SKAT på at trække vejret
Kulstofatomet C (Carbon) består af 6 protoner, 6 neutroner og 6 elektroner og det indgår i alt levende liv.
CO2 molekyler opstår ved forbrænding (iltning) af carbonatomer – 1 carbonatom + 2 iltatomer giver 1 CO2-molekyle. CO2 kaldes også kultveilte. Tve betyder 2 (eks. tveægget sværd – Svend Tveskæg).
Dannelsen af CO2-molekyler skaber energi. CO2 opstår ved enhver forbrænding af kulbrinter. Der er ingen forskel på de CO2-molekyler der opstår som følge af vores vejrtrækning og de CO2-molekyler der udledes fra forbrændingsmotorer.
Forholdet mellem ilt=oxygen og kul=carbon i CO2 er konstant 2:1 derfor er der principielt ingen nogen forskel på at beskatte brugen af kul og brugen af ilt.
En nul-emmission af CO2 kræver ganske enkelt at vi holder op med at trække vejret og at alt levende på kloden udslettes.
Kulkredsløb, balance og bæredygtighed
CO2 er på ingen måde giftigt. CO2 er sammen med fotosyntesen grundlaget for alt liv og plantevækst her på kloden.
Planter omdanner via fotosyntesen CO2 og H2O til glykose og ilt: 6H2O + 6CO2 –> C6H12O6 + 6O2. Denne proces kræver energi i form af sollys.
Alt mad er plantebaseret. Nogle dyr spiser kun planter, andre spiser kun dyr (der har spist planter) og nogle dyr spiser både planter og andre dyr.
Al det kulstof vi spiser forsyner os med livsnødvendig energi. Vi trækker ilt ind i kroppen ved hjælp af vore lunger.
Vort blod transporterer ilt og sukker rundt i kroppen til vore celler, der brænder kullet af. CO2 transporteres via vort blod til vore lunger og vi udånder CO2.
CO2 er altså livsnødvendigt, akkurat som salt, som vi heller ikke kan undvære. Men akkurat som for meget salt kan gøre vores mad uspiselig, så kan for meget CO2 også sænke vores livskvalitet.
Det øgede CO2-indhold i atmosfæren skyldes ikke de naturlige biologiske processer, som er foregået i årtusinder.
Ubalancen er alene opstået fordi vi graver og pumper kul op af jorden, brænder det af i et stadigt hastigere tempo, hvorved atmosfærens kulindhold stiger.
Hvis man ønsker at ændre denne adfærd, så skal man altså hverken beskatte ilt eller CO2, men alene den fossile kul der bringes op i biosfæren. Så enkelt er det.
Drivhuseffekten og global opvarmning
Vi modtager hver eneste time en energimængde fra solen, som svarer til hvad hele menneskeheden bruger på et helt år. Energien kommer i form af stråling. Og hvis ikke jorden samtidig udstrålede energi ud i verdensrummet, så ville vi blive stegt på få timer.
De fleste opmærksomme mennesker har utvivlsomt bemærket at nætterne altid er koldere end dagene. Og det er jo fordi jorden fortsætter med at udstråle infrarødt lys ud i verdensrummet, selvom solen er gået ned. De fleste har sikkert også lagt mærke til at temperaturfaldet om natten er større når himlen er skyfri. Selv i Sahara kan det blive temmelig koldt om natten.
Drivhuseffekten opstår når skyer, partikler og molekyler reflekterer eller absorberer den infrarøde stråling som jorden udsender. Samme effekt skabes af glasset i et drivhus. Den langbølgede infrarøde ståling holdes tilbage, mens andre bølgelængder af lys passerer gennem glasset ind i drivhuset stort set uhindret. Skyer består af vanddamp og ikke CO2 – og det er da også videnskabeligt anerkendt, at vanddamp er en langt mere potent drivhusgas end CO2.
Jorden afkøles altså bedst, når dens infrarøde stråling kan passere uhindret ud i verdensrummet uden reflektion og absorption. CO2 absorberer og reflekterer den infrarøde stråling. Spørgsmålet er så, hvor stort et problem det er, set i forhold til vanddamp og partikelforurening.
