Muzsnay Cs. Tűzhányók, erőművek és vegyi üzemek, illetve atombomba robbantások által kiváltott éghajlatváltozások közötti formai és lényegi egyezésekről Muzsnay Csaba Babeş-Bolyai Tudományegyetem, Kémia Kar, Kolozsvár-Cluj-Napoca, 400275 Str. Horea Nr. 56-58/4, cmuzsnay2000@yahoo.com, cmuzsnay@chem.ubbcluj.ro. Kivonat Az emberi tevékenységekhez kapcsolható üzemek és telepek (EMTEVÜZ) működésének alaprendszere nagyon hasonlít a vulkánkitörésekéhez, és a globális lehűlések (kísérleti atomrobbantások), valamint a globális felmelegedések (GFM) pontosabb értelmezését teszik lehetővé. Az erőművek energiatermelése több szakaszra bontható, összetett folyamat. Mindhárom fosszilis tüzelőanyag 6 féle energiát szabadít fel, melyeknek csak egyike és lehet a legjelentéktelenebbje a CO 2 biztosította sugárzási energia. A széleskörű felhasználásnak örvendő és óriási számú (74308) EMTEVÜZ-ek, az elenyésző számú (60) nem túl nagy teljesítményű vulkán mellett, nagyon nagymértékben járul hozzá a GFM-hez. A disszipálódó energia egy részének hőszivattyúzás révén történő visszanyerhetőségével csökkenthető a GFM üteme és a felhasznált fosszilis tüzelőanyagok mennyisége. Kulcsszavak: atomkísérletek, emberi működtetésű üzemek és telepek, vulkáni működések, GFM. A globális felmelegedés alapvetően az emberiség által generált energetikai probléma. A Nap- Föld rendszer által szolgáltatott energiaözön valamint az emberiség által termelt és felhasznált óriási energia mennyiség tükrözi a földi energetikai rendszer rendkívüli bonyolultságát. A tudomány és technika eredményeként működtetett erőművek, vegyi és más jellegű ipari, bánya, állattenyésztési vagy mezőgazdasági üzemek, közlekedési eszközök, kísérleti, robbantó és rakétakilövő telepek jelentős energia felhasználással, 17
Chimica Acta Scientiarum Transylvanica, 21 22/3, 2013 2014. kibocsátással, disszipációval és nyilván éghajlatváltozással hozhatók kapcsolatba. A globális éghajlatváltozásokat, az emberi hozzájárulástól függetlenül, a rendkívül sokféle és állandóan észlelhető vulkáni tevékenységek is többé-kevésbé befolyásolják. A vulkánok energiája, melynek legjelentősebb összetevője az E t termális energia a körülmények bonyolultsága miatt csak nagy körültekintéssel adható meg pontosan. A magmakamrában felszabaduló gázok dekompressziós energiája a vulkáni energiának jelentős forrását képezheti. A nagy robbanásos kitörések során a gázok (vízgőz, CO 2 és SO 2, valamint H 2 S, HCl, H 2 F 2, H 2, CO, X 2, CH 4 ) és vulkáni hamu keveréke 20 30 km magasságba, a sztratoszférába is feljuthat, ahol a kén-dioxid kénsavvá és kénes aeroszolokká alakul át. Számos nagyobb vulkáni kitörés során megfigyelték, hogy a légkör átlagos hőmérséklete átmenetileg lecsökken, E t nagyon nagy értéke dacára, főleg az aeroszolok nagy töménysége és a sztratoszféra hőmérséklet-inverziója miatt. Gyengébb vulkáni tevékenységek esetén az aeroszolok kisebb szerepet játszanak és a sztratoszféra sem sérül, a viszonylag kisebb E t a környezetet melegíti. A nagy mennyiségű vízgőz, a forró kőzetek és láva eddig figyelembe nem vett hőenergia forrást képviselnek. A kutatások kiderítették, hogy a vulkánkitörés valamint láva energiaszóró és hősugárzó jellegét a kémiai összetétel, hőmérséklet, illóanyag és energiatartalom illetve viszkozitás határozza meg. Az EMTEVÜZ működésének feltételrendszere nagyon hasonlít a vulkánkitörésekéhez, és a globális éghajlatváltozások, főleg GFM-ek pontosabb értelmezését teszik lehetővé. Az emberi eredetű vulkánszerű működések a természetes vulkánoknál két-három nagyságrenddel nagyobb számban átlagosan megszakítás nélkül termelik és fogyasszák az energiát. Az emberek és tenyésztett állatok milliárdjai felfoghatók mikro-vulkánszerű lényekként is. Mindezek az emberi tevékenységek GFM-hez vezetnek. A kísérleti atomrobbantások egy része a nagyobb vulkáni kitörésekhez hasonlítható ezért globális lehűlést váltottak ki [1]. A GFM számszerű értékelésének, mint alapvetően energetikai problémának, számtalan nehézsége adódik, elsősorban bonyolultsága, és más szakterületekkel való kapcsolata/érintkezése miatt. A továbbiakban a vulkanológia terén kiderített valamint, az emberi tevékenységekből eredeztethető éghajlat változások tanulságainak összehangolására történnek próbálkozások. A vulkanológia energetikai lehetőségei az EMTEVÜZ emberi sajátságaival vethetők össze, az EMTEVÜZ-ek közé tartoznak többek kö- 18
