Levegő és vízvédelem házi dolgozat Üvegházhatás, klímaegyezmény, szén-dioxid csökkentés és kereskedelem Tantárgy előadója: Dr. Benkő Tamás Oktatási félév: 2011/12. 2. félév Előadás helye: 1111 Budapest, Szent Gellért tér 4., Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar Készítette: Rébeli-Szabó Zsolt
Üvegházhatás A Föld légköre A légkör a Föld bolygót körülvevő gázburok. A légkör nagy része nitrogén (78%) és oxigén (21%), a maradék egy százalékot a szén-dioxid és egyes nemesgázok (pl. argon, neon, hélium) teszik ki. Az atmoszférában a. m. a légkörben található még kén-dioxid, ammónia, szén-monoxid, ózon és vízgőz; valamint előfordulnak egyéb szennyező gázok is, mint például füst, só, por és vulkáni hamu. Az atmoszférát termikus tulajdonságai alapján öt rétegre oszthatjuk fel, amelyek a felszíntől távolodva rendre: troposzféra, sztratoszféra, mezoszféra, ionoszféra vagy termoszféra, exoszféra. Némely kutatás a magnetoszférát is a légkörhöz sorolja, ami a Föld mágneses erőtere által fogvatartott elektromosan töltött részecskékből áll. A troposzféra a légkör legvékonyabb rétege, vastagsága változó; az Egyenlítőnél 15 17 kilométer, a poláris területek felett 6 8 kilométer. A vízgőz és a levegő nagy része a troposzférában koncentrálódik. Itt zajlik le az időjárási folyamatok döntő többsége is. Ebben a rétegben fölfelé haladva az átlag hőmérséklet 6,5 C fokot csökken kilométerenként. A troposzféra és a sztratoszféra határán a levegő hőmérséklete nem csökken tovább, ezt tropopauzának hívjuk. A sztratoszféra a Föld felszíne fölött megközelítőleg 50 kilométeres magasságig terjed. Alsó részén a hőmérséklet közel állandó, a felső részében azonban nagy fokú melegedés történik. Ez a folyamat 20 30 kilométeres magasságban megy végbe, ahol a Napból érkező ultraibolya sugárzás hatására a két atomos oxigén három atomos ózonná alakul. A hőmérséklet itt azért magasabb, mert az ózon lenyeli és visszaveri a Nap által kibocsátott röntgen- és ibolyántúli sugarak egy részét. [1] Az üvegházhatás Az üvegházhatás a légkör hőmegtartó tulajdonsága. Gyakran használják e folyamat bemutatására az üvegház analógiát, ugyanis az üvegház beengedi a napsugarakat a tiszta üvegen keresztül, ugyanakkor megakadályozza, hogy a hő kiszökjön az épületből (1. ábra). Ebből ered az üvegházhatású gázok elnevezés is. Ezt a jelenséget Joseph Fourier 1824-ben fedezte fel. 2
1. ábra Üvegházhatású gáz fal [2] A Földre a Napból az energia elektromágneses sugárzás formájában érkezik. A légkörbe lépő sugárzás teljesítménye 1368 ±6% watt/négyzetméter, a napsugarakra merőleges felületen. A Föld teljes felületére számítva ez 342 watt/négyzetméter. [3] A beérkező energia 30%-a visszaverődik a világűrbe, míg a fennmaradó 70% elnyelődik, melegítve a felszínt és a légkört. Tehát a légkört a felszínről visszaverődött infravörös sugárzás melegíti fel. Az üvegházhatású gázok úgynevezett falat alkotnak a Föld felszíne és a világűr között, visszaverve a világűr felé kisugárzódó energiát, ezzel melegedést okozva. Vagyis lefelé átengedik a rövid hullámhosszú (nagy energiájú) napsugárzást, de nem engedik át a felszínről felfelé haladó hosszú hullámhosszú (alacsony energiájú) hősugárzást (2. ábra). 2. ábra Az üvegházhatás mechanizmusa [4] 3
A Föld fizikai rendszernek tekinthető, melynek létezik energiamérlege, és ez egyensúlyban van. Ezért a bejövő energia egyenlő a kimenő energiával, másképpen az energianyereség egyenlő az energiaveszteséggel. Az energiasugárzási arányszám ( radiative forcing ) a Föld légköri klímarendszerének hősugárzási energiamérlegben bekövetkezett külső tényező okozta zavar, amely a klímaparaméterek megváltozásához vezethet. Általában a preindusztriális iparosodás előtti viszonyokhoz, 1750-ben mért értékekhez viszonyított változás, mértékegysége watt/négyzetméter. Így az energiasugárzási arányszám kifejezi, hogy milyen mértékben változik az energia egységnyi területre nézve a troposzférában. Ezeket az értékeket a 3. ábra mutatja. 3. ábra Energiasugárzások arányszámai 2007-ben [5] 4
