Изобретение относится к области экологии и, в частности, к способам борьбы с парниковым эффектом, образующимся в результате влияния промышленных выбросов в атмосферу при сжигании углеводородного топлива.
Аналог изобретения автору не известен.
Климат (от греческого klima, родительный падеж - klimatos) - буквально наклон, подразумевается наклон земной поверхности к солнечным лучам. В современном понимании климат - это многолетний режим погоды, свойственный той или иной местности на Земле и являющийся одной из ее географических характеристик. При этом под многолетним режимом поверхности подразумевается совокупность всех условий погоды в данной местности за значительный период времени (несколько десятков лет) и типичная внутригодовая смена этих условий. К середине 20-го века понятие климата, относившееся раньше к условиям земной поверхности, было распространено и на высокие слои атмосферы, а в число климатических показателей вошли параметры элементов теплового баланса Земли: солнечная радиация, радиационный баланс и т.д. Климат стал характеризоваться как статистический ансамбль состояний, проходимых климатической системой: океан - суша - атмосфера за периоды времени в несколько десятилетий. С этой точки зрения, теория изменения климата является статистической динамикой климатической системы. Построение такой теории является чрезвычайно сложной физической задачей.
В общем виде задача вычисления климатической функции (т.е. распределений вероятностей для значений всех параметров, характеризующих климатическую систему, - температуры, давления, вектора скорости ветра, концентрации парниковых газов, аэрозолей и т.д. от пространственных координат и времени) при современном уровне вычислительной техники не выполнима. Задачу можно существенно упростить, если ввести понятие о «глобальном климате» - климатической функции, интегрированной по всей земной поверхности. Глобальный климат Земли, в принципе, может характеризоваться всего лишь одним параметром - глобальной температурой (т.е. среднегодовой температурой) приповерхностного слоя воздуха всего земного шара. Изменение глобальной температуры определяется рядом взаимосвязанных астрономических и геофизических явлений. Эта взаимосвязь основана на механике небесных тел и на тепловом равновесии планет в целом и их внешних оболочек - атмосфер. Из всех планет солнечной системы наибольший интерес, естественно, представляет планета Земля, ее глобальный климат и динамика его изменения.
Наиболее очевидные причины изменений климата:
1. Изменения интенсивности солнечной радиации, вызванные орбитальным движением Земли. По идее самый главный вклад в формирование климата должен вносить радиационный баланс Земли. Астрономическая теория циклических изменений климата была создана известным югославским астрономом Миланковичем в двадцатых годах XX века. Основная причина, влияющая на долговременные колебания климата по теории Миланковича, - это изменение эксцентриситета орбиты Земли вокруг Солнца и прецессия оси вращения Земли. Его теория дала возможность вычислить времена ледниковых периодов прошлого. И геологические возрасты предыдущих оледенений, в общем, совпадают с расчетами Миланковича. Но поскольку эти климатические изменения могут происходить только в долговременной шкале, десятков тысяч и сотен тысяч лет, в данной статье они не рассматриваются.
2. Изменения в циркуляции мирового океана. В глубинах океана накопилась огромная отрицательная тепловая энергия. Отрицательная потому, что средняя температура океана 35°C, а земной поверхности 15°C. Поэтому всякое усиление перемешивания глубинных вод океана с поверхностными приводит к похолоданию климата. Этот эффект может проявляться как в кратковременном масштабе десятков и сотен лет, так и на временном интервале сотен тысяч и миллионов лет. (Изменение в циркуляции океанов, вызванное континентальным смещением (дрейфом) материков согласно известной теории Вегенера). Кроме того, в масштабах тысячелетий океаны контролируют химический состав атмосферы и, следовательно, радиационное равновесие всей климатической системы.
3. Кратковременные вариации (в шкале десятков и сотен лет) в солнечной энергетической освещенности, которые, как показано рядом авторов, коррелируют с вариациями солнечной активности. Этот фактор до последнего времени не достаточно учитывался при разработке климатических моделей.
4. Влияние человеческой деятельности.
Как только в 19 веке появились первые глубокие шахты, то было обнаружено, что температура в недрах Земли выше, чем у поверхности. Она возрастает примерно на 30 градусов с каждым километром вглубь земной коры. По данным глубокого бурения температура на глубине более 7 км всегда превышает 200°C на любой широте. В принципе, зная теплопроводность земных пород, можно оценить тепловой поток из недр Земли наружу. Расчеты показывают, что этот поток около 3×1013 Вт, т.е. тепловой поток из недр Земли почти на четыре порядка меньше, чем световая мощность, приходящая от Солнца (1.75×1017 Вт). Поэтому на глобальный климат внутреннее тепло Земли практически не влияет. Однако это не пренебрежимо малая величина, и при подсчете общего термодинамического баланса в системе Земля-Солнце внутреннее тепло Земли должно учитываться. В далеком геологическом прошлом внутреннее тепло Земли, по-видимому, могло играть более существенную роль. Есть даже гипотезы (правда, не имеющие сколько-нибудь убедительных доказательств), что библейский потоп имел место 10-12 тыс. лет назад, когда в силу суперактивности земных недр из глубин Земли вырвался большой поток тепла, вызвавший значительное, но кратковременное поднятие уровня океана. Проблема изменения климата - это сегодня не только научная, но и экономическая, и политическая проблема. Ошибки в динамике изменения климата чреваты крупными экономическими катастрофами. Яркий пример: просчеты 50-60 гг. с прогнозом падения уровня Каспийского моря к 2000 г. Тогда шла война дат и наиболее низких оценок. Через 30 лет, в 80-90-х годах все это обернулось социально-экономической трагедией большого региона. В настоящее время цена ошибки несравнимо больше. Для целого ряда государств грядущие климатические изменения - это уже не вопросы геополитики, а проблема выживания.
Подводя итог вышесказанному, что сегодня достоверно известно о климате?
1) Климат Земли в прошлом характеризовался двумя более или менее устойчивыми состояниями: теплым и ледниковым. Эпохи смены этих режимов (что имеет место сегодня - последний ледниковый период начал отступать 20 тыс. лет назад) сопровождались повышенной нестабильностью вследствие заложенной в самой климатической системе нестабильности. Существует положительная обратная связь между глобальной температурой Земли и возмущающими факторами, провоцирующими климатические сдвиги. Палео-климатические записи свидетельствуют о наличии в прошлом больших и быстрых климатических колебаний. Один из наилучшим образом задокументированных примеров резкой смены климата - потепление, произошедшее в конце Позднегляциального периода (Dryas), когда ледники в последний раз начали отступать. Период продолжался с 13000 до 8300 лет до н.э. Согласно анализу ледяных ядер Гренландии в конце позднего Дриаса (Younger Dryas), 8850-8300 лет до н.э., температура стала быстро расти и буквально в пределах нескольких десятилетий на смену тундре в Северной Европе и Канаде пришли леса.