Muzsnay Cs. zött az erőművek, vegyi és ellátó üzemek, közlekedési eszközök, robbanószerkezetek és bombák. A Föld vulkánossága A vulkáni tevékenység Földünknek múltját erőteljesen, de jelenét és jövőjét is bizonyos mértékben befolyásolja. Jelenlegi ismereteink szerint Földünkön mintegy 700 aktiválódásra kész vulkán található. A pillanatnyilag működő illetve kitörésre kész vulkánok száma 20 körül van és évente 60 kitöréssel lehet számolni, első közelítésben hetente egy esetleg két tűzhányó kezd működni (vagy egy régi újraéled). A vulkánok zöme napok, hetek alatt beszüntetik működésüket (1. ábra). Kis részük hónapokig, esetleg évekig aktív [2]. A vulkáni működés (adott helyen általában) csak korlátozott időtartamú, mivel a földkéreg alatti helyi, viszonylag kis mennyiségű, magma tartalékból táplálkozik. Az utolsó két évezred jelentős, feltűnést keltő vulkánkitöréseiről a 2. ábra tudósít. Az adatok megbízhatósága változó és hiányosak is lehetnek [2, 3]. A múltra való visszavetítésük csak bizonytalanul tehető meg, mivel észlelésük és regisztrálásuk nagymértékben erősségüktől függött és a szerencsén is múlott. A jövőt illetően a megfigyelési módszerek, finomodásával több gyengébb/kisebb erejű kitörés észlelésére és működésének követésére 1. ábra: A vulkáni kitörések időtartama. Fig. 1. The duration of volcanic eruptions. 19
Chimica Acta Scientiarum Transylvanica, 21 22/3, 2013 2014. adódhat lehetőség, tehát a számok enyhe növekedésével lehet számolni. A vulkán megjelenési helye nem véletlenszerű, hanem azt a földkéreg különleges szerkezete szabja meg, többsége földrajzilag jellegzetes vonalak mentén helyezkedik el, és öt vulkáni övezetet alkotnak: kelet-ázsiai-, amerikai-, eurázsiai-, atlanti- és kelet-afrikai [3, 4, 5]. A 20. század kutatásai kiderítették, hogy a földkéreg valójában egy lassú mozgásban lévő inhomogén és felaprózottsága révén instabil szerkezet. Wegener vizsgálatai képezték ezen a téren a kiindulópontot. A hét nagy (kéreg)lemezen kívül a földkéreg több kisebből is áll (L.1. táblázat), amelyek időben egymáshoz képest elmozdulnak a földköpenybeli konvekciós áramok miatt. A távolodó lemezek divergens szegélyei, az egymás alá bukó konvergens lemezszegélyek és az egymás mellett elcsúszó transzform vetős lemezszegélyek, képezik az aktív geológiai jelenségek (a földrengések, a hegységképződés, a vulkáni tevékenység, illetve az óceáni árkok kialakulása) alapját. A világ aktív vulkánjainak többsége lemezszegélyeknél helyezkedik el (3. ábra), példa erre a csendes-óceáni lemez tűzgyűrűje. Az átlagosan 100 km vastag és sűrűbb litoszféra hat nagy lemezének mindegyike egy-egy kontinenst hordoz, a hetedik egy hatalmas óceánt [4, 9]. A kéreglemezek 2. ábra: Jelentős vulkánkitörések az elmúlt 2000 évben [2, 4]. Fig. 2. Significant volcanic eruptions in the last 2000 years [2, 4]. 20
Muzsnay Cs. 3. ábra: Az aktív vulkánok és a földrajzilag jellegzetes vonalak elhelyezkedése. Fig. 3. Localization of the active volcanoes and the geographically distinctive lines (Forrás: http://3.bp.blogspot.com) 1. táblázat: A Föld nagy és kisebb méretű lemezei. Table 1. The Earth s large and small plates. Nagy lemezek Néhány kisebb lemez 1 Afrikai-lemez Arábiai-lemez 2 Antarktiszi-lemez Fülöp-szigeteki-lemez 3 Ausztrál indiai-lemez Hellén török lemez 4 Dél-amerikai-lemez Iráni-lemez 5 Eurázsiai-lemez Juan de Fuca-lemez (Oregontól nyugatra) 6 Észak-amerikai-lemez Karibi-lemez 7 Csendes-óceáni-lemez Kókusz-szigeteki-lemez Nazca-lemez Scotia-lemez 21
Chimica Acta Scientiarum Transylvanica, 21 22/3, 2013 2014. az óceáni litoszféra alatt elhelyezkedő asztenoszférán mozoghatnak. Az 1. táblázat a fő kéreglemezeket sorolja fel. 1973-ban Walker osztályozta a vulkáni kitöréseket és az ezek során kialakuló vulkáni formákat [6]. Walker (4. ábra) féle vulkánkitörési típusok és vulkánformák közül megemlíthetők a következők: Hawaii-, Stromboli-, Pliniusi-, Vulcanoi-, Surtsey (Stromboli), Ultra-Surtsey- és Taal-típusú kitörések (4. ábra). Régen, több mint 6000 évvel ezelőtt, gyakoribbak voltak a szupervulkánok is, de 1816-ban is működött még a Tambora szupervulkán. Vulkáni kitöréseket lefolyásuk alapján első sorban szelíd, lávaöntőnek (effuzívnak) vagy heves robbanásosnak (explozívnak) tekintik. A vulkánok energiája, a körülmények bonyolultsága miatt, nehezen adható meg pontosan. A feladat több paraméter együttes felhasználásával oldható meg. Nagyon gyakran három különböző indexet/mennyiséget használnak a kitörések méretének jellemzésére (2. táblázat): 1) a vulkáni robbanási Index (Volcanic Explosivity Index, VEI), 4. ábra: Walker-féle vulkánkitörési típusok [2, 18]. Fig.4. Walker s types of volcanic eruptions [2, 18]. 22