Az üvegházhatás természetes folyamat. Régen a vízgőz, a metán és az ózon volt a fő összetevője az üveggáznak. A múltban egyensúly állt fent a légkörben, amit az ember megbontott azzal, hogy olyan más üvegházhatású gázokat kezdett folyamatosan kibocsátani, amelyek növelik a Föld légkörének hőmérsékletét. A modern kori társadalom óriási mennyiségben kezdte a fosszilis eredetű (szén, kőolaj, földgáz) energiahordozókat elégetni, kiirtani az erdőket, a megnövekedett élelemszükséglet fedezésére megsokszorozni a mezőgazdasági területeket és az állatállományt. Ezzel drasztikusan megnőtt a levegőben a szén-dioxid (CO 2 ), dinitrogén-oxid (N 2 O), metán (CH 4 ), flórozott-klórozott szénhidrogén (CFC) és egyéb üvegházhatású gázok (pl. freonok) mennyisége (4. ábra). Manapság a köztudatban globális felmelegedésként emlegetik ezt a problémát. 4. ábra Üvegházhatású gázok [6] Nagy ipari országok, akik felelősök eme üvegházhatású gázok kibocsátásáért kevés sikerrel, de próbálnak harcolni a globális felmelegedés ellen, egyezmények és konferenciák formájában (l. klímaegyezmények rész). Egyes kutatók úgy vélik, hogy a Földnek ez a melegedési állapota egy természetes periódusa bolygónknak, ugyanis a földtörténeti korokban periodikusan követték egymást az ilyen változások. Az 5. ábrán látható, hogy miként változott a Föld hőmérséklete az atmoszféra szén-dixoid koncentrációjának szintjéhez képest. 5
5. ábra Hőmérséklet és szén-dioxid változások [7] A globális hőmérséklet növekedése a légköri szén-dioxid koncentráció fokozatos emelkedése következtében egyes szakemberek szerint még nem bizonyított tény. Mások szerint azonban a globális energiamérleget drámai módon befolyásolja az üvegházhatású gázok koncentrációjának változása az atmoszférában, és ez a változás kb. az 1950-es években kezdődött. Sok klímaszakértő hisz abban, hogy a globális felmelegedés mértéke 10 évenként 0,3 C lehet, ha a jelenlegi kibocsátás folytatódik. Ebben az ütemben a hőmérséklet +1 C fokkal emelkedne 2025-re, a 21. század végére pedig elérné a +3 C-os emelkedést. Nehéz megjósolni a felmelegedés pontos mértékét, mert az üvegházhatást sokféle természeti jelenség befolyásolja, így az óceánok áramlásai, a felhőképződés, amelyeket még nem ismerünk igazán. A jelenlegi kutatások is megerősítik a klíma komplexitását. A következő kördiagramon (6. ábra) látható, hogy az üvegházhatás kialakításáért a legnagyobb mértékben a szén-dioxid tehető felelőssé. Sok a bizonytalanság az éghajlatváltozás kutatásában, mégis egyértelmű, hogy a szén-dioxid koncentrációja látványosan emelkedett a 19. század óta, hiszen az 1860-ban mért 289 ppm-ről 1998-ra 363 ppm-re növekedett. 6
6. ábra Üvegházgázok eloszlása [8] A fenti ábrán megbecsült üvegházhatású gázkibocsátás antropogén a. m. emberi széndioxid forrásokon alapul (pl. belső égésű motorok, erdőirtások, cementipar). A metán a mocsarak feltöltődéséből, a szénbányászatból, kőolaj és földgáz előállításból, a rizsföldekről és az állattenyésztésből, a CFC-k (klórozott-fluorozott szénhidrogének) pedig a vegyiparból származnak. A műtrágyák használatának elterjedésével egyenes arányosan nő a nitrogénoxidok mennyisége a légkörben. Ha a világon a fosszilis tüzelőanyagok felhasználása a jelenlegi mértékben növekszik, a légkör szén-dioxid koncentrációja az előrejelzés szerint már 2050-re eléri az ipari forradalom előtti szint kétszeresét (7. ábra). 7. ábra Üvegházhatású gázok koncentrációja [9] 7