Der er lavet en del videnskabelige forsøg der klart viser at CO2 giver en drivhuseffekt. I disse forsøgsopstillinger sammenligner man dog atmosfærisk luft med 100% CO2 og det giver jo ikke noget retvisende billedet af problemet, da atmosfæren jo kun indeholder ca. 0,04% CO2.
Relevante forsøg burde f.eks. vise forskellen på et indhold af 0,04% og f.eks. 0,06% CO2 i atmosfærisk luft – men sådanne forsøgsopstillinger er ikke til at finde. Indsend gerne en kommentar, hvis du kan finde noget brugbart på nettet.
Partikelforurening
Ved en fuldstændig forbrænding omdannes brint til vand og kul til kultveilte (2H+O –> H2O og C+O2 –> CO2) .
Hverken vanddamp eller kultveilte er synligt. Vanddamp bliver først synligt, når det begynder at kondensere til mikroskopiske dråber eller fryser til iskrystaller.
Ved en ufuldstændig forbrænding spredes uforbrændte mikroskopiske kulpartikler. Netop derfor forsyner vi forbrændingsmotorer med katalysatorer og partikelfiltre.
I atmosfæren virker partikler som kondensations-kerner for dannelsen af skyer, som stærkt begrænser varmeudstrålingen til verdensrummet. Når vand-molekyler på gasform fortættes til flydende vanddråber (skyer), så frigives der varme til luften, der så kan indeholde endnu flere vandmolekyler. Disse kan så kondensere til større og større vanddråber, der til sidst hives ned af tyngdekraften som regn. Partikel-forurening af atmosfæren giver således en selvforstærkende bidrag til den globale opvarmning.
Langt værre er det, når sorte kulpartikler daler ned og rammer is og sne, som under normale omstændigheder reflekterer solens lys kraftigt. Når is og sne bliver bare en mikroskopisk anelse mørkere, så absorberes solens stråler i højere grad, med fordampning eller afsmeltning til følge.
At dette har sig rigtighed, kan man let overbevise sig om. På en solrig dag finder man en parkeringsplads og lægger sine håndflader på biler med forskellige farver. Man vil opdage at de hvide (lyse) biler er de køligste og de sorte (mørke) er brandvarme.
Vi har for nyligt oplevet oversvømmelser i f.eks. Europa og Pakistan. Europæiske floder fyldes med smeltevand fra Alperne og i Pakistan ligger en del af Himalaya bjergkæden med sine 7.000 (syv tusinde) gletchere. Himalayas gletchere er truet!
Nødvendig kemiforståelse
Mange tror at 1 gram kul plus 2 gram ilt giver 3 gram kuldioxid – CO2 – det er forket. Atomerne har nemlig IKKE samme vægt.
6,02214076 × 1023 brintatomer vejer 1 gram. Altså ca. 600 milliarder billioner brintatomer vejer 1 gram. Brint (H) har atomvægten 1. Atomvægte kan aflæses i det periodiske system og angiver hvor mange gram man får af et stof, når man indsamler 1 mol = 6,02214076 × 1023 atomer af stoffet.
Afrundet – for overskuelighedens skyld – har vi følgende interessante atomvægte:
- Brint – H = 1 – forekommer ikke frit i naturen – den øvre brændværdi er 142 Megajoule/kg.
- Kulstof C = 12 – diamanter og grafit er helt rent kul – den øvre brændværdi er 36 Megajoule/kg. Antrasit, stenkul, brunkul og tørv indholder også små mængder brint samt andre uønskede stoffer som f.eks. svovl og kviksølv.
- Ilt O = 16 – knap 21% af atmosfærens volumen er ilt.
- Kvælstof = Nitrogen = 14 – ca. 79% af atmosfærens volumen er kvælstof, som er meget lidt reaktivt.
- Fosfor P = 31 – et meget reaktivt stof – findes derfor ikke frit i naturen.
For at danne CO2 skal man bruge dobbelt så mange iltatomer som kulatomer. Dvs. at 12 vægtenheder kulstof skal reagere med 2×16 vægtenheder ilt. F.eks kan man få 12 gram kulstof til at reagere med 2 x 16 gram ilt – resultatet bliver til 12+16+16 = 44 gram kultveilte.
Ved forbrænding af 1 vægtenhed kulstof fås altså 3,666 vægtenheder kultveilte (= 44/12).