Muzsnay Cs. 2) a por-fátyol index (Dust Veil Index, d.v.i.), mely a por és aeroszol kibocsátással kapcsolatos, 3) a jég-mag vulkáni index (Ice-Core Volcanic Index, IVI). A vulkánok energiája több paraméterrel is csak nehezen adható meg pontosan. Néhány lehetőség bemutatása: 1) Újabban megpróbálják az atomrobbantások során felszabadult energiákhoz hasonlítani. Így: a) az 1883 aug. 27-én kitört Krakatau a Hirosimában robbantott atombomba erejének 4-5 szeresével volt egyenlő; b) a St. Helens tűzhányó 1980-as kitörésekor 24 megatonnányi termálenergia szabadult fel, ebből 7 Mt a robbanáskor, a többi hősugárzással távozott. 2) Mindezek megadhatók nemzetközileg elfogadott egységekben is. Így: a) az 1883-ban kitört Krakataura megadják a 10 26 erg-et, mely 10 19 J-vel 2. táblázat: Az utóbbi idők jelentős vulkánkitörései. Table 2. The considerable volcanic eruptions in recent times. Vulkánok Év VEI d.v.i./emax IVI Lakagígar [Laki kráterek], Izland 1783 4 2300 0.19 Ismeretlen (El Chichón?) 1809 0.20 Tambora, Sumbawa, Indonézia 1815 7 3000 0.50 Cosiguina, Nicaragua 1835 5 4000 0.11 Askja, Izland 1875 5 1000 0.01 Krakatau, Indonézia 1883 6 1000 0.12 Okataina [Tarawera], North Island, NZ 1886 5 800 0.04 Santa Maria, Guatemala 1902 6 600 0.05 Ksudach, Kamcsatka, Oroszország 1907 5 500 0.02 Novarupta [Katmai], Alaszka, AEÁ 1912 6 500 0.15 Agung, Bali, Indonézia 1963 4 800 0.06 Mt. St. Helens, Washington, AEÁ 1980 5 500 0.00 El Chichón, Chiapas, Mexikó 1982 5 800 0.06 Mt. Pinatubo, Luzon, Fülöp-szigetek 1991 6 1000 23
Chimica Acta Scientiarum Transylvanica, 21 22/3, 2013 2014. egyenértékű, mivel 10 0 erg = 10-7 J; b) mivel 1 Mt = 4,18.10 15 J, a St. Helens tűzhányó 1980-as kitörésekor 10 17 J-nyi energia szabadult fel; c) Az Etna 1992-es utolsó nagyobb kitörése 12 GJ-nyi energiát képviselt. 3) A vulkáni energiának több összetevője van, közöttük a legjelentősebb az E t termális energia, melynek a láva adataira támaszkodó matematikai összefüggése: E t = ƍ V(Tα + β)j, ahol T a láva hőmérséklete, illetve V annak térfogata, a ƍ, α és β sűrűséget, fajhőt és látens hőt, míg J a hő munka-egyenértékét jelöli. A sokféle energia összetevők között szerepel a szilárd anyag mozgási, és a láva helyzeti energiája. Számos kimondottan vulkáni tevékenységre jellemző energiafolyamat is felsorolható: - tektonikai mozgások, kőzetrombolások, - erupciók kiváltotta földrengések, - ezzel kapcsolatos tsunámik, légköri mozgások, hullámok, kollapszus (kaldera összeomlás), a magma-kamrában felszabaduló gázok dekompresszióját előidéző energiák. Ezen dekompressziós energia a vulkáni energiának jelentős ha nem fő forrását képezheti. 4) A vulkáni energiák értékelésekor tekintettel kell lenni a vulkáni tevékenységet előidéző és kísérő folyamatok energiáira is. A vulkáni kitöré- 5. ábra: A vulkánkitörések napsugárzást csökkentő hatása: Agung (Bali Indonézia 1963), Fuego (Guatemala 1976), El Chichón (Ciapas, Mexikó 1982), Pinatubo (Luzon, Fülöp szigetek 1991) [1- Alan Robock]. Fig. 5. The solar radiation lowering effect of the volcano eruption: Agung (Bali, Indonesia 1963), Fuego (Guatemala 1976), El Chichón (Chiapas, Mexico 1982), Pinatubo (Luzon, Philippines 1992) [1- Alan Robock]. 24
Muzsnay Cs. sek energiája alapján, a Richter-féle földrengési magnitúdóhoz hasonlóan megadható az erupciós magnitúdó (EM) melynek értékeire a kitörés során kiszórt anyag mennyiségéből lehet következtetni tekintettel a megfelelő E t értékekre is. Mindezek alapján 10 intenzitás-osztályt Tsuya intenzitást alakítottak ki. Táblázatos összeállítás teszi lehetővé a különböző erősségű és energiájú kitörések sorrendjének kijelölését [8]. A Tsuya intenzitás értéke, de az EM is elsősorban a J-ban, vagy erg-ben kifejezett E t től és a km 3 -ben megadott M-től (kiszórt anyagmennyiségtől) függ. Ezek maximális értékei: ~ 10 27 J, illetve 100 km 3. A vulkáni kitörések során felszabaduló gázok egyeznek az erőművek kibocsátásaival. A gázok töménysége vulkánonként rendkívül változó. A legjelentősebb vulkáni gáztermékek a vízgőz (~ 80 %), a szén-dioxid (~ 10%) és kén-dioxid (~ 5 %). Más, kisebb mennyiségben előforduló