Az Antarktiszon jégfuratokból vett levegőmintákból tudjuk, hogy az ipari forradalom előtt a szén-dioxid légköri globális átlag koncentrációja 270 ppm (milliomod térfogatrész) volt. Mérések kimutatták, hogy 2005-ben elérte a 381 ppm-et. Az atmoszférikus CO 2 értéke 2012 márciusában 394,45 ppm volt (8. ábra). 8. ábra Atmoszférikus szén-dioxid koncentráció 1955 2015 között [10] Világméretű felmérések azt mutatják, hogy az első 22 legtöbb szén-dioxidot kibocsátó ország 2009-ben a következő volt: 1. Kína 7711 Mt 12. Dél-Afrika 450 Mt 2. Amerikai Egyesült Államok 5425 Mt 13. Mexikó 444 Mt 3. India 1602 Mt 14. Brazília 420 Mt 4. Oroszország 1572 Mt 15. Ausztrália 418 Mt 5. Japán 1098 Mt 16. Indonézia 413 Mt 6. Németország 766 Mt 17. Olaszország 408 Mt 7. Kanada 541 Mt 18. Franciaország 397 Mt 8. Dél-Korea 528 Mt 19. Spanyolország 330 Mt 9. Irán 527 Mt 20. Tajvan 291 Mt 10. Egyesült Királyság 520 Mt 21. Lengyelország 286 Mt 11. Szaud-Arábia 470 Mt 22. Ukrajna 255 Mt 8
Ebben a sorban Magyarország 2009-ben a 61. helyen szerepelt évi 50 Mt (a. m. millió tonna) szén-dioxid kibocsátási értékkel. Kontinensenként nézve a következő sorrend állítható fel éves szén-dioxid kibocsátási szinten: 1. Ázsia és Óceánia (13264 Mt) 2. Észak-Amerika (6411 Mt) 3. Európa (4310 Mt) 4. Eurázsia (2358 Mt) 5. Közel-Kelet (1714 Mt) 6. Közép- és Dél-Amerika (1220 Mt) 7. Afrika (1122 Mt) [11] Mind a jégfuratok, mind a műszeres mérések azt mutatták, hogy a metán mennyisége is megduplázódott a légkörben az ipari forradalom óta (9. ábra). 9. ábra Szén-dioxid, metán, dinitrogén-oxid, CFC kibocsátási görbék [12] A globális felmelegedési potenciál (GWP, Global Warming Potential) gázok üvegházhatásának számszerűsítésére szolgál. Minden üvegházgáznak létezik GWP értéke, amelyet arra használnak, hogy összehasonlítsák a különböző üvegházgázok légkör felmelegítési képességét. Azonos tömegű szén-dioxidhoz képest állapítják meg a GWP értékét, meghatározott időintervallumra (ez általában 100 év) a 10. ábrán látható képlet segítségével. A szén-dioxid GWP-je definíció szerint egy. 9
10. ábra A globális felmelegedési potenciál számítási képlete [13] A következő táblázatban látható néhány üvegházhatású gáz GWP értéke és élettartama az IPCC számításai alapján [14]: Gáz Élettartam (évek) GWP (idő horizont) 20 év 100 év 500 év Metán 12 62 23 7 Dinitrogén-oxid 114 275 296 156 HFC-134a 13,8 3300 1300 400 HFC-23 260 9400 12000 10000 Kén-hexafluorid 3200 15100 22200 32400 A 11. ábra adatai alapján elmondható, hogy a dinitrogén-oxid hőelnyelő képessége 310-szer nagyobb, mint a szén-dioxidé és több, mint 100 év a légköri élettartama. Jóllehet a széndioxid okozza a legnagyobb gondot az üvegházhatású gázok közül, mégis ha ilyen ütemben gyorsul a kibocsátott metán mennyisége, akkor a szén-dioxidhoz képest túlsúlyba kerülhet. 11. ábra Fő üvegházhatású gázok GWP értékei [15] 10
Az Éghajlatváltozási Kormányközi Testület (IPCC, Intergovernmental Panel on Climate Change) 1988-ban alakult a szervezet. Célja, hogy megvizsgálja és összefoglalja az emberi tevékenység által kiváltott klímaváltozással kapcsolatos kutatási eredményeket. Saját kutatást nem végez, hanem referált tudományos publikációkat dolgoz fel, és ezek tartalmát jelentéseiben foglalja össze. Az IPCC munkáját érintő fontosabb dátumok: 1985. I. Éghajlati Világkonferencia: első klímaváltozásokkal kapcsolatos nemzetközi tárgyalások 1988. A kormányok megfogalmazzák, hogy csökkenteni akarják a légkörbe jutó üvegháztartású gázok mennyiségét: ENSZ Környezetvédelmi Programja (UNEP) IPCC megalakulása 1990. II. Éghajlati Világkonferencia: IPCC első jelentés (First Assessment Report) 1996. IPCC második helyzetértékelő jelentés (Second Assessment Report) 2000. Speciális jelentés a kibocsátási forgatókönyvekről (SRES, Special Report on Emissions Scenarios) 2001. IPCC harmadik helyzetértékelő jelentés (TAR, Third Assessment Report) 2007. IPCC negyedik helyzetértékelő jelentés (AR4, Fourth Assessment Report) 2007. október 12.: a szervezet Rajendra Pachauri elnökségével és Al Gore amerikai politikus megosztott Nobel-békedíjat kapott. A díjazottak között voltak azok a magyar tudósok is, akik az elmúlt évtizedben intenzíven részt vettek az IPCC munkájában. 