Tilsvarende er vand – H2O – 2 x 1 vægtenheder brint + 16 vægtenheder ilt = 18 vægtenheder vand.
Ved forbrænding af 1 vægtenhed brint fås derfor 9 vægtenheder vand. Ude i det lufttomme rum er der naturligvis ingen ilt. Derfor skal en raket medbringe 8 tons ilt for hvert tons brint, der skal brændes af.
Forbrænding udløser energi
Rene kulbrinter består af kul og brint og bliver ved fuldstændig forbrænding til vand og kultveilte – og intet andet.
Hvis der under forbrænding dannes sod (partikler), så har forbrændingen ikke været fuldstændig.
Både brint og kul skaber energi ved forbrænding – reaktion med ilt. Derfor gælder det, naturligvis, at man hverken kan splitte CO2 eller H2O til atomer uden tilførsel af energi. De fleste husker vel, fra fysiktimerne i folkeskolen, forsøget, hvor man ved elektrolyse – tilførsel af energi – splitter vand til ilt og brint. Af 9 kilogram vand kan man fremstille 8 kilogram ilt og 1 kilogram brint
Både H2O og CO2 er ikke-reaktive stoffer, som begge er effektive brandslukningsmidler.
Brændbare gasser
Metan CH4 – indeholder 1 kulstofatom og 4 brintatomer. Ved reaktion med ilt (forbrænding) får vi 1CO2+ 2H2O, hvormed alle atomerne i metanmolekylet er opbrugt.
Målt på antal atomer, så indeholder metan 20% kulstof og 80% brint. Men ser vi på vægten af atomerne, så får vi et andet resultat. Hvis vi f.eks har 12 kg kulstof og 4 kg. brint, så har vi nok til 16 kg. metan. Metan består således af 4/16 = 25 vægt-% brint og 12/16 = 75 vægt-% kulstof.
1 kg metan består således af 0,75 kg kulstof og 0,25 kg brint.
Ved afbrænding af 1 kg metan fås således 0,75 x 3,66 = 2,75 kg CO2 og 0,25 x 9 = 2,25 kg H2O
Målt på energien få vi en anden %-fordeling. Brint giver ca. 120 Megajoule per kg og Kul ca. 30 Megajoule per kg.
Vi får altså 30 x 0,75 = 22,5 Megajoule fra kullet og 120 x 0,25 = 30 Megajoule fra brinten – i alt 52,5 Megajoule.
Kullet leverer 22,5 / 52,5 x 100% = 43 % af energien og Brinten 30 / 52,5 x 100% = 57 % af energien.
Energimængden man får ud af at afbrænde 1 kg metan er dog noget diskutabel, fordi man uundgåeligt får 2,25 kg vand på dampform. I en kondenserende kedel kan energien fra dampen delvist udnyttes – under andre forhold forsvinder den energi blot ud i den blå luft.
Methan, som er hovedbestanddelen i naturgas, er bøvlet at transportere, fordi den skal nedkøles kraftigt for at blive flydende – LNG (Liquid Natural Gas) opstår ved en temperatur på minus 176 °C. Ethen, Propan og Butan er langt nemmere at have med at gøre. Et tryk på blot 14 bar er nok til at gøre enhver blanding af disse gasser flydende.
Fælles for alle gasserne er, at de brænder rent uden at efterlade uforbrændte partikler. Partikelforurening er en kæmpe dræber og forurener. Derfor er gasser, også på grund af det relativt høje brintindhold, de sundeste fossile brændsler vi kan bruge. Brintindholdet er nemt at beregne, når vi kender atomvægtene på brint og kul.
Autogas er betegnelsen for Liquified Petroleum Gas (LPG), når det benyttes i forbrændingsmotorer. På engelsk betyder petroleum råolie og det vi på dansk benævner petroleum hedder kerosine på engelsk. Autogas er altså flydende-gjort råolie gas – det øverste og reneste destillat af råolien, sat under tryk.
Autogas består hovedsageligt af propan (C3H8) og butan (C4H10). I Nederlandene er forholdet mellem propan og butan om vinteren 50/50–70/30 og om sommeren 40/60–70/30.
Propan har atomvægten 3×12 + 8×1 = 44 – Energien er ca. 46,2 MJ/kg.
