeling worden gewijzigd en schone energie worden vervangen door fossiele energiebronnen. Dit vermindert in feite de uitstoot van broeikasgassen en de productie van restwarmte..
Een alternatief dat door sommige thermo-elektrische centrales wordt gebruikt, is de bouw van koelvijvers. Zijn functie is om het water uit het koelsysteem te laten rusten en af te koelen voordat het naar hun natuurlijke bron wordt teruggevoerd..
Kerncentrales produceren elektrische energie door de ontbinding van radioactief materiaal. Dit genereert veel warmte, waardoor een koelsysteem nodig is.
De kerncentrale van Santa María de Garoña (Spanje) was een elektriciteitscentrale van het type BWR (kokendwaterreactor) die in 1970 werd ingehuldigd. Het koelsysteem gebruikte 24 kubieke meter water per seconde uit de rivier de Ebro.
Volgens het oorspronkelijke project zou het afvalwater dat naar de rivier wordt teruggevoerd niet hoger zijn dan 3 ºC ten opzichte van de riviertemperatuur. In 2011 ontdekte een rapport van Greenpeace, bevestigd door een onafhankelijk milieubedrijf, veel hogere temperatuurstijgingen.
Het water in het gebied van de lekkage bereikte 24 ºC (van 6,6 tot 7 ºC natuurlijk rivierwater). Toen, vier kilometer stroomafwaarts van het gebied van de lekkage, was het hoger dan 21 ºC. De fabriek stopte met opereren op 16 december 2012.
In steden zijn er steeds meer airconditioningsystemen om de omgevingstemperatuur in het hete seizoen te verlagen. Deze apparaten werken door warme lucht van binnenuit af te zuigen en naar buiten te verspreiden.
Ze zijn over het algemeen niet erg efficiënt, dus ze verspreiden nog meer warmte naar buiten dan ze van binnenuit onttrekken. Deze systemen zijn dus een relevante bron van thermische vervuiling.
In Madrid verhoogt de set klimaatregelingsapparatuur die in de stad aanwezig is, de omgevingstemperatuur met wel 1,5 à 2 ºC.
Margarine is een vervanger voor boter die wordt verkregen door plantaardige oliën te hydrogeneren. Hydrogenering vereist verzadiging van plantaardige olie met waterstof bij hoge temperaturen en drukken.
Dit proces vereist een koelsysteem op waterbasis om de gegenereerde afvalwarmte op te vangen. Water neemt warmte op, verhoogt de temperatuur en keert vervolgens terug naar de omgeving.
In een Peruaans margarineproducerend bedrijf veroorzaakte een stroom heet water (35ºC) thermische vervuiling in de zee. Om dit effect tegen te gaan, implementeerde het bedrijf een warmtekrachtkoppelingssysteem op basis van een gesloten koelcircuit.
Door dit systeem was het mogelijk om het warme water te hergebruiken om het water dat de boiler binnenkomt voor te verwarmen. Op deze manier werd water en energie bespaard en werd de stroming van warm water naar de zee verminderd..
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.