2008. Az IPCC elkezdte az ötödik helyzetértékelő jelentés (AR5, Fifth Assessment Report) előkészítését, 2009-ben körvonalazták a három munkacsoport feladatát és időbeosztását. Az IPCC-ben három munkacsoport van. Az I. munkacsoport (WGI, Working Group I) a fizikai tudományos alap nevet viseli. 2007 márciusában publikálták a WGI teljes jelentését, és utoljára 2007 szeptemberében frissítették. Ennek egy fejezete az Összefoglaló szabályalkotók számára (SPM, Summary for Policymakers), ezt 2007 februárjában adták ki. Ehhez 676 szerző (152 vezető szerző, 26 olvasószerkesztő, 498 társzerző) járult hozzá 40 országból, és 625 szakértő nézte át a dokumentumot. Mielőtt elfogadták volna az összefoglalót sorról sorra 113 kormány képviselője nézte át a WGI 10. ülésén 2007 januárjában és februárjában. 11
Többek között a jelenlegi tudományos álláspontot összegzi a mostanában megfigyelt klímaváltozásról, a természetes és emberi klímaváltozást okozó hatásokról, valamint a jövőbeli klímaváltozásra, így pl. a globális felmelegedésre vonatkozóan mutat be projekciókat. A 12. ábra az IPCC 2007-es negyedik helyzetértékelő jelentésből az I. munkacsoport által készített globális felmelegedési értéket mutatja 1900 2000 között, illetve 2000 után 100 évre előrevetítve a földfelszín várható átlagos felmelegedést (+/- 1%-os szórással). A narancssárga vonal mentén alakulna a hőmérséklet, ha tartanánk a 2000-es kibocsátási értékeket. A B1, A1T, B2, A1B, A2, A1FI különböző forgatókönyveket jelent. 12. ábra Globális átlagos felszíni felmelegedés IPPC, AR4, WGI, 2007. [16] A 13. és 14. ábrán az átlagos globális hőmérséklet alakulásátt láthatjuk. A 13. ábrán a bal oldali tengely mutatja a globális hőmérsékleti eltérést ( C) az 1961 1990 közötti átlaghoz képest, a jobb oldali tengelyen pedig a becsült tényleges hőmérséklet ( C) található. Különböző színű lineáris vonalak jelzik a vizsgált időszakokat. Az elmúlt 25 év (sárga), 50 év (narancssárga), 100 év (lila) és 150 év (piros) megfelel a 1981 2005, 1956 2005, 1906 2005, 1856 2005 közötti időintervallumnak. A pontokra (éves átlagos értékek) illesztett egyenesek meredeksége a globális felmelegedés gyorsaságával vannak összefüggésben, tehát minél meredekebb egy egyenes annál gyorsabb a felmelegedés mértéke. 12
13. ábra Éves átlagos globális hőmérséklet alakulása IPPC, AR4, WGI, 2007. [17] 14. ábra A Föld átlagos hőmérséklet emelkedése [18] Az IPCC negyedik jelentése azt is kimondja, hogy a világ számos régiójában (Észak- és Dél- Amerika, Európa, Dél-Afrika, Észak-és Kelet-Ázsia, Ausztrália) a közelmúltban lehetővé vált vizsgálni a hosszú távú változásokat a napi hőmérsékleti szélsőségekben. 1950 óta a feljegyzések azt mutatják, hogy csökkent a nagyon hideg nappalok és éjszakák száma, illetve nőtt a rendkívül meleg napok és meleg éjszakák száma. 13
Az üvegházhatás lehetséges következményei Az üvegházhatás globális klímaváltozáshoz vezethet. Amint az előbb láthattuk számítógépes szimulációs programokkal próbálják a kutatók előrevetíteni a hőmérséklet emelkedésének hatásait a Földön. A nagy változásokat nagy bizonyossággal meg lehet jósolni, bár sok tényező változhat még. Ilyenek a népességnövekedés az iparosodás mértéke, valamint az áttérés a megújuló energiaforrásokra. Az egyik nagy hatása lehet a klímaváltozásnak a tengerszint megemelkedése. Ennek változása világszerte kritikus helyzetbe fogja hozni a tengerparti városokat. Ma a világ populációjának több mint fele lakik tengerparti városokban. Az Amerikai Egyesült Államokban a populációnak több mint 50 %-a az óceán parti sávjában él. A becsült 2 C-os globális hőmérséklet növekedéshez tartozó látszólag kis tengerszint növekedés elárasztaná a part menti területeket, az alacsony fekvésű mezőket, legelőket és városokat. A tengerszint emelkedés a viharok károkozását is megnövelné. A hurrikánok által korbácsolt hullámok ugyanis beljebb söpörnének a szárazföldön mint ma, több várost és otthont károsítva. Nagyon sok ember kellene elköltözzön mai otthonából, és a városoknak