2) В XX веке глобальная температура начала расти, причем особенно быстро два последние десятилетия. Естественный вопрос - не может ли быть потепление климата результатом антропогенного воздействия? Или это просто начало нового естественного цикла потепления? Наиболее вероятно последнее предположение. В свете всего вышесказанного, можно предположить, что сам по себе антропогенный эффект не может в настоящее время вызвать существенное изменения климата, его прямое воздействие незначительно по сравнению с естественными факторами. Но антропогенный эффект мог спровоцировать климатический сдвиг и вызвать новый цикл потепления. Насколько опасно это потепление климата для мирового сообщества? Ответ далеко неоднозначный. Дело в том, что повышение концентрации углекислого газа в атмосфере, с одной стороны, и рост глобальной температуры, с другой стороны, должны заметно повысить общую биопродуктивность и, в частности, урожайность сельскохозяйственных растений. Если для промышленно-развитых стран существует возможность повышения производства продовольствия путем значительного увеличения затрат, то для развивающихся стран с быстро растущим населением этот путь невозможен. Отсюда следует, что восстановление более благоприятных для живых организмов и всей биосферы природных условий, которые существовали на протяжении многих тысячелетий, - очень серьезная проблема. С другой стороны, необходимо учитывать и возможные негативные последствия потепления климата регионального масштаба (наводнения, увеличение количества ураганов и тайфунов, более засушливый климат в некоторых локальных регионах, ущерб для береговых и островных зон, находящихся на малых уровнях над Мировым океаном и т.д.). В этом случае, будет ли эффективным частичное уменьшение выбросов парниковых газов, предусмотренное Киотским протоколом? Мало вероятно. Тем более, что Киотский протокол не является достаточным фактором для уменьшения роста парниковых газов в атмосфере. Относительно небольшое сокращение поступления в атмосферу газов, усиливающих парниковый эффект, окажет незначительное влияние на повышение температуры. Расчеты показывают, что для стабилизации уровня парниковых газов требуется уменьшение их эмиссии на 60-80% по всему миру. А это привело бы к тяжелейшему ущербу для современной мировой энергетики и потребовало бы расходов, нереальных для большинства современных государств. Поэтому вряд ли стоит сегодня драматизировать ситуацию, предрекая глобальную экономическую катастрофу при глобальном потеплении, вызванном ростом антропогенного воздействия. Тем более, что есть существенные основания сомневаться, что это потепление - результат антропогенного воздействия и что начавшийся цикл потепления не сменится в будущем очередным периодом похолодания.
Энергетические ресурсы от их природного состояния, находящиеся в динамическом равновесии с окружающей средой, до окончательного использования на современном этапе развития проходят четыре стадии:
1. Извлечение, добыча или прямое использование первичных природных ресурсов энергии;
2. Переработка первичных ресурсов до состояния, пригодного для преобразования или использования;
3. Преобразование связанной энергии переработанных ресурсов в электрическую энергию на тепловых, атомных, гидравлических электростанциях и в тепловую энергию в котельных и на теплоэлектроцентралях;
4. Использование энергии.
Каждая их этих взаимосвязанных стадий основана на различных физических, физико-химических и технологических процессах, различающихся по масштабам, времени функционирования и другим признакам. Исследование совокупности объектов и процессов, определяемых разнородными явлениями и закономерностями, объединено общей целью - обеспечение пропорционального развития всех компонентов системы на всех этапах развития в рамках допустимых взаимодействий.
Развитие энергетики оказывает воздействие на различные компоненты окружающей среды:
- на атмосферу посредством потребления кислорода, выбросы газов, паров и твердых частиц, электронной энергии;
- на гидросферу посредством потребления воды, переброска стоков, создание новых водохранилищ, сбросы загрязненных и нагретых вод, жидких отходов;
- на литосферу посредством потребления ископаемого топлива, изменение водного баланса, изменение ландшафта, выбросы на поверхности и в недра твердых, жидких и газообразных токсичных веществ.
На современном этапе развития такие воздействия приобретают глобальный характер и затрагивают все структурные компоненты нашей планеты. Для человека в настоящее время основной целью является обеспечение равновесного функционирования системы окружающей среды.
Очевидно, что цели развития энергетической системы и сохранение равновесного функционирования природной среды заключают объективное противоречие. Взаимодействие энергетики с окружающей средой происходит на всех стадиях энергетической системы, описанных выше. Это взаимодействие обусловлено как способами добычи, переработки и транспортировки ресурсов, связанных с воздействием на структуру и ландшафт литосферы, потреблением и загрязнением вод, изменением баланса грунтовых вод, выделением теплоты, твердых, жидких и газообразных веществ во все среды, так и использованием электрической, тепловой энергии от общих систем и автономных источников.
Выбросы теплоты являются одним из основных факторов взаимодействия энергетических объектов с окружающей средой, в частности с атмосферой и гидросферой. Для оценки влияния тепловых выбросов на тепловой режим всех компонентов окружающей среды необходимо рассмотреть основные процессы выбросов теплоты, их суммарное количество и условия распространения в атмосфере и гидросфере.
Выделение теплоты происходит на всех стадиях преобразования химической энергии органического или ядерного топлива для выработки электроэнергии, а также при использовании тепловой энергии (при прямом сжигании топлива в промышленных и коммунально-бытовых установках) и в большинстве процессов использования электроэнергии, вырабатываемой электростанциями.
Основной характеристикой теплового состояния надо считать тепловой режим - пространственно-временное распределение температур. Изучению тепловых режимов и динамики изменения теплового состояния компонентов окружающей среды посвящены многие работы. Проблема исследуется с позиций метеорологии, гидрологии, океанографии, физической географии, геологии и других наук. Мы будем рассматривать представления о тепловых режимах компонент окружающей среды только в плане возможности оценки взаимодействия этих компонент с тепловыделениями энергетических установок. При этом компоненты окружающей среды интересуют нас, с одной стороны, как объекты стока тепловой энергии, освобождаемой при использовании энергетических ресурсов, и, с другой стороны, как источники аккумулированной тепловой энергии. В последнем случае важно знание не только среднепланетарных и среднегодовых тепловых режимов, но и территориального распределения температур - ширине и долготе, глубине и массе. Наряду со стационарными тепловыми режимами необходимы сведения об их периодичности или нестабильности во времени, что связано с балансом тепловой энергии.
Основными факторами формирования теплового режима атмосферы являются условия взаимодействия с солнечным излучением, излучениями подстилающей поверхности суши и воды, конвективными движениями в самой атмосфере, переносом влаги.
Вся теплота, выделяемая в окружающую среду при потреблении энергетических ресурсов, поступает в атмосферу, то есть с достаточной точностью
ΣQЭA≈ΣQoc.
Тепловая энергия, выделяемая всеми энергетическими установками и поступающая в атмосферу, состоит из двух составляющих:
ΣQЭА=ΣQтЭА+ΣQисп.ЭА′;
QтЭЛ=ΣQ′тЭА+ΣQ″тЭА,
где:
ΣQт - доля тепловой энергии, поступающей в атмосферу и затрачиваемая на нагрев воздуха (с одним штрихом - непосредственно в атмосферу, с двумя штрихами - через гидросферу)
ΣQисп. - доля тепловой энергии, поступающей в атмосферу от всех энергетических установок в виде испаренной воды.
В соответствии с условиями, определяемыми уравнением (1), количество теплоты, поступающей в атмосферу, определяется теплотой сгорания топлива или тепловым эквивалентом использованных энергоресурсов. Значительная доля всей энергии выделяется в атмосферу в зоне расположения энергетической установки, что вызывает локальное повышение температуры воздуха над этой зоной.
Химический процесс реакции сжигания углерода сопровождается выделением тепловой энергии. Тепловая энергия углерода - есть функция массы окисления (горения) углерода в кислороде. На данном этапе промышленного развития реакцию, представленную формулой, рассматривают как химическую:
C+O2-=CO2.
Для раскрытия темы будем рассматривать данную реакцию как электрохимическую, которая в сущности по важнейшим характеристикам и является электрохимической.
Масса потребленного кислорода является функцией выделенной электронной энергии, которая в настоящее время практически не учитывается, а кислород в данной реакции рассматривается не как просто окислитель в химической реакции, а его роль в процессе энергетического замещения электронов углерода энергетическим зарядом молекулы кислорода.