Kulprocenten bliver 36/44 x 100% = 82% – dermed afgiver 1 kg afbrændt propan 0,82 x 3,66 = 3 kg. CO2.
Brintprocenten bliver 8/44 x 100% = 18% – dermed afgiver 1 kg afbrændt propan 0,18 x 9 = 1,62 kg. vand.
Butan har atomvægten 4×12 + 10×1 = 58 – Energien er ca. 45.8 MJ/kg.
Kulprocenten bliver 48/58 x 100% = 83% – dermed afgiver 1 kg afbrændt propan 0,83 x 3,66 = 3,04 kg. CO2.
Brintprocenten bliver 10/58 x 100% = 17% – dermed afgiver 1 kg afbrændt propan 0,17 x 9 = 1,62 kg. vand.
Autogas var enormt populært i Danmark i 70’erne og i begyndelsen af 80’erne. Så døde populariteten pga. af alt for høje afgifter. Politikerne sked på folkesundheden og de færreste bilister var villige til at lade sig straffe økonomisk for at køre mere miljøvenligt. Målt per kg. indeholder autogas lidt mere energi end både benzin og diesel, men prisen på autogas måles per liter. Vægtfylden er ca. 0,5 kg/liter – hvilket betyder at autogas skal koste under 0,5/0,75 = 2/3 per liter for at være økonomisk konkurrencedygtig.
I andre civiliserede lande, som f.eks. Frankrig, Tyskland, Polen og Sverige kan man stadig, med fordel, købe autogas. I Polen findes sågar tankstationer, der kun handler med autogas og flaskegas. Biler kører også glimrende på flaskegas. Jeg var i Pakistan i slut 80’erne. Her havde mange fået monteret en fordamper i motorrummet og kørte rundt med en løs 11 kg. gasflaske i bagagerummet.
Væsker
Ingen væsker kan brænde. Man kan f.eks. slukke en tændt cigaret i en kop med benzin. Det er kun dampene fra brændbare væsker der kan antændes, når de er blevet blandet med atmosfærisk luft (21% ilt).
I de gode gamle dage var det bilens karburator, der udførte dette arbejde. Luft blev trukket gennem karburatoren, som via en venturi skabte det undertryk der skulle til for at suge benzinen ind som så samtidig blev blandet med indsugningsluften.
I moderne biler er karburatoren erstattet med indsprøjtningsdyser, luftmængdemålere og computere. Dette gælder både benzin og dieseldrevne biler.
Ethanol = alkohol = sprit
Dette organiske opløsningsmiddel er en af de reneste brændbare væsker der findes. Vi kan drikke det. Det brænder rent helt uden sod – og vi bruger det indendørs til biopejse og fondue.
Det virker også fint i forbrændingsmotorer. I Sverige kan man tanke E85 – benzin iblandet 85% ethanol. Det er billigere end almindeligt benzin, som kun er iblandet 5-10% ethanol. Mange almindelige biler kan køre problemfrit på en langt højere ethanolblanding. Der fremstilles også biler med specialudviklede motorer med et højere kompressionsforhold, som mere energieffektivt kan udnytte E85’s høje oktantal (104) Ethanol er ikke fossilt, men kan fremstilles ved gæring af mange forskellige planter. Den kemiske formel er C2H6O.
Ilten bidrager ikke i sig selv med energi. Ilten har vi, i rigelige mængder, ganske gratis i atmosfæren, men vi får altså en del af ilten med når vi køber ethanol.
Ethanol har atomvægten 2×12 + 6×1 + 1×16 = 46 – Energiindholdet er 29,7 MJ/kg – vægtfylde = 0,79 kg/liter.
Vægtprocenten for kul er 24/46 x 100% = 52% – dermed afgiver 1 kg afbrændt ethanol 0,52 x 3,66 = 1.9 kg. CO2.
Vægtprocenten for brint er 6/46 x 100% = 13% – dermed afgiver 1 kg afbrændt ethanol 0,13 x 9 = 1,17 kg. vand.
Vægtprocenten for ilt er 16/46 x 100% = 35%
Miljøvenlighed
Både gasser og sprit brænder rent. Vi bruger uden problemer gasblus i vore køkkener. Der skabes ingen sodpartikler, men der skal naturligvis luftes ud fordi pga. al den vanddamp forbrændingen skaber.