falakat kellene emelniük a víz visszaszorítására, vagy pedig fokozatosan magasabban fekvő területekre kellene húzódniuk. A globális klímaváltozás következménye lehet a biodiverzitás (a. m. biológiai sokféleség) csökkenése is. Az éghajlati körülmények megváltozása és a csökkenő szárazföldi terület az állat- és növényállomány csökkenését fogja okozni. Az emlősök közel fele pusztulna el egy 3 C-os globális hőmérséklet emelkedés folyamán. Azonban ilyen mértékű globális felmelegedést bizonyos fajok károsodás nélkül átvészelnének, mint például a fertőző betegségek kórokozói. A Föld hőmérsékletének emelkedése az esőzések eloszlására is hatással van. Megnöveli a csapadék mennyiségét egyes helyeken, és lecsökkenti másokon. Bizonyos területek szárazsága és mások túlzott nedvessége alapvetően befolyásolná az élelmiszer termelést. [19] Fontos belátni, hogy a klímaváltozás ellen csak akkor lehet bármit is tenni, ha az ténylegesen az emberi tevékenység eredménye. A Föld légkörében a vízgőz a legfontosabb üvegházgáz, amelynek mennyisége, így az összes energiaelnyelő hatása (0,07 watt/négyzetméter) nagyságrendekkel nagyobb, mint a szén-dioxidé. 14
Klímaegyezmény A globális felmelegedés ellen világméretű összefogások, konferenciák és egyezmények formájában próbálnak tenni a glóbusz emberei. Az Egyesült Nemzetek Szervezete (ENSZ) egy nemzetközi szervezet, amely az államok közti együttműködést hivatott elősegíteni a nemzetközi jog és biztonság, a gazdasági fejlődés, a szociális ügyek és az emberi jogok terén, valamint a béke elérésében. Az ENSZ 1945-ben alapult, jelenleg 193 tagállama van, amelyhez tulajdonképpen a Föld összes nagyobb országa csatlakozott. Az ENSZ Környezetvédelmi Programja (UNEP, United Nations Environment Programme) 1972- ben alakult azzal a céllal, hogy figyelje és koordinálja a környezet állapotát és az azokat érintő tevékenységeket, továbbá előmozdítsa a nemzetközi környezetvédelmi együttműködéseket. A következő dátumok és események összefoglalják a meghatározó interkontinentális környezetvédelmi találkozókat és egyezményeket. 1972. Stockholm ENSZ I. Környezetvédelmi Világértekezlet Stratégia I.: 0 növekedés 113 ország képviselői vettek részt a találkozón, elsősorban a környezet szennyeződésének és pusztulásának okait igyekeztek feltárni. Éles ellentét alakult ki a fejlett és az ún. fejlődő országok között. A fejlett országok a környezeti problémák gyökereit a társadalmi-gazdasági viszonyoktól függetleneknek igyekeztek beállítani, míg a fejlődő országok a környezeti gondokat a szegénységre és az egyenlőtlen gazdasági erőviszonyokra vezették vissza. A világértekezlet eredményeképpen a környezetvédelem nemzetközi és nemzeti intézményrendszerei dinamikus fejlődésnek indultak; kormányzati és nem kormányzati szervezetek alakultak. 1976-ban Magyarországon megszületett az első környezetvédelmi törvény. Létrejött és azóta is működik az ENSZ Környezetvédelmi Programja (UNEP), amely számos nemzetközi környezetvédelmi egyezmény kezdeményezője és előkészítője volt. Kidolgoztak egy akciótervet a környezetszennyezés elleni nemzetközi együttműködésről. 15
1973. Washington Egyezmény a veszélyeztetett vadon élő állat- és növényfajok nemzetközi kereskedelméről Az egyezmény alapvető célkitűzése a kereskedelem által veszélyeztetett fajok élőhelyeiken történő megőrzése. 1975. Helsinki Európai Biztonsági és Együttműködési Értekezlet A környezetbiztonság megfogalmazása. 1979. Genf Első összeurópai környezetvédelmi egyezmény Megszületik az első levegő keretegyezmény. 1979. Bonn Egyezmény a vándorló vadon élő állatfajok védelméről 1985. Helsinki 1994. Oslo Kén-dioxid jegyzőkönyv I-II. Az 1980-as kibocsátást 1993-ig 30%-al kell mérsékelni. 1985. Bécs Egyezmény az ózonréteg védelméről Konferencia az ózonréteget károsító anyagokról. Az egyezmény jegyzőkönyve a konkrét vállalásokkal 1987. Montreal-ban jött létre. A montreali jegyzőkönyv tartalmazza a klórozott-fluorozott szénhidrogének (CFC) termelési szintjének befagyasztását, illetve azok csökkentését. A montreali jegyzőkönyv kiegészítései (a 20. század végére 50 %-kal kell csökkenteni a CFC-ket): 1990. London 1992. Koppenhága 1997. Montreal 1986. Harare Környezetvédelmi- és fejlesztési konferencia Gro Harlem Brundtland norvég miniszterelnöknő felhívta a figyelmet, hogy a fejlesztési politikán változtatni kell, mert az ártalmas a környezetre. 1987. Brundtland jelentés (ENSZ Bizottság) Stratégia II.: Harmonikus növekedés A zárójelentés címe: Közös jövőnk. 16
