Alkohol etylowy (etanol)

Alkohol etylowy lub etanol to związek organiczny, z grupy alkoholi o wzorze C2H5OH. W temperaturze pokojowej ma postać bezbarwnej cieczy o charakterystycznej woni i piekącym smaku. Jest palny, ale pali się słabo widocznym, niebieskawym płomieniem.

Poniższa lista przedstawia niektóre istotne parametry etanolu:

  • temperatura topnienia: -114,2°C,
  • temperatura wrzenia: 78,3°C,
  • gęstość: 0,7893 g/cm3 (dotyczy etanolu absolutnego),
  • wartość opałowa: 21,2 MJ/l, 26,8 MJ/kg,
  • liczba oktanowa: 108,6 .

W praktyce etanol absolutny, tj. etanol w stężeniu 100% spotykany i wykorzystywany jest rzadko. Najpopularniejszą formą stosowania alkoholu etylowego jest spirytus, który stanowi mieszanina etanolu (95,6%) z wodą.


Czytaj dalej…

Piroliza

Piroliza (inaczej sucha destylacja lub destylacja rozkładowa) to proces rozkładu biomasy lub innego paliwa stałego (np. drewna, węgla) pod wpływem dostarczonego ciepła przy znacznym niedomiarze powietrza (tlenu). Nazwa ta pochodzi od języka greckiego, z połączenia słów ogień i rozkład.

Piroliza zachodzi w temperaturze 200-600°C przy bardzo małym dostępie tlenu. W jej trakcie następuje wyodrębnienie z drewna/węgla lotnych składników (drewno zawiera ich nawet do 80%). 

Jako samodzielny proces technologiczny, wykorzystywana jest m.in. do produkcji węgla drzewnego z drewna oraz koksu z węgla kamiennego. Proces ten znany jest ludzkości od kilku tysięcy lat, albowiem produkcja węgla drzewnego była jednym z kluczowych procesów niezbędnych do prowadzenia wytopu metali w piecach metalurgicznych.


Czytaj dalej…

Metan

Metan, któremu poświęcony jest niniejszy artykuł, to najprostszy węglowodór nasycony (alkan). Jego wzór sumaryczny (wzór chemiczny) to CH4 – cząsteczka metanu składa się z jednego atomu węgla i czterech atomów wodoru.

Znamy go jako bezwonny, lżejszy od powietrza, bezbarwny gaz (taką formę ma w temperaturze pokojowej), który doskonale się pali, oddając przy tym mnóstwo energii. Pali się ładnym, błękitnym płomieniem.

Dość powszechnie występuje w przyrodzie. Jest podstawowym składnikiem gazu ziemnego, który może go zawierać nawet ponad 95% (w przypadku gazu ziemnego tzw. wysokometanowego). Powstaje w wyniku beztlenowego rozkładu biomasy przez bakterie (fermentacja metanowa). Ponieważ ten proces występuje m.in. na bagnach, metan znany jest również jako gaz błotny. Ponieważ wydziela się często w kopalniach węgla kamiennego, niekiedy określa się go mianem gazu kopalnianego. Kilka procent metanu znajdziemy też w gazie drzewnym.


Czytaj dalej…

Paradoks Jevonsa, czyli jakie są skutki energooszczędności

Na pierwszy rzut oka mogłoby się wydawać, że dążenie do coraz dalej posuniętej energooszczędności (np. coraz bardziej oszczędnych samochodów) ma tylko pozytywny wpływ na środowisko. Tymczasem coś dokładnie przeciwnego przewidział już 150 lat temu angielski ekonomista, William Stanley Jevons. Znamy to zjawisko jako paradoks Jevonsa.

Jevons w swojej wydanej w 1865 r. pracy „Problem węgla” („The Coal Question”) podzielił się swoimi spostrzeżeniami z obserwacji zmian na rynku węgla kamiennego po upowszechnieniu się wymyślonej niemal sto lat wcześniej przez Jamesa Watta udoskonalonej maszyny parowej. 

Pomysł Watta sprowadzał się do ulepszenia sposobu kondensacji pary wodnej, która we wcześniejszych rozwiązaniach odbywała się w cylindrze maszyny roboczej (co wiązało się ze stratami ciepła). Watt zaproponował, by kondensacji dokonywać w osobnym urządzeniu, skraplaczu, co pozwoliło na uniknięcie strat ciepła i znacząco zmniejszyło jednostkowe zużycie węgla. Ten typ maszyn parowych miał sprawność dwukrotnie większą, niż poprzednie i pojawił się w produkcji w 1776 r.

Panorama Łodzi. Dymiące kominy zakładów przemysłowych i lokalnych kotłowni na węgiel. Kwiecień 1943. Źródło: Narodowe Archiwum Cyfrowe.

Jevons zauważył, że wzrost sprawności maszyn parowych wcale nie zmniejszył zużycia węgla, a wręcz przeciwnie. Innowacje zaproponowane przez Watta sprawiły, że maszyna parowa na węgiel zaczęła się opłacać w większym, niż do tej pory, zakresie zastosowań. A to i tak przy sprawności maszyny parowej rzędu ledwie ok. 6-10%! 