gázok a kénhidrogén, hidrogén-klorid és hidrogén-fluorid, valamint a hidrogén, szén-monoxid, halogének, több szénatomot tartalmazó szerves összetevők és közöttük a rendkívül illékony metán-származékok (<1 %). A vulkánok között sokkal nagyobb arányban fordulnak elő azok, amelyek felmelegedést (jelenleg GF-t) okoznak s csak a 4-nél nagyobb VEI értékkel bírók okozhatnak esetleg lehűlést (5. ábra). A múlt század számos nagyobb kitörése során megfigyelték, hogy a kitörések után a Föld légkörének átlagos hőmérséklete lecsökkent. Ezen kitörések során a sztratoszférában 20 km-nél nagyobb magasságban - kéntartalmú aeroszolok képződhetnek a feljutott vulkáni hamuból és gázokból, végső soron a kéndioxid kénsavvá oxidálódik és gyors kondenzációs folyamatok is lejátszódnak. Az albedó növekedéssel együtt a sztratoszféra hőmérséklete emelkedik, a troposzféráé pedig csökken. Az 5. ábrán követhető négy nagy erejű vulkánkitörés által a troposzférában előidézett regisztrált hőmérsékletcsökkenés. A troposzféra felsőbb rétegeiben cirrusz felhőképződéssel is számolni lehet, az emberi tevékenységekből eredő vegyi anyagok átalakulásai, a sztratoszférikus ózon bomlása és a kénes aeroszolok kicsapódása miatt. A vulkáni hamu visszakerül a Föld felszínére és termékenyíti a talajt. A légkörnek már említett felső rétegeiben keletkező savak egy része sósav, kénsav, hidrogén-fluorid, é. i. t. jól oldódik az esőcseppekben és savas eső formájában a növényzetre és a talajra hull (6. ábra) [4, 7]. A vulkáni kitörések során légkörbe kerülő nagy mennyiségű vízgőz és szén-dioxid fokozza az üvegházhatást. A felszínre kerülő magma kémiai és 25
Chimica Acta Scientiarum Transylvanica, 21 22/3, 2013 2014. 6. ábra: A vulkáni gázok útja esetleg a sztratoszféráig, mint a legnagyobb magasságig [6]. Fig. 6. The volcanic gas route perhaps to the stratosphere as to the maximum height [6]. 26
Muzsnay Cs. fizikai tulajdonságai (+ külső tényezők) határozzák meg elsősorban a vulkánkitörés jellegét, így (1) az általános kémiai összetétel, (2) a SiO 2 - és alkália-tartalom, (3) az illóanyag-tartalom, (4) a hőmérséklet, amely a kémiai összetételtől függ, (5) a viszkozitás, amely a kémiai összetétellel, hőmérséklettel és az illóanyag-tartalommal is szoros kapcsolatban van [2]. Az EMTEVÜZEKRŐL Az EMTEVÜZ-ek működésének alaprendszere hasonlít a vulkánkitörésekéhez, és a globális lehűlések (kísérleti atomrobbantások), valamint a globális felmelegedések (GFM) pontosabb értelmezését teszik lehetővé. Az emberi tevékenységek kiváltotta vulkánszerű működések általában, békés célokra, robbanás-mentes, irányított, szabályozott körülmények között kerülnek lebonyolításra. A robbanóanyag vizsgálatok és felhasználások, 7. ábra: A fosszilis tüzelőanyagok elégetésekor keletkező energiák és gáztermékek. Fig. 7. The arising energies and gas products by combustion of fossil fuels. 27
Chimica Acta Scientiarum Transylvanica, 21 22/3, 2013 2014. melyek felölelik a robbanószerek, atomtöltetek és rakéta hajtóanyagok arzenálját a robbanásos vulkánszerű működések többé-kevésbé ellenőrzött csoportját képezik. A továbbiakban megvizsgálandó az EMTEVÜZ-ek gáz- és energia termelései. Tekintettel a sokféle működési alapelvű üzemre, differenciált tárgyalásokra van szükség. A vizsgálatok kiinduló pontját az erőművek képezik, melyek hatalmas jelentőséggel bírnak úgy gazdasági, mint szakmai szempontból. Az erőművek energiatermelése több szakaszra bontható, összetett folyamat. Négy szint feltétlenül kivehető, de alszintek is kialakulnak (7. ábra). Mindhárom tüzelőanyag ötféle energiát szabadít fel (hő, mechanikai, villamos, disszipálódó és sugárzási), melyeknek csak egyike és lehet a legjelentéktelenebbje a CO 2 biztosította sugárzási energia. Tekintettel a disszipálódó energia egy részének hőszivattyúzás révén történő visszanyerhetőségét, 8. ábra: Az erőművekben felszabadított energiák és szóródásuk. A disszipálódott energia részleges visszanyerése. Fig. 8. Released energies in power plants and their dissipation. The partial recovery of the dissipated energy. 28