1988. Szófia Nitrogén-oxidok jegyzőkönyv 1994-ig a kibocsátás nem haladhatja meg az 1987-es szintet. 1991. Genf Jegyzőkönyv az illékony szerves vegyületek kibocsátásának és azok országhatárokon való átáramoltatásának korlátozásáról 1992. Rio de Janeiro ENSZ II. Környezetvédelmi Világértekezlet Környezet- és Fejlődés Konferencia (Föld-csúcs) Stratégia III.: Fenntartható fejlődés 154 ország vett részt, Magyarország is. A környezeti kérdések mellett a fejlődés kérdése is felmerült. Megfogalmazódik a fenntartható fejlődés. A Föld-csúcs eredményeképpen megszületett a Riói Nyilatkozat, amely 27 általános érvényű elvet tartalmaz, és hosszú távon meghatározza a gazdasági fejlődés környezetkímélő irányait. A konferencia fő dokumentuma az Agenda 21 ( Feladatok a 21. századra ), amely négy részből áll, de vannak nyitottan hagyott kérdések, mint például: háború, fegyverkezés, multicégek, menekültek helyzete és megoldása. A feladatok végrehajtásának koordinálására és bizonyos értelemben felügyeletére az ENSZ létrehozta a Fenntartható Fejlődés Bizottságot. Aláírásra megnyitottak két Nemzetközi egyezményt: 1. Éghajlat változási keretegyezmény 2. Biodiverzitás-egyezmény 1997. Kioto ENSZ Környezetvédelmi Konferencia A kiotoi jegyzőkönyv valójában csak 2005 februárjában lépett érvénybe. A jegyzőkönyv tartalmazza az üvegházhatású gázok kibocsátásának csökkentését: A jegyzőkönyvet aláíró országoknak 2008 2012 között 5,2 %-kal kell csökkenteni a 6 üvegházhatású gáz kibocsátását az 1990. évihez képest. A Kiotoi Klíma Egyezményt egyedül USA és Ausztrália nem írta alá. Magyarország 6%-os csökkentést vállalt az 1985 1987-es időszak átlagos kibocsátásához képest. A jegyzőkönyvet Magyarországon az 2007. évi IV. törvény hirdette ki, amelynek címe: az ENSZ Éghajlat-változási Keretegyezményben Részes 17
Felek Konferenciájának 1997. évi harmadik ülésszakán elfogadott Kiotói Jegyzőkönyv kihirdetéséről. Magyarország a kiotoi vállalásokat teljesítette (15. ábra). 15. ábra Magyarország kiotói vállalásának teljesítése [20] 1997 2003. Magyarország Nemzeti Környezetvédelmi Program I. 2000. Hága Klímakonferencia A globális éghajlatváltozásban döntő szerepe van az emberiségnek, és a felmelegedés mértéke 1,5 6 C-os lesz az új évezred első századában, amennyiben nem csökkentjük az üvegházgázok kibocsátását. 2000. Montreal Jegyzőkönyv a biológiai biztonságról Génmanipulált szervezetek kérdésének megtárgyalása. 2001. Stockholm A szerves szennyező vegyületekről ( POP, Persistent Organic Pollutant) szóló gyártási és alkalmazási korlátozás: DDT, PCB, PAH, dioxin. 2001. Bonn A fajok sokféleségéről rendezett konferencia 18
Egyezmény a növények és állatok genetikai információinak hasznosításáról. Erdősítési program. 2002. Johannesburg ENSZ III. Környezetvédelmi Világértekezlet Fenntartható Fejlődés Világtalálkozó 200 ország vett részt rajta, így minden idők legnagyobb méretű konferenciája. Óriási vitákat és kevés eredményt hozott. A társadalmi fejlődéssel és feszültségekkel kapcsolatos teendőket a környezetvédelemmel együtt tárgyalták. A résztvevők megállapították, hogy az 1992-es riói csúcson elhatározott feladatok túlnyomó részét nem teljesítették, így a földi környezet állapota tovább romlott. Újrafogalmazták és bővítették a tíz évvel korábbi vállalásokat. A záródokumentumban a vállalások az általánosság szintjén mozognak, kevés konkrét feladatot, határidőt tartalmaznak. 