Biopejsen og fonduebrænderen giver heller ikke røg i stuen. Men hvis man blander f.eks lidt lampeolie, petroleum eller diesel i spritten, så får hyggen en brat ende. En stank vil brede sig og luften bliver usigtbar.
Nu bevæger vi os over i de mindre miljøvenlige brændsler
Benzin leveres i mange forskellige kvaliteter. MEGET simplificeret kan man antage, at benzin har en kemisk formel mellem C6H14 (hexan) og C12H26. En god gennemsnitlig værdi er C8H18 (oktan).
Oktan har atomvægten 8×12 + 18×1 = 114 – Energiindholdet er 42,7 MJ/kg. og vægtfylden er ca 0,75kg/liter
Vægtprocenten for kul er 96/114 x 100% = 84%- dermed afgiver 1 kg. afbrændt benzin 0,84×3,66 = 3,07 kg. CO2
Vægtprocenten for brint er 18/114 x 100% = 16% – dermed afgiver 1 kg. afbrændt benzin 0,16*9 = 1,44 kg. vand.
Diesel- & Fyringsolie
Her findes der igen flere kvaliteter – en rimelig gennemsnitsformel er C12H24
Dieselolie er lidt renere end fyringsolie. Der er f.eks mindre svovl i.
Atomvægten er 12×12 + 24×1 = 168 – Energiindholdet er 40,6 -41,9 MJ/kg. og vægtfylden er ca 0,8kg/liter
Vægtprocenten for kul er 144/168 x 100% = 84%- dermed afgiver 1 kg. afbrændt benzin 0,84×3,66 = 3,07 kg. CO2
Vægtprocenten for brint er 24/168 x 100% = 16% – dermed afgiver 1 kg. afbrændt benzin 0,16*9 = 1,44 kg. vand.
Bemærk at der mere energi i benzin. At dieselmotorer er mere økonomiske, skyldes alene den bedre udnyttelse af brændstoffet, som følge af dieselmotorens højere kompressionsforhold.
Jetbrændstof
Findes igen i forskellige kvaliteter. Men der er tale om et petroleum/diesellignende produkt. Da en eksakt formel ikke kan findes, bruger vi blot formelen for petroleum C10H22.
Atomvægten er 10×12 + 22×1 = 142 – Energiindholdet er ca. 43,5 MJ/kg. og vægtfylden er ca. 0,8 kg./liter.
Kulprocenten bliver 120/142 x 100% =84,5% – dermed afgiver 1 kg afbrændt propan 0,845 x 3,66 = 3,09 kg. CO2.
Brintprocenten bliver 22/142 x 100% = 15,5% – dermed afgiver 1 kg afbrændt propan 0,155 x 9 = 1,40 kg. vand.
Bunkerolie – Heavy Fuel
Er igen en noget udefinerbar blanding af kul, brint, svovl , vand, mineraler og aske. Det er det ringeste brændstof der findes. Det er resterne af råoliens destillationsproces, hvor vi nærmer os en tjære, der skal forvarmes for at blive rigtig flydende.
En sammensætning af Heavy Fuel Oil efter vægt vil typisk være 88 % C, 10 % H, 1 % S, 0 .5 % H2O og 0.1 % aske. Olien indeholder også faste partikler, mineraler, andre rester fra oliekilden og metalpartikler fra raffinerings- udstyret samt diverse kemisk affald. Svovlet, der har atommassen 32 omdannes ved forbrænding til SO2, der så har atommassen 32 + 2×16 = 64. 1 kg. svovl omdannes ved iltning til 2 kg. svovldioxid.
Vægtprocenten af for kul er 88% og giver 0,88 x 3,66 = 3,23 kg CO2
Vægtprocenten af brint er 10% og giver 0,10 x 9 = 0,9 kg. H2O (vand)
Vægtprocenten af svovl er 1% og giver 0,01 x 2 = 0,02 kg svovldioxid
Syreregn
Følg linket og læs lidt om skovdød og syreregn. Det var nemlig et kæmpeproblem for år tilbage og årsagen til at svovlindholdet i dieselolie og fyringsolie af flere omgange blev krævet nedsat.
Kul
Diamanter og grafit er rent kulstof. Blyanter indeholder ikke bly. De indholder grafit.