Энергетическое замещение электронов углерода энергетическим зарядом молекул кислорода представлено формулой:
С+O2=СО2+4(е-)↑+(t)↑
где: е - электрон, отрицательно заряженная частица,
t - тепловая энергия.
При сжигании одной тонны углеводородов электронная энергия будет равна сумме зарядов потребляемой массы кислорода.
4(е-)=419×1,6×10 Кл (кулон).
При соответствующих расчетах сумма электронной энергии будет достаточно большой, а если эту величину электронной энергии умножить на массу сжигаемого углеводородного топлива в определенный промежуток времени, то она будет огромна.
Большинство источников образования CO2 являются естественными. Гниение органических образований, таких как мертвые деревья и трава, ежегодно приводит к выделению порядка 220 млрд тонн двуокиси углерода, моря и океаны выделяют порядка 330 млрд тонн. В ходе лесных и торфяных пожаров выделяется от 13 до 40% от среднегодовой эмиссии СО2, получаемой в результате сжигания ископаемого топлива (углеводородное топливо-уголь, нефть, природный газ). Несмотря на то, что первоначально углекислый газ в атмосфере Земли был представлен в результате вулканической активности, современные вулканы ежегодно выделяют лишь 130-230 млн тонн CO2, что составляет величину менее 1% в результате промышленной активности. В обычном состоянии естественные источники углекислого газа находятся в равновесии с физическими и биологическими процессами, способствующими удалению из атмосферы двуокиси углерода - часть его растворяется в морской и океанической воде, часть удаляется из воздуха в процессе фотосинтеза.
Общая масса углекислого газа в атмосфере Земли составляет 3,03×1012 тонн, из них 5,5×1011 тонн обычно поглощается в результате физического и биологического процесса (порядка 57%), то в среднем весь атмосферный СО2 участвует в углеродном цикле раз в шесть лет. Увеличение концентрации СО2 в результате промышленной активности и вырубки лесов (антропогенная эмиссия) приводит к нарушению баланса углеродного цикла. Как результат двуокись углерода постепенно аккумулируется в атмосфере и в настоящее время его концентрация превосходит доиндустриальные показатели на 39%, а темп роста составлял порядка 1,7% в год.
Учитывая огромную энергию при сжигании углеводородного топлива, естественно, что температура Земли увеличивается.
Относительная температура Земли увеличивается как за счет тепловой энергии, так и за счет электронной энергии, которая выделяется при сжигании углерода в кислороде. Электронная энергия путем дополнительных электрохимических реакций преобразуется в дополнительную тепловую энергию.
Полученное соединение СО2 - углекислый газ сопровождается выделением тепловой и электронной энергии. Являясь парниковым газом, двуокись углерода в воздухе оказывает влияние на теплообмен планеты с окружающим пространством, эффективно блокируя переизлучаемое тепло на ряде частот, и таким образом участвует в формировании климата планеты. Попятно, что в более значительной степени данный процесс выделения тепла, а соответственно, повышения температуры, представлен в городах с высокоразвитой промышленной инфраструктурой, чем в сельской местности, где обычно более низкие температуры. Кроме парниковых свойств двуокиси углерода, также имеет значение тот факт, что СО2 является более тяжелым газом по сравнению с воздухом, то увеличение его доли приводит к увеличению плотности воздуха, и соответственно, к изменению профиля его давления в зависимости от высоты. Молярная масса воздуха составляет 28,98 г/моль, а молярная масса углекислого газа - 44,01 г/моль. В силу физической природы парникового эффекта, такое изменение свойств атмосферы приводит к увеличению средней температуры поверхности.
Возможные последствия изменения климата:
1. Изменение частоты и интенсивности выпадения осадков. В целом климат на планете станет более влажным. Но количество осадков не распространится по Земле равномерно. В регионах, которые и так на сегодняшний день получают достаточное количество осадков, их выпадение станет интенсивнее. А в регионах с недостаточным увлажнением участятся засушливые периоды.
2. Повышение уровня моря. В течение XX века средний уровень моря повысился на 0,1-0,2 м. По прогнозам ученых, за XXI век повышение уровня моря составит до 1 м. В этом случае наиболее уязвимыми окажутся прибрежные территории и небольшие острова. Такие государства как Нидерланды, Великобритания, а также малые островные государства Океании и Карибского бассейна первыми подпадут под опасность затопления. Кроме этого участятся высокие приливы, усилится эрозия береговой линии.
3. Угроза для экосистем и биоразнообразия. Существуют прогнозы исчезновения до 30 40% видов растений и животных, поскольку их среда обитания будет изменяться быстрее, чем они могут приспособиться к этим изменениям. При повышении температуры на 1 градус прогнозируется изменение видового состава леса. Леса являются естественным накопителем углерода (80% всего углерода в земной растительности и около 40% углерода в почве). Переход от одного типа леса к другому будет сопровождаться выделением большого количества углерода.
Водяной пар - самый распространенный парниковый газ - исключен из данного рассмотрения, так как нет данных о росте его концентрации в атмосфере (то есть связанная с ним опасность не просматривается).
Диоксид карбона (углекислый газ) (CO2) - важнейший источник климатических изменений, на долю которого приходится, по оценкам, около 64% глобального потепления. Основными источниками выброса углекислого газа в атмосферу являются производство, транспортировка, переработка и потребление ископаемого топлива (86%), сведение тропических лесов и другое сжигание биомассы (12%), и остальные источники (2%), например производство цемента и окисление моноксида углерода. После выделения молекула двуокиси углерода совершает цикл через атмосферу и биоту и окончательно поглощается океаническими процессами или путем длительного накопления в наземных биологических хранилищах (т.е. поглощается растениями). Количество времени, при котором примерно 63% газа выводится из атмосферы, называется эффективным периодом пребывания. Оцениваемый эффективный период пребывания для углекислого газа колеблется в пределах от 50 до 200 лет. Метан (СН4) имеет как природное, так и антропогенное происхождение. В последнем случае он образуется в результате производства топлива, пищеварительной ферментации (например, у скота), рисоводства, сведения лесов (главным образом, вследствие горения биомассы и распада избыточной органической субстанции). На долю метана приходится, по оценкам, примерно 20% глобального потепления. Выбросы метана представляют собой значительной источник парниковых газов.
Закись азота (N2O) - третий по значимости парниковый газ Киотского протокола. Выделяется при производстве и применении минеральных удобрений, в химической промышленности, в сельском хозяйстве и т.п. На него приходится около 6% глобального потепления.
Перфторуглероды - ПФУ (Perfluorocarbons - PFCs). Углеводородные соединения, в которых фтор частично замещает углерод. Основными источниками эмиссии этих газов являются производство алюминия, электроники и растворителей. При алюминиевой плавке выбросы ПФУ возникают в электрической дуге или при так называемых "анодных эффектах".
Гидрофторуглероды (ГФУ) - углеводородные соединения, в которых галогены частично замещают водород. Газы, созданные для замены озоноразрушающих веществ, имеют исключительно высокие ПГП (14011700).
Гексафторид серы (SF6) - парниковый газ, использующийся в качестве электроизоляционного материала в электроэнергетике. Выбросы происходят при его производстве и использовании. Чрезвычайно долго сохраняется в атмосфере и является активным поглотителем инфракрасного излучения. Поэтому это соединение, даже при относительно небольших выбросах, обладает потенциальной возможностью влиять на климат в течение продолжительного времени в будущем.
Парниковый эффект от разных газов можно привести к общему знаменателю, выражающему то, насколько 1 тонна того или иного газа дает больший эффект, чем 1 тонна CO2. Для метана переводной коэффициент равен 21, для закиси азота 310, а для некоторых фторсодержащих газов несколько тысяч.