Powszechnie postuluje się, by problem zmniejszającej się podaży węgla rozwiązać nowymi sposobami jego bardziej sprawnego i oszczędnego wykorzystania. (…) Błędem jest zakładać, że oszczędne wykorzystanie paliwa jest równoznaczne ze zmniejszeniem jego zużycia. Prawdą jest coś dokładnie odwrotnego.

W. S. Jevons, „Problem węgla”, 1865.

Choć praca i wnioski Jevonsa dotyczyły tylko węgla, z biegiem czasu zaczęto rozważać ich zasadność także dla innych zasobów — ropy naftowej czy wody. Zresztą węgiel i dziś jest wciąż bardzo istotnym surowcem energetycznym, bo odpowiada mniej więcej za 1/3 całego światowego zużycia energii i ponad 40% wytwarzania prądu

Choć na pierwszy rzut oka trudno pojąć, jak miałby paradoks Jevonsa się ujawniać, wystarczy się nad tym tylko chwilę zastanowić. W praktyce mechanizm ten może wyglądać tak:

  1. mamy paliwo o określonej cenie, przez co koszt przejechania kilometra samochodem wynosi X złotych,
  2. nowsze samochody mają bardziej sprawne silniki i układy napędowe, dzięki czemu jeżdżą taniej, już za X/2 złotych za kilometr,
  3. coraz więcej osób stać na jeżdżenie samochodem, przez co robi się ich coraz więcej, a zużycie paliwa rośnie.

Roczna produkcja węgla w Wielkiej Brytanii, wyrażona w terawatogodzinach (TWh) od 1700 do 2016 r. Wykres wydaje się potwierdzać obserwacje Jevonsa… Źródło: ourworldindata.org

Dokładnie ten mechanizm ekonomiści zauważyli w odniesieniu do samochodów i paliw ropopochodnych. Znane wszystkim zależności między popytem a ceną wydają się przecież oczywiste — gdy koszt korzystania z jakiegoś dobra (podróży samochodem) spada, popyt na nie rośnie. Jeśli dwukrotny spadek kosztu podróży (wyrażonego w litrach na 100 km) spowoduje trzykrotny wzrost pokonywanych kilometrów, o żadnej globalnej oszczędności paliw nie ma mowy.

Paradoks Jevonsa, a dążenie do zmniejszenia energochłonności gospodarki (i urządzeń)

Dla niektórych paradoks Jevonsa jest doskonałym pretekstem, by krytykować wszelkie działania mające na celu zmniejszenie jednostkowego zużycia energii, jak choćby wprowadzanie na rynek coraz bardziej energooszczędnych sprzętów AGD. O ile w niektórych przypadkach można się z tym zgodzić (jak w opisanym powyżej przykładzie samochodu i cen ropy, albo w przypadku coraz oszczędniejszych źródeł światła, którego później nie chce się nam wyłączać), tak w innych sytuacjach ten paradoks raczej się nie pojawi.

Trudno spodziewać się, by coraz tańsza eksploatacja lodówek (o coraz lepszych klasach efektywności energetycznej) spowodowała, byśmy nagle zaczęli tych lodówek kupować więcej. Po prostu są one już w każdym domu i nie zaczniemy ich raczej montować także w sypialniach i garażach. Oczywiście, poczucie a co mi tam, ona prawie w ogóle prądu nie zużywa może skłaniać do tego, by np. w mniejszym stopniu dbać o oszczędne korzystani z lodówki (unikanie pozostawiania przez długi czas otwartych drzwi lodówki, wstawiania do środka garnka z gorącą zupą). 

Trudno o dobre rozwiązanie tego problemu. Można przykładowo dociążać paliwa i nośniki energii coraz większymi podatkami, np. akcyzą na energię elektryczną czy gaz. Jaki jednak będzie w takim przypadku bodziec do tego, by wymienić sprzęt na bardziej energooszczędny, skoro jego eksploatacja będzie kosztować tyle samo?

Niezależnie od wszystkiego, warto na oszczędność energii patrzeć racjonalnie i nie kupować każdego produktu, który ma jakąś wariację słowa eko na etykiecie. 🙂

O tym jeszcze będę pisać. 

Gaz ziemny

Gaz ziemny jest najbardziej rozpowszechnionym gazowym paliwem kopalnym. Jest wygodny w użyciu, łatwy w przesyle i nieźle się spala. Nic dziwnego, że jest wykorzystywany nie tylko do ogrzewania, napędzania samochodów, ale także do syntezy chemicznej czy ogrzewania urządzeń przemysłowych (pieców do wypału ceramiki, kotłów grzewczych, itd.).

Niniejszy artykuł stanowi zaktualizowaną wersję wpisu.

Podstawowym składnikiem gazu ziemnego jest metan, najprostszy węglowodór (CH4). Dokładna jego zawartość jest zmienna i mocno zależy od złoża, z którego prowadzone jest wydobycie. Przykładowo, w Polsce mamy do czynienia z tzw. gazem ziemnym wysokometanowym i gazem ziemnym zaazotowanym. O nich będzie więcej nieco niżej, w głębi artykułu. Czytaj dalej…