Muzsnay Cs. csökkenthető a GFM üteme és a felhasznált fosszilis tüzelőanyagok mennyisége, mely a jövő tekintetében bíztató kilátásokat villant fel (8. ábra). A három alapvető tüzelőanyag valójában a franciaországi példán [9] is nagyon sokféle lehet, Európai energiatermelés és szolgáltatás tüzelő anyagtípusonkénti összefoglalója, megjeleníthető az Enipedia adatai alapján [10], sok esetben nem is jelölik meg a felhasznált tüzelő anyagtípust s ezért kevesebb erőmű szerepel a táblázatban. Az energiatermelés során keletkező gázok összetétele nagyon változatos és nemcsak a felhasznált tüzelőanyag fajtájától, de vegyi anyagok termelése esetén alkalmazott gyártási eljárásoktól is függ. A vulkánok eloszlása különbözik az emberi tevékenységek által kialakított EMTEVÜZEK rendszerétől, melyek első sorban az északi féltekét célozzák meg. Eddigi vizsgálataink eredményei alapján a GLF elsősorban az ember által folyamatosan előállított és felhasznált energia mennyiségétől, az erőművek és vegyi gyárak energia felhasználásától és vízgőz, illetve CO 2 felszabadításától függ. Jelenleg 12 féle erőművel számolnak, ez képezi a statisztikai feldolgozások alapját [9], közülük 8 (7) vulkánszerű működéssel bír (zömében nem megújuló üzemanyaggal táplálják) és 4 (5) megújuló energiát termel. Ezeket viszonylag nagy erőműszám, de kisebb teljesítmény jellemez, ellentétben az előző, eddig még elterjedtebb nem megújuló energiájúakkal. A világ országait felsoroló táblázat az 1. mellékletben tanulmányozható. A 44 európai ország energiai adatai jól rendszerezettek és imponáló értékeket képviselnek [12]. Az energia nagyhatalmak óriási számú, különböző teljesítményű erőművel rendelkeznek. Tekintettel a sok kis üzem létezésére is sokszor első közelítésként elegendő a 300 legjelentősebb teljesítmény figyelembevétele. Ez jellemzi például az európai helyzetet is [11]. A világstatisztika egyelőre nem foglalkozik az erőművek világszintű összesítésével mivel az országok által közzétett adatok nem a legmegbízhatóbbak és hiányosak is lehetnek. Indiának például 3634 erőműve van, de csak 661-nél jelölik meg pontosan a felhasznált üzemanyagot, ezek a szigorúan nyilvántartott erőművek [11]. Mivel az összesített adatok és bizonyos csoportosításaik nagyon sok mindent elmondanak a világ energiaviszonyairól, a szerző fontosnak találta az összegezés elvégzését. A számítások az Excel program felhasználásával történtek. Az erőművek felsorolása mind a 199 országra nézve megtalálható. Az összegezést a by country összeállítások Output MWh oszlopában kell elvégezni, megkapva az adott országra 29
Chimica Acta Scientiarum Transylvanica, 21 22/3, 2013 2014. vonatkozó össz-teljesítményeket és össz-erőműszámot (1. melléklet). Ezen táblázat utolsó oszlopában különböző rész-összegzések végezhetők el (pl. az európai adatokra vonatkozóan). Az erőművek összes száma: 74308-nak adódott, ebből: 1) az AEÁ-ban: 13886 található, 4,530,000 Gwh-val 2) Európában: 31136 működik, 4,987,899 Gwh-val 3) A világon Európa nélkül: 43 172 található 22,125,647 Gwh-val 4) Szigorúan nyilvántartott erőműszám (Európa kivételével): 31814 = 27,113,546 Gwh-val. Az EMTEVÜZ-ek száma illetve teljesítménye/fogyasztása állandóan nő. Pl. a gépjárművek száma jelenleg ~1,25 milliárd (1,05 Mrd. 2010, 1,11 Mrd. 2012) minden hatodik emberre jut egy gépkocsi. A vegyipar és a hozzátartozó cégek által termelt vegyi anyagok 70000 különböző terméket és jelentős energiacsere folyamatokat képviselnek [12]. Mindezen hatalmas energiafelhasználások, illetve termelések pontos kiértékelése szinte lehetetlen. A közelítő értékelésekre sort lehetne keríteni, de hosszadalmas és bonyolult eljárásai, jelenleg gyakorlatilag kivitelezhetetlennek tűnnek A statisztikai értékeléseket 12+5 terméktípusra/iparágra terjesztik ki (szervetlen vegyipar, szerves vegyipar, kerámiai anyagok, petrokémiai anyagok, agrokémiai anyagok legalább 3 alágazattal - polimerek 2 alágazattal, elasztomerek, olajkémiai anyagok, robbanó anyagok, illatok, íz- és aroma- anyagok, ipari gázok). Ezen termékek felsorolása a Vegyszertáblázatban található (3. táblázat). A gyógyszergyártás nem kap ide besorolást, különálló ipart képvisel. Különleges figyelmet érdemel az egyidejűleg robbanóanyagként és ipari műtrágyaként használatos termék rendkívüli veszélyessége (pl. NH4NO3 felhasználás az Amerikai Egyesült Államokban) [13]. A továbbiakban csak két nagyon fontos termék cement és papír adatainak felvillantására kerül sor. A cementfogyasztás egy ország növekedésének és fejlődésének kiváló mutatója. A fejlődő országok, de különösen India és Kína cementből a világpiacon már megközelítőleg 90%-ban részesül. A 2008-as világválság más különleges helyzeteket is teremtett (Európa és az A.E.Á. a cement felhasználása csökkent). A Globális Cement Magazin elkészítette az első 75 globális cementgyártó rangsorolását a beépített termelési kapacitásuk, valamint a Global Cement Directory 2013-ra gyűjtött adatai alapján. 2013-ban 1174 cementgyár működött 2094,6 Mt/év termeléssel (az első tíz már eléri az 1146 Mt/év termelést. 1995-ben a világtermelés 1434 30