Рекомендованные направления политики и меры по сокращению выбросов парниковых газов, определенные в Киотском протоколе, включают в себя:
1. Повышение эффективности использования энергии в соответствующих секторах национальной экономики;
2. Охрана и повышение качества поглотителей и накопителей парниковых газов с учетом своих обязательств по соответствующим международным природоохранным соглашениям; содействие рациональным методам ведения лесного хозяйства и лесовозобновлению на устойчивой основе;
3. Поощрение устойчивых форм сельского хозяйства в свете соображений, связанных с изменением климата;
4. Содействие внедрению, проведение исследовательских работ, разработка и более широкое использование новых и возобновляемых видов энергии, технологий поглощения диоксида углерода и инновационных экологически безопасных технологий;
5. Постепенное сокращение или устранение рыночных диспропорций, фискальных стимулов, освобождения от налогов и пошлин, субсидий, противоречащих цели Конвенции, во всех секторах - источниках выбросов парниковых газов, и применение рыночных инструментов;
6. Поощрение надлежащих реформ в соответствующих секторах в целях содействия осуществлению политики и мер, ограничивающих или сокращающих выбросы парниковых газов;
7. Меры по ограничению и/или сокращению выбросов парниковых газов на транспорте;
8. Ограничение и/или сокращение выбросов метана путем рекуперации и использования при удалении отходов, а также при производстве, транспортировке и распределении энергии.
Данные положения Протокола носят общий характер и предоставляют Сторонам возможность самостоятельно выбирать и реализовывать тот комплекс политики и мер, который будет в максимальной степени соответствовать национальным обстоятельствам и приоритетам. Основной источник выбросов парниковых газов в России - энергетический сектор, на который приходится более 1/3 совокупных выбросов. Второе место занимает добыча угля, нефти и газа (16%), третье - промышленность и строительство (около 13%). Таким образом, наибольший вклад в снижение выбросов парниковых газов в России может внести реализация огромного потенциала энергосбережения.
Парниковый эффект - подъем температуры на поверхности планеты в результате тепловой энергии, которая появляется в атмосфере из-за нагревания газов. Основные газы, которые ведут к парниковому эффекту на Земле - это водяные пары и углекислый газ.
Явление парникового эффекта позволяет поддерживать на поверхности Земли температуру, при которой возможно возникновение и развитие жизни. Если бы парниковый эффект отсутствовал, средняя температура поверхности земного шара была бы значительно ниже, чем она есть сейчас. Однако при повышении концентрации парниковых газов увеличивается непроницаемость атмосферы для инфракрасных лучей, что приводит к повышению температуры Земли.
В 2007 году Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) - наиболее авторитетный международный орган, объединяющий тысячи ученых из 130 стран мира - представила свой Четвертый оценочный доклад, в котором содержались обобщенные выводы о прошлых и нынешних климатических изменениях, их воздействии на природу и человека, а также о возможных мерах по противодействию таким изменениям. Согласно опубликованным данным, за период с 1906 по 2005 годы средняя температура Земли поднялась на 0,74 градуса. В ближайшие 20 лет рост температуры, по мнению экспертов, составит в среднем 0,2 градуса за десятилетие, а к концу XXI века температура Земли может повыситься от 1,8 до 4,6 градусов (такая разница в данных - результат наложения целого комплекса моделей будущего климата, в которых учитывались различные сценарии развития мировой экономики и общества).
По мнению ученых, с 90-процентой вероятностью наблюдаемые изменения климата связаны с деятельностью человека - сжиганием углеродного ископаемого топлива (т.е. нефти, газа, угля и др.), промышленными процессами, а также сведением лесов - естественных поглотителей углекислого газа из атмосферы.
У планеты Земля несколько оболочек, атмосфера - воздушная оболочка, гидросфера - водяная оболочка, литосфера - твердая оболочка. Соотносительно этим средам построено и осуществляется существование Земли и самой жизни на Земле. Существенными факторами жизнедеятельности в первую очередь являются температурный режим и электронная энергия. Наличие и изменение тепловой и электронной энергии в атмосфере, на суше и в мировом океане обуславливает изменение жизни на Земле.
Процессы, происходящие в слоях, на поверхности, в атмосфере Земли и влияющие на тепловую и электронную энергию, представлены на трех уровнях.
Первый уровень тепловой и электронной энергии связан с образованием углеводородной субстанции на мантии Земли и поступлением углеводородов по земным артериям в земные пустоты, так называемые месторождения и сланцевые породы.
Распространение соединений углерода и водорода в составе земного вещества предполагает образование углеводородов в глубинных зонах Земли и их поступление по разломам и трещинам в верхние горизонты земной коры с формированием залежей в благоприятных тектонических структурах. На отработанных месторождениях запасы нефти со временем восстанавливаются, что свидетельствует о постоянном процессе образования нефти, идущем в земных недрах, или притоке ее из земных глубин. Есть мнение среди специалистов, что это можно рассматривать как поступление тех остатков полезного ископаемого, которые в момент добычи находились на некотором удалении от эксплуатационных скважин.
Образование углеводородной субстанции обусловлено протеканием физико-электрохимических реакций, в которых составляющими являются вода и углеводород, поступающие на мантию Земли через разломы земной коры. Вода (H2O) поступает из мирового океана, углеводород - со всей поверхности Земли от процессов гниения, горения и тому подобных. С суши углеводород вымывается из почвы, попадая в ручьи, малые и большие реки, далее в моря и океаны. Образуется холодное донное течение, которое несет углеводород к океаническим разломам.
Для обеспечения прохождения физико-электрохимических процессов из ядра Земли выделяются и поступают отрицательно заряженные частицы электроны (е-). Физико-электрохимические реакции протекают под действием высокой температуры и внутреннего давления.
Образовавшаяся углеводородная субстанция имеет высокую температуру и при продвижении по земным артериям к месторождениям и сланцевым породам, находящимся в разных частях Земли, происходит нагрев земной коры. Особенно общий климат и нагрев земной коры при добыче углеводородов из месторождений отражается на определенных участках земной коры, где происходит добыча, так как месторождения имеют конкретно ограниченный объем площади добычи. Обоснованием сказанного являются существующие факторы, а именно добыча углеводородов в засушливых районах приводит к еще большему высыханию почвы и образованию пустынь, а в северных районах и на шельфе северных морей и океана - к уменьшению слоя вечной мерзлоты, повышению температуры морской и океанической воды, что негативно сказывается на жизнедеятельности микроорганизмов и убыстряется таянье льдов и появление айсбергов в морях и океане в большем количестве, чем это было ранее. Такое ускоренное появление айсбергов способствует временному уменьшению температуры воды, что приводит к циклическим изменениям температуры климата в северных широтах. Увеличение температуры климата в северных широтах сопровождается временным отрезком понижения температуры. Это можно представить, когда при кипячении воды в чайнике, установленном на плите, в воду опустить кусок льда, температура воды понижается до момента таянья льда, но так как чайник находится на постоянном источнике подогрева, далее температура воды вновь повышается. Таким образом, изменение температуры климата в северных широтах происходит за счет увеличения добычи углеводородов из месторождений, что приводит к постоянной подпитке углеводородами из недр Земли по артериям.
Добыча углеводородов на сланцах влияет на температуру земной коры и на климат в меньшей степени, так как добыча осуществляется на большей площади и в меньших объемах. Существующие в настоящее время технологии добычи сланцевых углеводородов несовершенны и вредны для экологии и требуют новых качественных технологий.