3 fő dokumentum: Politikai Nyilatkozat Megvalósítási Terv (hasonló az Agenda 21-hez) Partnerségek (társasági-gazdasági szervezetek együttműködése) A legfontosabb határozatok: ivóvíz megoldása 2015, mivel 2 milliárd ember nem jut tiszta vízhez a Földön biodiverzitás csökkenés megállítása halállomány helyreállítása emberi egészségre és környezetre ártalmas anyagok csökkentése óceánok védelme Kiotói egyezmény aláírására ösztönző tevékenység megújuló energiaforrások alkalmazásának előtérbe kerülése figyelemfelhívás a nemzeti fenntartható fejlődés kidolgozására 2012. június Rio de Janeiro várható ENSZ Klímakonferencia 19
Szén-dioxid csökkentés és kereskedelem Szén-dioxid csökkentés Mai tudásunk szerint a szén-dioxid egyre növekvő mennyisége miatt légkörünk átlag hőmérséklete folyamatosan növekszik, ezért döntő feladat e tendencia megváltoztatása. Fenntartható megoldásnak az okok megszüntetése tekinthető. Tehát mindent összevetve a népességszabályozás, a veszélyes anyagok (szén-dioxid, flórozott-klózott szénhidrogének, dinitrogén-oxid, metán) emissziójának csökkentése illetve beszüntetése, valamint az újrahasznosítás és a megújuló energiaforrások használata. A népességszabályozás ugyanis hosszú távon a fosszilis energiahordozók szükségletének csökkenéséhez, és ezáltal az üvegházhatású gázok emissziójának csökkenéséhez vezet. Ugyanígy az erdőirtás csökkenéséhez, ezáltal az erdők (elsősorban a trópusi erdők) megőrzéséhez vezet, amelyek szén-dioxid megkötő képessége a globális felmelegedés szempontjából alapvető fontosságú. Az újrahasznosítás és a hatékonyabb energiahasználat, valamint a megújuló energiaforrások használata pedig csökkenti a kibocsátott üvegházgázokat. Köztudott, hogy az emberiség az ipari forradalom óta egyre növekvő mennyiségben használ fosszilis tüzelőanyagokat, amelyek elégetésével nagy mennyiségű szén-dioxid került, kerül a légkörbe. A szén-dioxid kibocsátásának globális csökkentésére elvileg két fő lehetőség kínálkozik. Az egyik a fosszilis energiahordozók kiváltása olyan energiahordozókkal, amelyek nem juttatnak szén-dioxidot a légkörbe (például megújuló energiaforrásokkal, hidrogénnel, nukleáris vagy geotermikus energiával); a másik lehetőség pedig az energiafelhasználás hatékonyságának növelése, elsősorban a közlekedésben és az épületenergetikában (mivel a fosszilis eredetű energiahordozók elégetésével járó energiaátalakítás igen rossz hatásfokú). Ez mind azt jelenti, hogy a belátható jövőben át kell alakítani a jelenlegi, fosszilis energiahordozókon alapuló energiaszerkezetünket. Új, az energiát hatékonyabban felhasználó, átalakító berendezéseket kell alkalmazni, amelyek kifejlesztése komoly tudományos és technikai kihívás, és több évtizedet is igénybe vehet. Így a fosszilis energiahordozók egy ideig még nélkülözhetetlenek maradnak. 20
Többen remélik, hogy a jövő energiaszükségletének kielégítésében nagy szerepe lesz a megújuló energiaforrásoknak (nap-, szél-, vízenergia). A biomasszát és a geotermikus energiát is a megújuló energiaforrások közé sorolják, azonban ha ezek kitermelési üteme meghaladja a keletkezésüket, akkor az a kimerülésükhöz vezethet. A megújuló energiaforrások nagyobb mértékű felhasználását elsősorban az akadályozza, hogy önmagukban általában csak az esetek kisebbik részében versenyképesek ezért elterjedésükhöz rendszerint valamilyen támogatás szükséges. A megújuló energiaforrások viszonylagos gazdaságtalanságát a hagyományos energiahordozókhoz képest egyrészt az okozza, hogy nem koncentráltak, vagyis fajlagosan nagyon kicsi a teljesítménysűrűségük. Ez azt jelenti, hogy ha nagy mennyiséget szeretnénk hasznosítani belőlük, akkor az csak viszonylag nagyméretű berendezésekkel valósítható meg, ami nagy beruházási költségekkel jár, továbbá a létesítmények a nagy méretek miatt a szűkebb környezetükre is befolyással lesznek. Ezért annak ellenére, hogy a megújuló energiaforrások