Muzsnay Cs. Mt/év, az EU-ban 252 cementgyár működött (471 klinker kemencével) 172 millió tonna termeléssel (12%-a a világtermelésnek). A papírfogyasztás mértéke régebben az ország kulturális színvonaláról tudósított, ma már lakosságának higiéniai állapotát is jelzi. A papírgyártás energia felhasználása tetemes, de nagy energia mennyiség nyerhető vissza a technológiai folyamat előnyös megválasztásával és a fa egy részének tüzelőfaként való felhasználásával. A 2012-2013-as évek papírfogyasztásának statisztikai adataiból kitűnik Európa jelentős szerepe, de ez a termelést is magas szinten tartja. Sajnos Székelyföld vállalkozói elzárkóznak a papírgyártás meghonosításától [14]. Az EU papírtermelése a világ papírtermelésének kb. 25 %-át adja. Az EU legnagyobb termelőjének és fogyasztójának Németország számított, ezt követi Finnország, mely legjelentősebb EU-s exportőrének is számít. Nagy kivitelt valósított meg még Európában Svédország és Ausztria. Svédország ezen a téren már felzárkózott Finnország mellé. Ausztria szeretné olcsón felvásárolni Székelyföld faanyagát, anélkül, hogy az újratelepítésben méltó módon kivenné részét. A nyugat-európai cégek jelenleg már több mint 50 %-a exportorientált. Az EU-ban a versenyképesség igen jónak mondható, azonban lényeges különbségek mutatkoz- 3. táblázat: Vegyszer táblázat. Table. 3. List of chemicals. Terméktípus ipari szervetlen ipari szerves kerámia termékek kőolaj származékok mezőgazdasági vegyszerek polimerek elasztomerek olajalapú vegyületek robbanószerek illatszerek és íz anyagok ipari gázok Példák ammónia, klór, nátrium-hidroxid, kénsav, salétromsav akrilonitril, fenol, etilénoxid, karbamid tégla, fritt etilén, propilén, benzol, sztirol műtrágyák, rovarirtók, növényvédők polietilén, Bakelit, poliészter poli-izoprén, neoprén, poliuretán disznózsír, napraforgó olaj, sztearin nitroglicerin, ammónium-nitrát, nitrocellulóz benzil-benzoát, kumarin, vanilin nitrogén, oxigén, acetilén, nitrogén-oxid 31
Chimica Acta Scientiarum Transylvanica, 21 22/3, 2013 2014. nak e téren is Észak-és Dél-Európa között. A papírtermelés vezetését a világon Ázsia vette át (már 2010-ben), és Észak-Amerika a harmadik helyre csúszott vissza. 32 Következtetések 1. Emberi tevékenység által kialakított üzemek, EMTEVÜZ-ek közé sorolunk: erőműveket, vegyi és ellátó üzemeket, közlekedési eszközöket, emberi és állati szervezeteket, robbanószerkezeteket, bombákat, kiterjedt tűzeseteket és másokat. 2. A vulkánszerű EMTEVÜZ-ek elsősorban abban mutatnak hasonlóságot a vulkánokkal, hogy vegyi átalakulások működtetik és a felszabaduló illó anyagok/gázok többé-kevésbé mindkettőnél azonosak. 3. A vulkánok között viszonylag kevés nagyon nagy energia felszabadulás figyelhető meg, mely a földfelszín észlelhető lehűlésével jár. Az emberi tevékenységek közül a légköri atombomba robbantások okoznak lehűlést [2]. 4. Az erőművek energiatermelése több szakaszra bontható, összetett folyamat. Mindhárom fosszilis tüzelőanyag 6 féle energiát szabadít fel, melyeknek csak egyike és lehet a legjelentéktelenebbje a CO 2 biztosította sugárzási energia. A disszipálódó energia egy részének hőszivattyúzás révén történő visszanyerhetőségével csökkenthető a GFM üteme és a felhasznált fosszilis tüzelőanyagok mennyisége. 5. Az emberi tevékenységek kiváltotta vulkánszerű működések általában, békés célokra, robbanás-mentes, irányított, szabályozott körülmények között kerülnek lebonyolításra. A robbanóanyag vizsgálatok és felhasználások, melyek felölelik a robbanószerek, atomtöltetek és rakéta hajtóanyagok arzenálját a robbanásos vulkánszerű működések többé-kevésbé szabályozott csoportját képezik. 6. A széleskörű felhasználásnak örvendő és óriási számú (74308) EM- TEVÜZ-ek, az elenyésző számú (60) nem túl nagy teljesítményű vulkán mellett, nagyon nagymértékben járul hozzá a GLFM-hez. 7. Nagy a bizonytalanság az adatok valós/pontos értékelhetősége tekintetében. Számos erőműnek nem hozzák nyilvánosságra a működtetésére használt fűtőanyagot, más erőműveknek a helye, koordinátái hiányoznak a kimutatásokból.