При прохождении физико-электрохимических процессов образования углеводородной субстанции на мантии Земли выделяется водород (Н), который по разломам земной коры выходит на дно мирового океана и, проходя через толщу океанической воды, вступает в реакцию с растворенным в воде кислородом (O2):
Н+О2=Н2О+е-+t.
Выделенные электроны при электрохимической реакции окисления водорода с кислородом вступают в электрохимическую реакцию, при которой происходит диэлектрическая диссоциация воды. Отрицательно заряженная частица электрон вступает в электрохимическую реакцию с водой, при которой образуется молекула водорода (H), которая далее вступает в реакцию с растворенным в океанической воде кислородом с выделением температуры.
Также, при прохождении физико-электрохимического процесса образования углеводородной субстанции на мантии Земли выделяется тепловая энергия, что сопровождается повышением температуры воды на дне океана. Таким образом, в совокупности с процессом образования углеводородной субстанции происходит общий нагрев воды в океане, что объясняет образование теплых течений.
Через океанические разломы земной коры в толщу океана выделяется значительно большее количество водорода относительно растворенного в воде кислорода. Водород выходит на поверхность океана, образуя «водяные шарики», внутри которых находится водород, то есть это можно представить как физический процесс образования мыльных пузырей. Эти «водяные шарики», насыщенные водородом, поднимаются в атмосферу над океаном, где и образуются облака.
Схематично первый уровень образования тепловой и электронной энергии представлен на фиг. 1.
Второй уровень образования тепловой и электронной энергии обусловлен наличием и движением образованных в океане теплых течений и водяных облаков.
Движение теплых течений направлено в сторону суши к устьям больших рек, это обусловлено тем, что по большим рекам выносится углеводород, который переносится холодными дойными течениями.
Постоянство подогрева теплых течений обеспечивается проходящими в океане электрохимическими реакциями:
Н+O2=Н2О+е-+t,
H2O+e-=H+OH+t.
Эти реакции осуществляются в толщах воды и продолжаются циклически до тех пор, пока молекулы водорода будут находить соответствующие молекулы кислорода. Так как молекула водорода по своему молекулярному весу легкая, она из толщи воды стремится на поверхность океанической воды. На поверхности воды образуются водяные шарики (водяной пар), внутри которых и находятся молекулы водорода, не вступившие в реакцию с кислородом и поднявшиеся из толщи воды. Водяные шарики поднимаются вверх в атмосферу и насыщают облака, образовавшиеся в результате энергетических и тепловых процессов, описанных на первом уровне.
Водородно-водяные шарики, образующие дождевые облака, движутся в сторону суши. Это движение обусловлено наличием большого количества кислорода на суше благодаря растительному покрову суши. При движении над океаном и сушей дождевое облако пропитывается водяным паром, который испаряется с поверхности океана и суши. Концентрация влаги в дождевом облаке и определенная атмосферная температура способствует «схлопыванию» водяных шариков, при этом высвободившийся водород вступает в реакцию с атмосферным кислородом. Образуется вода (H2O), отрицательно заряженная частица электрон (е-) и повышается температура (t) атмосферы. Вода в виде дождевых осадков выпадает на сушу, электронная энергия образует грозовой разряд, который, проходя от грозового облака до поверхности Земли, в атмосфере образует озон. Таким образом, электрохимическую реакцию образования озона можно представить в следующем виде:
O2+е-=О3.
Ощущаемый в атмосфере после грозы запах - это и есть озон (O3). Образованный в результате электрохимической реакции озон становится отрицательно заряженной молекулой и под влиянием электромагнитного поля Солнца, имеющего, как известно, положительный заряд, озон поднимается в верхние слои атмосферы, где образует озоновый слой.
При возрастании добычи, сжигании и возобновлении месторождений углеводородного сырья увеличивается количество выделяемого водорода из недр Земли. Электрохимические реакции с участием большего количества водорода способствуют повышению температуры теплых течений и увеличению количества грозовых облаков. Все это в итоге приводит к увеличению температуры на Земле и в атмосфере. Регулировать повышение этой температуры невозможно и воспринимать это следует как плату за цивилизацию.
Схематично второй уровень образования тепловой и электронной энергии представлен на фиг. 2.
Третий уровень образования тепловой и электронной энергии обусловлен процессами горения углеводородов, гниения, дыхания, сопровождающимися повышением температуры в атмосфере.
Прохождение электрохимических реакций превращения углеводородной субстанции всех видов сопровождается выделением молекул оксида углерода (СО), углекислого газа (СО2), воды (H2O), водорода (H,) и при этом важное значение имеют внешние факторы, давление, температура, концентрация.
Влияние повышения температуры на равновесную химическую реакцию состоит в смещении равновесия в сторону протекания эндотермической реакции, а понижение температуры - в сторону экзотермической реакции.
Для реакции с участием газообразных веществ повышение давления приводит к увеличению числа молекул в единице объема. Следовательно, в этом случае равновесие сместится в сторону уменьшения числа молекул, то есть в сторону реакции образования газообразных веществ, занимающих меньший объем.
Смещение равновесия: вправо - при повышении давления, влево - при понижении давления.
Влияние концентрации веществ на равновесную систему: увеличение концентрации веществ смещает равновесие в сторону их расходования, а уменьшение - в сторону их образования. Так, при увеличении концентрации СО и H2O равновесие реакции сдвигается вправо, а при уменьшении концентрации этих компонентов - влево:
Для биосферы действие принципа химического равновесия обеспечивает сохранение ее устойчивости и стабильности. Прохождение электрохимических реакций при горении, дыхании, гниении с выделением при этом тепловой и электронной энергии можно назвать как образование естественного природного парникового эффекта.
Величина тепловой и электронной энергии, выделяемой при электрохимических процессах в разных климатических районах Земли, различна. Во временном диапазоне на Земле величина тепловой и электронной энергии до недавнего времени была практически неизменна, то есть природный естественный парниковый эффект, который сложился с момента возникновения жизни на Земле, имел характер постоянства. Однако с увеличением промышленного производства добычи и переработки углеводородного сырья данный принцип электрохимического равновесия нарушается, что приводит к экологическим последствиям, то есть к изменению климата и увеличению парникового эффекта.
В основу изобретения положена задача, заключающаяся в создании условий прохождения на подвластном человеку энергетическом и тепловом уровне Земли электрохимических реакций, при которых продукты горения углеводородного топлива не оказывают негативного воздействия на атмосферу, то есть не способствуют увеличению парникового эффекта.
При сжигании в промышленных установках углеводородного сырья через газоотводные устройства (трубы) под действием температуры и давления в атмосферу поднимаются в основном молекулы оксида углерода (СО) и водяного пара, при более низкой температуре и давлении из труб в атмосферу поступают молекулы углекислого газа (СО2) и водорода (Н). Так как газоотводные трубы в настоящее время имеют довольно большую высоту, при выходе продуктов горения на такой высоте молекула оксида имеет меньший удельный вес по сравнению с молекулой углекислого газа. У молекулы оксида углерода на внешнем энергетическом слое присутствует две отрицательно заряженные частицы (электрона) по сравнению с молекулой СО2, поэтому молекула оксида углерода (СО) имеет более отрицательный заряд по сравнению с молекулой СО2 и с учетом меньшего удельного веса и более отрицательного заряда молекула оксида углерода поднимается на большую высоту от поверхности Земли, чем молекула углекислого газа. Подъем на большую высоту молекулы оксида углерода с отрицательным зарядом обусловлен электромагнитным положительно заряженным нолем Солнца, то есть электромагнитное поле Солнца вытягивает вверх молекулы оксида углерода. Поэтому электрохимические реакции окисления (сжигания) оксида углерода в кислороде происходят в более высоких слоях атмосферы, в результате чего образуется углекислый газ с выделением тепловой и электронной энергии. Это одна из причин возникновения дополнительного парникового эффекта, который носит локальный характер.