Det kul man graver op af jorden er ikke rent. Sorteret efter renhed i stigende orden har vi:
Tørv, Brunkul, Stenkul og Antrasit. Udover Brint indeholder Kul også Svovl, Kviksølv og Cadmium.
Kul er svagt radioaktivt og skaber flyveaske, som i følge Arbejdstilsynet er kræftfremkaldende.
Træ
Indeholder ca. 50% carbon og 6% brint. Ud over ilt indeholder træ også vand. Selv det træ vi betragter som tørt indeholder vand. Fugtigt træ giver et stort energitab, som følge af den vandmængde der skal varmes op og fordampes før træet kan brande ordentligt.
Tørt træ brænder godt og giver en behagelig duft. Menneskeheden har altid brændt træ af og det har vi overlevet i årtusinder.
Ressourcespild
Millioner af brændeovne er blevet krævet skrottet helt uden grund. Når man fyrer med tørt brænde og tænder op med den rette teknik, så er der stort set ingen røg. Men ejere af brændeovne kan naturligvis forpeste miljøet for sig selv og sine naboer ved at brænde vådt træ, plastic eller kul. Fyring med kul giver en ulidelig stank i hele huset og giver hovedpine.
Det er bedre at brænde træ af på kraftværker og i brændeovne end at lade træerne stå og brænde i skoven. Skovbrande udvikler en frygtelig masse røg, fordi ilttilførslen er helt tilfældig. Røgen blokerer jordens udstråling af infrarøde stråler og bidrager til global opvarmning.
Det er ikke blot energien i træet der går totalt til spilde. Meget af det brændte træ kunne være brugt til byggeri, møbelproduktion mm.
Se hvor skovene brænder lige nu.
Idioti og skrotning
Det haster IKKE med at skrotte noget i klimaets navn.
De biler vi har kan køre på gas og ethanol. Det koster også energi og ressourcer at producere nye biler og meget fra de gamle biler kan ikke genanvendes.
Oliefyr kan kan køre på alle flydende væsker med den rette viskositet. Dysen kan nemt udskiftes og lufttilførslen kan reguleres uden brug af værktøj. Også planteolie kan bruges. Viskositeten kan justeres med tilsætning af f.eks. lidt petroleum eller sprit. Der er ingen grund til at skrotte velfungerende oliefyr.
Gasfyr er der heller ikke nogen grund til at skrotte. Et gasfyr kan med lidt justering køre på alle typer af gas. Vi har naturgasnettet, som blot kan tilsættes brint.
Der er heller ingen grund til at grave hele Danmark op i en fart for at lave en hurtig omstilling til El. Elnettet har nemlig IKKE den fornødne kapacitet til at alle kan oplade en el-bil og opvarme deres boliger med varmepumper.
Ethvert nyt produkt der skal produceres kræver brug af ressourcer i form af både materialer og energi. De opstår ikke af sig selv og de maskiner der skal frembringe materialerne skal også produceres og vil på et tidspunkt være slidt op. Den reelle miljøbelastning skal altid måles fra vugge til grav.
Vanvid
Set ud fra et miljømæssigt synspunkt er det totalt vanvittigt at sejle gas fra Qatar og USA til Europa. Ud over at gassen skal transporteres over store afstande, så skal den også holdes konstant voldsomt nedkølet. Og hvor kommer energien fra til alt det?
Ja, den kommer naturligvis fra afbrænding af BUNKEROLIE. Alle tankskibe og containerskibe kunne meget let omstilles til at sejle på f.eks. dieselolie, man det ville jo gå ud over aktionærerne. At bruge nogle få milliarder af de 200 man tjente sidste regnskabsår er dem ganske utænkeligt. Men man har store planer for fremtiden
Sådan forurener man mere, gør gassen 3 gange dyrere og skaber fattigdom i Europa.
Naturens Byggesten
De 5 atomer – C=Kul, H=Brint, O=Ilt, N=Kvælstof og P=Fosfor indgår i vores genetiske kode. Ingen andre atomer behøves i designet af vore celler. Det samme gælder f.eks kulhydrater & proteiner. Listen er lang.
Man kan også lave amfetamin – stoffet man giver urolige børn, der passer dårligt ind i vort skolesystem. Eller hvad med fentanyl – C22H28N2O ?