Muzsnay Cs. 8. A statisztikai intézetek nem szívesen vállalkoznak világszintű kiértékelésekre. Irodalomjegyzék 1. Muzsnay, Cs., Műsz. Szem/Techn. Rev., Is. Chem, V.56, 2011, p. 21 28. 2. Jankovics, M.É., MTA-ELTE Vulkanológiai Kutatócsoport, SZTE ÁGK Vulcano Kutatócsoport Szeged, 2014.10.09. Ábrák, adatok forrása: Harangi Szabolcs: oktatási segédanyagok saját kutatási anyagok. (vulk6789 13). 3. Nemerkényi, A., Általános természetföldrajz. Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest, 2011, p. 28 56. 4. https://en.wikipedia.org/wiki/volcano 5. http://emf-kryon.blogspot.ro/2015/04/a-vulkanok.html 6. Walker, G.P., Explosive volcanic eruptions a new classification scheme. Geologische Rundschau, 62(2), 1973, 431 446. 7. Hartai, É., A változó Föld (III. Szerkezeti földtan és lemeztektonika) e-könyv, 2011. 8. Erdey Grúz, T., A Természettudományi Lexikon 7. Kiegészítő Kötete, Akadémiai Kiadó, Budapest, 1976. 9. http://enipedia.tudelft.nl/maps/powerplants.html 10. http://enipedia.tudelft.nl/wiki/europe/powerplants#european power generation and emissions summary by fuel type. 11. https://en.wikipedia.org/wiki/list_of_power_stations_in_india 12. https://en.wikipedia.org/wiki/inorganic_chemistry, 13. http://www.reuters.com/article/interactive/idusbre94l19020130522?- view=large 14. Muzsnay, Cs., A papírgyártás néhány Székelyföldi vonatkozásáról. Csíkszereda, Hargita megyei tanácsülés, 2013. 10. 28. 33
Chimica Acta Scientiarum Transylvanica, 21 22/3, 2013 2014. 1. melléklet: Összesítő táblázat a világ 199 országának erőműveiről. Appendix 1. Cumulative list of 199 countries power plants Ssz. Ország Erőművek száma... GWh Teljesítmény GWh Nr. of ident. PP 1. Afganisztán 68 0,804 56! 2. Albánia 138 6,746 138 3. Algéria 90 34,184 85 4. Andorra (Eu) 1 0,052 1 5. Angola (Afr) 75 2,985 61 6. Antarktisz 8 0,004 3 7. Antigua-Barbuda (KAMSz) 9 0,110 6 8. Argentína 620 95,076 518 9. Örményország 82 5,984 61 10. Ausztrália 987 229,000 725 11. Ausztria 932 62,174 62,174 847 932 12. Azerbajdzsán 50 23,281 50 13. Bahamák-(KAM) 36 2,054 32 14. Bahrain 18 14,509 16 15. Banglades 219 23,500 111 16. Barbados 10 1,612 6 17. Fehéroroszország 106 26,629 106 18. Belgium 446 84,214 446 19. Belize (DAm) 18 0,274 15 20. Benin (Afr) 14 0,108 12 21. Bermuda 5 0,682 4 22. Bhután (Afr) 60 6,320 47 23. Bolívia 106 4,858 55 24. Bosznia és Hercegovina 209 11,976 209 25. Botswana 14 1,181 5 26. Brazília 1444 440,000 774 27. Brunei 12 3,037 9 28. Bulgária 271 40,594 271 34
Muzsnay Cs. Ssz. Ország Erőművek száma... GWh Teljesítmény GWh 29. Burkina Faso (Afr) 50 0,578 39 30. Burundi (Afr) 37 0,148 34 31. Kambodzsa 75 0,175 36 32. Kamerun (Afr) 39 4,161 16 33. Kanada 1758 733,000 1265 34. Kajmán szigetek (KAM) 5 0,426 4 35. Közép-afrikai Köztársaság 25 0,162 19 36. Csád 14 0,122 14 37. Chile 274 51,800 152 38. Kína 3766 3720,000 2388 39. Kolumbia 250 49,600 174 40. Comoros (Afr) 12 0,028 12 41. Kongó köztársaság 19 0,442 9 42. Kongó 99 7,378 89 43. Costa Rica (KAm) 112 9,884 82 44. Elefántcsontpart - Afr 14 4,747 13 Nr. of ident. PP 45. Horvátország 113 12,467 113 46. Kuba 75 19,155 69 47. Ciprus 26 4,911 26 48. Csehország 347 78,721 347 49. Dánia 931 61,563 931 50. Dzsibuti 8 0,220 4 51. Dominika (KAm) 10 0,096 6 52. Dominikai köztársaság 117 14,000 81 53. Kelet Timor 16 0,007 16 54. Ecuador 238 13,876 164 55. Egyiptom 146 101,434 103 56. El Salvador 49 5,957 38 57. Egyenlítői Guinea 11 0,049 7 58. Eritrea 6 0,280 6 59. Észtország 79 9,516 79 35
Chimica Acta Scientiarum Transylvanica, 21 22/3, 2013 2014. Ssz. Ország Erőművek száma... GWh Teljesítmény GWh 60. Etiópia 83 2,599 56 61. Feröer Szigetek -Afr 11 0,299 11 62. Fidzsi 45 0,955 38 Nr. of ident. PP 63. Finnország 480 99,513 480 64. Franciaország 2480 561,475 2480 65. Francia Polinézia 28 0,476 27 66. Gabon 41 1,495,309 36 67. Gambia 10 248,531 3 68. Grúzia 130 7,069,276 63 69. Németország 5981 650,628 5981 70. Ghána 45 6,474 16 71. Görögország 429 58,202 429 72. Grenada 3 0,241 3 73. Guatemala 110 8,102 70 74. Bissau Guinea 4 0,071 3 75. Guinea 28 0,882 21 76. Guyana 33 0,883 23 77. Haiti 22 0,746 18 78. Honduras (KAm) 78 6,981 56 79. Magyarország 163 48,903 163 80. Izland 69 11,339 69 81. India 3634 224,247 1871 82. Indonézia 922 24,500 659 83. Irán 276 117,170 201 84. Irak 106 35,526 106 85. Írország 297 27,174 297 86. Man sziget 5 0,404 87. Izrael 151 48,559 45 88. Olaszország 3022 375,477 3022 89. Jamaica 45 6,507 28 90. Japán 3730 228,518 3523 36