Сконцентрированный в атмосфере на большой высоте углекислый газ разносится ветром по поверхности земли, включая моря и океаны, на большие расстояния, способствуя увеличению площади растительной массы. Для того чтобы углекислый газ с большой высоты достиг поверхности Земли и океана необходим большой промежуток времени. Этой величиной времени характеризуется процесс медленного осаждения углекислого газа на поверхности, что является основной причиной концентрации углекислого газа в атмосфере.
Другой причиной повышения температуры в атмосфере является присутствие молекул водорода, которые поступают в атмосферу из промышленных труб при электрохимических реакциях сжигания углеводородного сырья с выделением углекислого газа и водорода. Молекула водорода вступает в электрохимическую реакцию с атмосферным кислородом, при которой образуется вода, отрицательно заряженная частица электрон и выделяется тепловая энергия. Отрицательно заряженная частица электрон вступает в электрохимическую реакцию с молекулой атмосферного водяного пара, при этом происходит диэлектрическая диссоциация с восстановлением молекулы водорода и гидрата OH.
Электрохимические реакции имеют циклический характер и при каждой из них выделяется тепловая энергия. Таким образом, повышение температуры атмосферы и поверхности Земли обусловлено температурой, выделяющейся в этих реакциях, и является суммарной температурой дополнительного локального парникового эффекта.
Окончание цикличности описанных реакций происходит на такой высоте, где отсутствуют молекулы водяного пара. Оставшиеся при этом свободные отрицательно заряженные частицы электроны, присоединяясь к молекуле кислорода, образуют озон (О3):
O2+e-=О3.
Образованная молекула озона поднимается вверх относительно поверхности Земли до определенной высоты, где формируется озоновый слой. Высота, на которой образуется озоновый слой, обусловлена тем, что молекула озона имея отрицательно величину заряда, на который влияет положительное электромагнитное поле Солнца, поднимается вверх в атмосферу. Кроме того, молекула озона имеет соответствующую молекулярную массу и поэтому притягивается к Земле. Таким образом, концентрация молекул О3 и формирование озонового слоя - это есть равенство силы притяжения Земли и силы электромагнитного поля Солнца. В конечном итоге основной объем озонового слоя образуется при прохождении цикличных реакций и незначительная часть - при грозе и в процессе образования грозовых облаков, осадков.
В природе явление образования и локализации естественного природного парникового эффекта связано с энергетическим механизмом вращения Земли вокруг своей оси, вокруг Солнца и вращения Солнца вокруг своей оси. Энергетическая сущность природного механизма состоит в том, что Солнце, обладая положительным электромагнитным полем, забирает отрицательно заряженные частицы электроны от молекул озона (О3), формирующих озоновый слой атмосферы Земли, при этом восстанавливается молекула кислорода (О2).
O3-е-=О2.
Образованная молекула кислорода притягивается к поверхности Земли относительно своей молекулярной массы. Достигая определенной высоты от поверхности Земли, молекула кислорода снова присоединяет к себе отрицательно заряженную частицу электрон, при этом образуется молекула озона, которая поднимается на высоту озонового слоя. Этот механизм является «лифтом» по доставке электрона на внешний озоновый слой. Разрушение молекулы озона под действием электромагнитного поля Солнца приводит к уменьшению озонового слоя и увеличению озоновых дыр на южном и северном полюсах Земли. Через определенный промежуток времени озоновый слой восстанавливается.
По физико-химическому составу Солнце можно представить в виде трех уровней, или трех состояний электрохимических веществ. Первый центральный уровень состоит из гелия (газообразное вещество), второй уровень состоит из молекул водорода, третий внешний уровень состоит из активных положительно заряженных частиц ионов водорода. Именно третий уровень, состоящий из положительно заряженных частиц ионов водорода, создает положительное электромагнитное поле Солнца.
Электрохимическая реакция соединения положительно заряженной молекулы водорода (Н) Солнца с отрицательно заряженной частицей электроном Земли - это есть энергетическая составляющая вращения планет солнечной системы. Вращение Земли вокруг своей оси происходит за счет того, что при разрушении озона на определенном участке атмосферы понижается отрицательный потенциал озонового слоя и под действием положительного электромагнитного поля Солнца происходит вращательное движение Земли вокруг оси. Таким же образом, понижение величины положительного потенциала внешнего уровня Солнца за счет присоединения отрицательно заряженной частицы электрона Земли, происходит вращательное движение Солнца вокруг своей оси. Исходя из описанного механизма, вращение Земли и Солнца происходит в разных направлениях относительно друг друга. При вращении Земли вокруг своей оси под действием уменьшения отрицательного потенциала озонового слоя, а также при уменьшении положительного заряда третьего внешнего уровня Солнца происходит поступательное движение Земли, которое преобразуется во вращательное движение вокруг Солнца.
Таким образом, вращение Земли вокруг Солнца можно объяснить относительной разностью массы Солнца и Земли, величиной отрицательного заряда озонового слоя Земли и величиной положительно заряда третьего внешнего уровня Солнца.
На третьем слое Солнца происходит электрохимическая реакция соединения положительного иона водорода с отрицательным электроном с получением молекулы водорода, выделением тепловой и световой энергии.
H++е-=Н.
Образованная молекула водорода на третьем уровне переходит на второй уровень Солнца, так как она по массе тяжелее, на втором уровне Солнца естественным образом возникает большое давление и высокая температура, при этом происходит электрохимическая реакция двух молекул водорода, при которой образуется молекула гелия, которая переходит на первый уровень Солнца.
Энергетический механизм вращения Земли и Солнца представлен на фигуре 4.
Таким образом, происходит образование и локализация естественного парникового эффекта в атмосфере Земли. Регулирование образования и локализации рассмотренного энергетического механизма происходит за счет природного механизма изменения наклона оси Земли и скорости вращения Земли вокруг своей оси и скорости вращения вокруг Солнца.
Недостаток природного механизма регулирования и локализации природного парникового эффекта с учетом образования локальных парниковых эффектов - есть относительно большой промежуток времени и скорости вращения Земли вокруг оси и вокруг Солнца, а также небольшое изменение наклона земной оси с учетом образования локальных эффектов на всей поверхности Земли.
Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата следует на промышленных предприятиях переработки и сжигания углеводородного топлива на газоотводных трубах установить электромагнитный фильтр, включенный в электрохимическую систему катодной защиты подводящих трубопроводов углеводородного топлива.
Указанная электрохимическая система состоит из устройств, которые подключаются следующим образом. К источнику постоянного тока от положительной шины через автомат, через контактное устройство подключают анодное заземление с использованием дренажного кабеля, проложенного в земле, затем анодное заземление дренажным кабелем в подземной части и стальной полосой в надземной части подключается к электромагнитному фильтру, установленному в верхней части газоотводной трубы на выходе продуктов горения в атмосферу. Отрицательную шину источника постоянного тока подключают через контактное устройство на стальной подземный трубопровод (подводящие газопровод, нефтепровод, мазутопровод, теплопровод). Подключенный таким образом трубопровод в рабочей электрохимической системе будет дополнительно находиться под катодной поляризацией от источника постоянного тока, то есть будет осуществлена электрохимическая защита стального подземного трубопровода от электрохимической коррозии в соответствие с Межгосударственным стандартом ГОСТ 9.602-2005 «Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные» (разработан ГУН Академия коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова, ГУП ВНИИ железнодорожного транспорта, ФГУП «ВНИИстандарт», введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 25.10.2005 г. №262-ст.)