elméletben viszonylag nagy lehetséges energiamennyiséget képviselnek a gyakorlatban egyelőre gazdaságosan csak nagyon kis hányaduk nyerhető ki. A megújuló energiaforrások versenyképességét az sem növeli, hogy rendelkezésre állásuk (elsősorban a nap- és szélenergiáé) időszakos; vagyis kihasználhatóságuk napszak-, évszak- és időjárásfüggő, ezért a biztonságos energiaellátás érdekében feltétlenül szükség lenne nagy hagyományos (fosszilis vagy nukleáris) erőművi kapacitások fenntartására. Az is gond a megújuló energiaforrásokkal kapcsolatban, hogy az általuk termelt villamos energia rendszerint nem tárolható hatékonyan. Egyesek szerint a hidrogén idővel, mint energiahordozó, felválthatja a fosszilis tüzelőanyagokat (Hidrogéngazdság, Bautrend 2009. június július). A hidrogén a világegyetem leggyakoribb eleme. A Földön csak vegyületeiben fordul elő (például víz, szénhidrogének), ezért csak másodlagos energiaforrásként jöhet számításba, vagyis a vegyületeiből kell előállítani. Égése során víz keletkezik, ezért nem környezetszennyező. Ahhoz azonban, hogy a hidrogén civilizációnk elsődleges energiaforrásává váljon, meg kell oldani a hatékony és olcsó előállítását, szállítását, tárolását és eltüzelését. Jelenlegi tudásunk szerint a hidrogént energetikai célokra leghatékonyabban megújuló energiaforrások által termelt villamos áram segítségével lehetne előállítani. Nem megoldott azonban még a hidrogén hatékony tárolása a kisebb méretű gépjárművekben. 21
Léteznek viszont hidrogén tüzelőanyag-cellával hajtott kísérleti buszok. Napjainkban a hidrogénnel kapcsolatos kutatások fókuszában a hidrogént villamos energiává és hővé alakító tüzelőanyag-cellák állnak. Ezek igen jó hatásfokúak, ám a mindennapokban az áruk és méretük miatt még sajnos nem versenyképesek a belső égésű motorokkal szemben. Hosszabb távon azonban kiválthatják azokat, és talán még az épületek fűtőberendezéseit is. A közeljövőben a nukleáris energia térhódításával kell számolni. Az 1980-as és 1990- es évek atomerőmű ellenessége után napjainkra az ipari országok vezetői rájöttek, hogy a nukleáris energia alkalmazása nem ízlés kérdése, hanem szükségszerűség. Ezt mutatja az atomerőművek üzemidejének meghosszabbítása is. A nukleáris energia fő előnye a hagyományos energiaforrásokkal szemben, hogy nagyságrendekkel nagyobb az energiasűrűsége, ami az emberiség növekvő energiaigényével együtt nagyobb arányú felhasználását indokolja még annak hátrányai ellenére is. A közelmúltban intenzív kutatások indultak meg a szabályozott atommagfúzión alapuló ipari energiatermelés létrehozására. A kutatások még a kezdeteknél tartanak, így kézzelfogható eredményeket az optimista becslések szerint is több évtized múlva eredményeznek; bár azzal kecsegtetnek, hogy megoldják az emberiség energiaproblémáit. Egyedi felhasználói szinten nagy szén-dioxid kibocsátást jelent a közlekedés és az épületek fűtése. Jelenleg a kőolajból előállított motorhajtóanyagoknak nincs versenytársa. Előnyeik, hogy könnyen tárolhatók és szállíthatók, ugyanakkor egységnyi térfogatuk viszonylag nagy energiát képvisel, és az áruk bár folyamatosan emelkedik még mindig viszonylag alacsony (már ahhoz képest, hogy ha más módon kellene pótolni azokat). Ezek következtében jelenleg még mindig nélkülözhetetlen üzemanyagai a közlekedésnek és a legtöbb mobil munkagépnek, amelyeknek ezáltal a hajtásláncát is meghatározzák. A széndioxid-kibocsátás nélküli gépjárművekre a megoldást valószínűleg a hidrogén tüzelőanyagcella jelentheti néhány évtizeden belül. A főleg hűvös égöv alatti ipari országokban nagy szén-dioxid kibocsátásért felelősek az épületek. Elsősorban a fűtésük, de az utóbbi időben a hűtésük miatt is, a globális felmelegedés következményeként. Hosszú távon jövője feltétlenül a kis energiafelhasználású épületeknek lesz, amit elsősorban igen jó hőszigeteléssel és alternatív fűtési módokkal (például hőszivattyú, napkollektor) lehet elérni. 22