Muzsnay Cs. Ssz. Ország Erőművek száma... GWh Teljesítmény GWh 91. Jordánia 41 9,031 30 92. Kazahsztán 96 64,454 64 93. Kenya 110 5,975 59 94. Kiribati (KAm) 4 0,014 4 95. Kuvait 21 33,284 19 96. Kirgizisztán 42 15,076 15 97. Laosz 168 1,704 111 Nr. of ident. PP 98. Lettország 73 5,118 73 99. Libanon 28 10,760 25 100. Lesotho 10 0,351 8 101. Libéria 8 0,323 2 102. Libia 81 21,692 64 103. Liechtenstein 12 58 12 104. Litvánia 49 13,001 49 105. Luxemburg 121 3303 121 106. Makedónia 94 6,347 94 107. Madagaszkár 151 1,297 131 108. Malawi 16 1,673 16 109. Malajzia 367 94,700 221 110. Maldív szigetek 214 0,165 198 111. Mali 38 0,556 26 112. Málta 11 2,266 5 113. Marshall szigetek 13 0,018 13 114. Mauritánia 29 0,304 27 115. Mauritius 36 2,471 301 116. Mayotte 2 0,017 1 117. Mexikó 396 220,000 295 118. Mikronézia 21 0,020 20 119. Moldva 19 3,246 19 120. Monaco 2 83 2 121. Mongólia 54 3,766 34 37
Chimica Acta Scientiarum Transylvanica, 21 22/3, 2013 2014. Ssz. Ország Erőművek száma... GWh Teljesítmény GWh Nr. of ident. PP 122. Montenegró 35 3,325 35 123. Marokkó 72 19,604 52 124. Mozambik 40 13,252 27 125. Myanmar 109 7,198 64 126. Namíbia 26 1,631 5 127. Nauru 1 0,035 1 128. Nepál 254 2,524 150 129. Hollandia 1240 99,568 1240 130. Új Kaledónia 20 1,814 17 131. Új Zéland 291 43,300 212 132. Nicaragua 85 4,166 46 133. Niger 13 0,243 12 134. Nigéria 183 23,632 118 135. Észak-Korea 58 22,533 51 136. Norvégia 1015 140,783 1015 137. Omán 116 13,615 98 138. Pakisztán 484 90,183 182 139. Palau 2 0,009 2 140. Palesztina 4 0,162 1 141. Panama 163 5,905 105 142. Pápua Új Guinea 83 5,348 69 143. Paraguay 11 1,436 10 144. Peru 614 31,428 494 145. Fülöp szigetek 723 61,200 403 146. Lengyelország 686 163,077 686 147. Portugália 703 47,158 703 148. Katar 29 15,298 19 149. Románia 610 62,941 610 150. Oroszország 786 895,742 786 151. Ruanda 55 0,116 22 152. Szamoa 13 0,097 11 38
Muzsnay Cs. Ssz. Ország Erőművek száma... GWh Teljesítmény GWh 153. Sao Tome és Principe 10 0,023 7 154. Szaúd-Arábia 269 177,000 217 155. Szenegál 59 2,452 54 Nr. of ident. PP 156. Szerbia 133 43,724 133 157. Seychelle szigetek 3 0,217 2 158. Sierra Leone 24 0,287 18 159. Szingapúr 64 33,476 45 160. Szlovákia 131 30,822 131 161. Szlovénia 140 14,313 140 162. Salamon szigetek Austral 22 0,066 18 163. Szomália 9 0,318 9 164. Dél-Afrika 179 218,192 123 165. Dél-Korea 513 393,000 325 166. Spanyolország 2803 297,915 2803 167. Srí-Lanka 197 8,162 124 168. Szt. Lúcia 3 0,377 3 169. Szt. Vincent és Grenadine 9 0,129 8 170. Szudán 56 4,931 45 171. Suriname 21 1,572 19 172. Szváziföld 15 0,528 12 173. Svédország 1331 155,870 1331 174. Svájc 917 55,660 917 175. Szíria 59 29,653 50 176. Tajvan 257 219,000 206 177. Tádzsikisztán 52 17,573 35 178. Tanzánia 102 2,004 74 179. Tájföld 319 126,000 204 180. Togo 10 0,198 7 181. Tonga 9 0,032 4 182. Trinidad és Tobago 14 6,084 7 183. Tunézia 42 12,041 32 39
Chimica Acta Scientiarum Transylvanica, 21 22/3, 2013 2014. Ssz. Ország Erőművek száma 40... GWh Teljesítmény GWh Nr. of ident. PP 184, Törökország 1243 157,006 1243 185. Türkmenisztán 16 10,893 12 186. Tuvalu 9 1,763 9 187. Uganda 54 2,081 25 188. Ukrajna 165 172,264 165 189. Egyesült Arab Emirátusok 105 62,202 75 190. Egyesült Királyság 2308 384,353 2308 191. Egyesült Államok 13886 4530,000 10660 192. Uruguay 31 9,811 15 193. Üzbegisztán 59 48,646 43 194. Vanuatu 8 0,048 5 195. Venezuela 111 103,140 75 196. Vietnam 353 61,859 93 197. Jemen 42 4,489 33 198. Zambia 40 8,882 29 199. Zimbabwe 25 8,648 17 About the formal and essential correspondence between climate changes induced by volcanos, power stations chemical plants, or nuclear bomb explosions Summary The human activities linked to operations of factories and plants in basic system are very similar to the volcanic eruptions and permit a more accurate understanding of the global cooling (nuclear test), and global warming (GW). The plants can be divided into several stages of energy production, which are complex processes. All three of fossil fuels releases six types of energy, of which only one, and may be the most insignificant, provided by CO2 radiative energy. A huge number EMTEVÜZ-s (74308) are enjoying widespread consumption being a major contributor to the GW, in contrast to the very few (60) and relatively low power volcanoes. The partially recoverability of the dissipating energy through heat pumping reduces the rate of GW and the amount of fossil fuels used.