Известная электрохимическая система катодной защиты включает:
- источник постоянного тока, представляемый как преобразователь переменного тока в постоянный, подключаемый к напряжению 220 Вольт, который обеспечивает создание на границе раздела «сталь - почвенный электролит» защитный электрохимический потенциал;
- анодное заземление, выполненное из материала, имеющего достаточную стойкость к электролитическому растворению, а именно из углеграфита, функцией которого является обеспечение заданного сопротивления растеканию и распределение разности потенциалов «труба-земля» вдоль трубопровода;
- дренажный кабель и контактное устройство предназначены для соединения элементов системы.
- автомат, применяемый в электрических цепях для защиты от высокого электрического перенапряжения.
Защита преобразователя автоматическим устройством обусловлена тем, что электромагнитный фильтр, устанавливаемый на газоотводной трубе и включенный в электрохимическую систему, обладает положительным электромагнитным полем и при включенной системе будет представлять собой активный улавливатель грозовых разрядов с дальнейшим отведением их на анодный заземлитель, тем самым защищая преобразователь от поломки.
Электротехнические характеристики катодного преобразователя, дренажного кабеля, анодного заземления, автомата будут определяться конкретным рабочим проектом для каждого источника сжигания соответствующей массы углеводородного топлива.
Вводимый заявленным способом в электрохимическую систему электромагнитный фильтр выполнен в виде объемной решетки из углеграфитовых пластин. Выбор углеграфитового материала обусловлен тем, что во всем объеме фильтра на углеграфитовых пластинах будет конденсироваться вода, выполняющая роль электролита, поэтому решетка будет подвергаться электрохимической коррозии, а значит, материал должен обладать коррозионной стойкостью. Известно, что углеграфит относительно своего естественного (стационарного потенциала) согласно Закону Фарадея имеет малую электролитическую растворимость. Размеры электромагнитного фильтра (высота и диаметр) зависят конкретно от каждого промышленного источника, где сжигается определенный объем углеводородного топлива.
Схема подключения рассматриваемой системы представлена на фиг. 6
Описанная электрохимическая система в рабочем состоянии выполняет функцию по созданию в электромагнитном фильтре положительного электромагнитного поля, которое в дополнение с положительным электромагнитным полем Солнца будет выполнять роль блокатора локального парникового эффекта.
Обоснованием того, что за счет применения электромагнитного фильтра достигается результат локализация локального парникового эффекта является следующее. В электромагнитном фильтре на выходе продуктов горения в атмосферу осуществляются две параллельные электрохимические реакции, а именно:
- реакция сжигания оксида углерода (СО) в атмосферном кислороде (О2) с выделением тепловой энергии и электронной энергии в виде отрицательно заряженной частицы электрон: СО+О2=СО2+t↑+е-↑;
- реакция сжигания водорода (Н) в атмосферном кислороде (О2) с выделением тепловой энергии и электронной энергии в виде отрицательно заряженной частицы электрон: Н+О2=Н2О+е↑+е-↑.
Объем и масса прохождения тех или иных описанных электрохимических реакций будет зависеть от величины давления и температуры, при которых происходят процессы сжигания углеводородного топлива. Положительное электромагнитное поле, созданное в электромагнитном фильтре, будет улавливать отрицательно заряженные частицы электроны и направлять их на анодное заземление посредством источника постоянного тока и далее отводить на защищаемый подземный трубопровод. Таким образом, технический результат достигается в результате того, что отрицательно заряженная частица электрон (е) уловлен и отведен в грунт, благодаря чему не происходит диэлектрическая диссоциация воды с последующим восстановлением молекул водорода и с дальнейшим прохождением циклических электрохимических реакций, рассмотренных при описании природного парникового эффекта с образованием озона, которые представлены на фигуре 3.
В случае недостатка атмосферного кислорода в месте установки электромагнитного фильтра для локализации СО и Н целесообразно выполнить дополнительно принудительную вентиляцию атмосферного воздуха, содержащего кислород, путем установки вентиляционного устройства. Чтобы образованный в электромагнитном фильтре при электрохимических реакциях углекислый газ (СО2) не распространялся на большие расстояния, высота газоотводных труб должна быть 50-100 метров, то есть на уровне высоты деревьев для более эффективного поглощения углекислого газа зелеными насаждениями. Образованная при электрохимической реакции (Н2О) вода будет оседать на углеграфитовых пластинах электромагнитного фильтра, который будет подвержен электрохимической коррозии. Необходимость замены фильтра будет возникать по мере его разрушения, а в финансовом плане затраты незначительны, так как углеграфит является доступным материалом и относительно недорогим, по сравнению с другими электролитически стойкими материалами, такими как золото, серебро.
Фигура 1. Первый уровень образования тепловой и электронной энергии Земли.
Разрез А - первый уровень образования тепловой и электронной энергии Земли.
1. Ядро Земли
2. Мантия Земли
3. Кора Земли
4. Углеводородная субстанция
5. Разломы в земной коре
6. Земные артерии
7. Океан
8. Дно океана
9. Поверхность океана
10. Место скопления углеводородов (месторождение)
11. Образование теплого течения
12. Теплое течение
13. Отрицательно заряженная частица электрон
14. Молекула водорода (H)
15. Вода (H2O)
16. Углеродные соединения
17. Водород, поднимаясь со дна океана, вступает в реакцию с растворенным в океанской воде кислородом с выделением тепловой и электронной энергии, реакция описывается формулой (Н+О2=Н2О+е-+t)
18. Электрохимическая диссоциация воды с выделением тепловой энергии, описывается реакцией (Н2О+е-=Н+ОН+t)
19. Образование облаков, насыщенных водородно-водяными «шариками»
20. Установки добычи углеводородов (нефть, газ и т.п.)
Фигура 2. Второй уровень образования тепловой и электронной энергии Земли.
На фигуре 2 представлены следующие элементы:
Разрез А - первый уровень образования тепловой и электронной энергии Земли
Разрез В - второй уровень образования тепловой и электронной энергии Земли
1. Ядро Земли
2. Мантия Земли
3. Кора Земли
4. Углеводородная субстанция
5. Разломы в земной коре
7. Океан
8. Дно океана
9. Поверхность океана
12. Теплое течение
17. Водород, поднимаясь со дна океан, вступает в реакцию с растворенным в океанской воде кислородом с выделением тепловой и электронной энергии, реакция описывается формулой
(H+O2=H2O+e-+t)
18. Электрохимическая диссоциация воды с выделением тепловой энергии описывается реакцией (H2O+е-=H+ОН+t)
19. Образование облаков, насыщенных водородно-водяными «шариками»
21. Направление движения облаком в сторону суши
22. Суша
23. Солнце
24. Электромагнитное поле Солнца
25. Дождевые облака
26. Грозовой разряд
27. Кислород (O2)
28. Концентрация влаги в дождевом облаке и определенная атмосферная температура способствует «схлопыванию» водяных шариков, при этом высвободившийся водород вступает в реакцию с атмосферным кислородом с выделением тепловой и электронной энергии, реакция описывается формулой Н+O2=H2O+е-+t.
29. Реакция образования озона описана реакцией О2+е-=О3
Фигура 3. Образование природного и локального парникового эффекта.
На фигуре 3 схематично представлен процесс образования природного парникового эффекта при процессах горения, гниения, дыхания и локального парникового эффекта при сжигании углеводородного топлива.
Фиг. 3 содержит следующие элементы:
23. Солнце
24. Электромагнитное поле Солнца
29. Образование озона О2+е-=О3
30. Циклическая реакция в атмосфере описывается формулой
H2+О2=Н2О+е-+t°
31. Циклическая реакция в атмосфере описывается формулой
H2O+е-=Н+ОН
32. Углекислый газ (СО2), поглощаемый зелеными насаждениями
33. Продукты горения поднимаются в атмосферу по трубе, описаны реакцией
34. Процессы горения, дыхания, гниения, происходящие в природе, описаны реакцией
35. Водород (Н), поднимающийся в атмосферу
36. Неконтролируемая электрохимическая реакция окисления атмосферным кислородом продуктов горения - оксида углерода и молекулы водорода
37. Атмосферная проводимость электронной энергии
38. Промышленное предприятие переработки углеводородного сырья
39. Процесс горения углеводородного топлива
40. Подземное металлическое сооружение (трубопровод) подачи углеводородного топлива
41. Промышленные трубы, через которые в атмосферу поступают продукты горения
42. Углекислый газ под давлением и при высокой температуре поднимается вверх и рассеивается в атмосфере
43. Озоновый слой
Фиг. 4. Механизм вращения земли.
На фиг. 4 представлен механизм вращения Земли под влиянием электронной энергии, высвобождаемой в результате электрохимических реакций
23. Солнце
24. Электромагнитное поле Солнца
27. Атмосферный кислород (O2)
29. Образование озона О2+е-=О3
43. Озоновый слой
44. Планета Земля
45. Ось Земли
49. Вращение Солнца вокруг своей оси
50. Вращение Земли вокруг своей оси
51. Вращение Земли вокруг Солнца
52. Отрицательно заряженная частица электрон.
53. Ионы водорода на Солнце
54. Разрушение озона О3-е-=O2
Фигура 5. Способ локализации локального парникового эффекта
На фигуре 5 представлен план установки электромагнитного фильтра для локализации локального парникового эффекта при сжигании углеводородного топлива на промышленных предприятиях.
Фиг. 5 содержит следующие элементы:
13. Отрицательно заряженная частица электрон
23. Солнце
24. Электромагнитное поле Солнца
26. Грозовой разряд
29. Образование озона О2+е-=O3
30. Циклическая реакция в атмосфере описывается формулой
H2+О2=Н2О+е-+t°
31. Циклическая реакция в атмосфере описывается формулой
Н2О+е-=Н+ОН
32. Углекислый газ (СО2), поглощаемый зелеными насаждениями
33. Продукты горения поднимаются в атмосферу по трубе, описаны реакцией
34. Процессы горения (пожары, выхлопные автомобильные газы и т.п.), дыхания, гниения, происходящие в природе, описаны реакцией
35. Водород (Н), поднимающийся в атмосферу
36. Электрохимическая реакция на выходе из промышленной трубы описана реакцией СО+H2O=CO2+Н
37. Атмосферная проводимость электронной энергии
38. Промышленное предприятие переработки углеводородного сырья
39. Процесс горения углеводородного топлива
40. Подземное металлическое сооружение (трубопровод) подачи углеводородного топлива
41. Промышленные трубы, через которые в атмосферу поступают продукты горения
43. Озоновый слой
55. Электромагнитный фильтр из углеграфитовых пластин
56. Источник постоянного тока
57. Автоматическое устройство защиты от высокого напряжения
58. Контактное устройство подключения анодных электродов к положительной шине источника постоянного тока
59. Анодные электроды из углеграфитовых труб
60. Контактное устройство подключения подземного трубопровода к отрицательной шине источника постоянного тока
61. Дренажный кабель
62. Стальная полоса
63. Направление движения отрицательно заряженного электрона
Фиг. 6. Схема подключения электромагнитного фильтра локализации локального парникового эффекта.
На фиг. 6. представлена электрическая схема подключения электромагнитного фильтра.
Фиг. 6 содержит следующие элементы:
32. Углекислый газ (СО2), поглощаемый зелеными насаждениями
39. Процесс горения углеводородного топлива
40. Подземное металлическое сооружение (трубопровод) подачи углеводородного топлива
41. Промышленные трубы, через которые в атмосферу поступают продукты горения
55. Электромагнитный фильтр из углеграфитовых пластин
56. Источник постоянного тока
57. Автоматическое устройство защиты от высокого напряжения
58. Контактное устройство подключения анодных электродов к положительной шине источника постоянного тока
59. Анодные электроды из углеграфитовых труб
60. Контактное устройство подключения подземного трубопровода к отрицательной шине источника постоянного тока
61. Дренажный кабель
62. Стальная полоса
63. Направление движения отрицательно заряженного электрона
64. Заземление источника постоянного тока
65. Столб ВЛ 220 Вольт для питания источника постоянного ток (в зависимости от ситуационного плана источник может быть установлен на подставке у стены промышленного здания с подключением электропитания 220 Вольт).
66. Питающий кабель
67. Медно-сульфатный электрод длительного действия для измерения электрохимического потенциала
68. Уровень земли
Изобретение относится к области экологии и, в частности, к способам борьбы с парниковым эффектом, образующимся в результате влияния промышленных выбросов в атмосферу при сжигании углеводородного топлива. Дополнительно к действию положительного электромагнитного поля Солнца, локализация локального парникового эффекта, образующегося при сжигании углеводородного топлива, обеспечивается путем отвода отрицательно заряженной частицы электрон (63). Электрон выделяется в результате электрохимических реакций на выходе продуктов сжигания из газоотводной трубы (41) в атмосферу на анодное заземление, путем воздействия положительного электромагнитного поля электромагнитного фильтра (55). Электромагнитный фильтр (55) выполнен из углеграфитовых пластин, его устанавливают в верхней части трубы (41) и подключают в электрохимическую систему катодной защиты путем соединения стальной полосой (62) в надземной части вдоль трубы и дренажным кабелем (61) под землей к анодному заземлению из углеграфитовых труб. Далее подключают через контактное устройство (58) и через автомат к положительной шине источника постоянного тока (56). Затем отрицательную шину источника постоянного тока подключают дренажным кабелем (61) через контактное устройство (60) под землей к стальному подземному трубопроводу (40). Обеспечивается создание условий прохождения электрохимических реакций, при которых продукты горения углеводородного топлива не оказывают негативного воздействия на атмосферу, то есть не способствуют увеличению парникового эффекта. 6 ил.
Способ локализации локального парникового эффекта, возникающего при изменении энергетических и тепловых уровней Земли под влиянием энергетического механизма вращения Земли и Солнца относительно друг друга, характеризующийся тем, что дополнительно к действию положительного электромагнитного поля Солнца, локализация локального парникового эффекта, образующегося при сжигании углеводородного топлива, обеспечивается путем отвода отрицательно заряженной частицы электрон, выделенной в результате электрохимических реакций на выходе продуктов сжигания из газоотводной трубы в атмосферу на анодное заземление, путем воздействия положительного электромагнитного поля электромагнитного фильтра, выполненного из углеграфитовых пластин, который устанавливают в верхней части трубы и подключают в электрохимическую систему катодной защиты путем соединения стальной полосой в надземной части вдоль трубы и дренажным кабелем под землей к анодному заземлению из углеграфитовых труб и далее подключают через контактное устройство и через автомат к положительной шине источника постоянного тока, далее отрицательную шину источника постоянного тока подключают дренажным кабелем через контактное устройство под землей к стальному подземному трубопроводу.
| RU 93018805 A, 27.02.1997 | |||
| US 5003186 A, 26.03.1991 | |||
| CN 101263774 A, 17.09.2008 | |||
| US 8944363 B2, 03.02.2015. |
