Το Περιβάλλον και ο Άνθρακας

Το κάρβουνο, πιο σωστά ο άνθρακας ή γαιάνθρακας (ανθρακίτης, λιθάνθρακας, λιγνίτης, κ.α.), διαδραμάτισε σημαντικό ρόλο στην επιβίωση του Ανθρώπου στην Γη. Κατά την περίοδο της βιομηχανικής επανάστασης (δεύτερο μισό του 18^ου αιώνα με κορύφωση τον 19^ο) ήταν καθοριστική η συμβολή του, λόγω της ικανοποιητικής θερμογόνου δύναμης την οποία διαθέτει ως καύσιμη ύλη.

Χρησιμοποιήθηκε εντατικά για περισσότερο από έναν αιώνα, τροφοδοτώντας με ενέργεια τόσο την βιομηχανία/βιοτεχνία όσο και τις μεταφορές, συμβάλλοντας στην οικονομική ανάπτυξη των βιομηχανικών χωρών. Σήμερα, η θερμότητα από την καύση γαιανθράκων χρησιμοποιείται κυρίως για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Παρόλο που η συγκεκριμένη διεργασία χαρακτηρίζεται από χαμηλή απόδοση, οι γαιάνθρακες χρησιμοποιούνται ευρέως στην ηλεκτροπαραγωγή σε παγκόσμια κλίμακα (41% της παγκόσμιας ηλεκτρικής ενέργειας), καθώς πρόκειται για αρκετά φθηνή πηγή ενέργειας.

Προέλευση:

Τα φυτικά υπολείμματα (δένδρα, φυτά, θάμνοι, φύκια) στο έδαφος και στο υπέδαφος του πλανήτη μας, μετά από φυσικές καταστροφές (επιχωματώσεις, καθιζήσεις, σεισμούς, κατακρημνίσεις), μέσω μιας σειράς διεργασιών, μετατρέπονται σε οργανικά ιζήματα τα οποία χαρακτηρίζονται με την γενική ονομασία "γαιάνθρακες". Η μετατροπή των φυτών σε τύρφη (αρχικό στάδιο ανθρακοποίησης) και η μετάβαση από την τύρφη στον ανθρακίτη (τελικό στάδιο) είναι συνάρτηση της επίδρασης του χρόνου, της θερμοκρασίας, της πίεσης και βακτηριδίων σε απουσία αέρα. Στην συνέχεια, η αντίδραση με την νεκρή ύλη δημιουργεί τελικά το κάρβουνο.

Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι απαιτείται στρώμα 2,5 μέτρων φυτικής ύλης για την δημιουργία άνθρακα στρώματος 30 cm. Η ηλιακή ενέργεια την οποία είχαν αρχικά δεσμεύσει οι φυτικοί οργανισμοί κατά την ανάπτυξή τους, αποδίδεται μέσω της καύσης των γαιανθράκων ως θερμική ενέργεια. Υπολογίζεται ότι η μετατροπή της φυτικής ύλης σε άνθρακα άρχισε πριν από 300-500 εκατομμύρια χρόνια και ολοκληρώθηκε εντός χρονικής περιόδου 85 εκατομμυρίων ετών, δηλαδή πριν από 250 εκατομμύρια χρόνια περίπου.

Προβλήματα και ατυχήματα σχετιζόμενα με τον άνθρακα

Οι γαιάνθρακες είναι μια εξαντλήσιμη πηγή ενέργειας και η χρήση τους σχετίζεται με περιβαλλοντικά προβλήματα τα οποία δημιουργούνται κατά την εξόρυξη και την καύση τους. Σοβαρό πρόβλημα αποτελεί επίσης η ανάγκη χρήσης μεγάλων ποσοτήτων νερού για τον καθαρισμό τους, οδηγώντας στην δημιουργία τεράστιων ποσοτήτων υγρών αποβλήτων.

Ο άνθρακας έχει 3 βασικά μειονεκτήματα:

1. Η εξόρυξη του είναι δύσκολη, κουραστική και επικίνδυνη. Κατά την επιφανειακή εξόρυξη, δημιουργούνται υπερμεγέθεις τρύπες στο έδαφος και συσσωρεύονται εκατομμύρια τόννοι χώματος υπό μορφή λόφων, καταστρέφοντας το τοπίο. Προκαλείται όχι μόνο αισθητική άλλα και σωματιδιακή ρύπανση, με τον τεράστιο αριθμό μικροσωματιδίων τα οποία αιωρούνται στην ατμόσφαιρα. Είναι χαρακτηριστικό το γεγονός, ότι μόνο η απειλή της ανεργίας στις δυτικές χώρες εξασφαλίζει την προσφορά εργασίας στα ανθρακωρυχεία. Κάτω από άλλες συνθήκες, κανείς δεν θα δεχόταν να εργάζεται σε αυτά. Παρ’ όλα αυτά, τα ορυχεία στις δυτικές ανεπτυγμένες χώρες εξαντλούν τα αποθέματά τους και κλείνουν μαζικά.
2. Η καύση του προκαλεί ανυπέρβλητα προβλήματα μόλυνσης, με ιδιαίτερα χαρακτηριστικά τον μεγάλο όγκο των καταλοίπων και τον έντονα τοξικό καπνό, ο οποίος περιέχει τέφρα και αιθάλη. Ο καπνός περιέχει επίσης οξείδια θείου και αζώτου τα οποία ευθύνονται για το σχηματισμό της όξινης βροχής, διοξείδιο του άνθρακα(θέρμανση της ατμόσφαιρας λόγω “φαινομένου του θερμοκηπίου”), καρκινογόνους υδρογονάνθρακες και ραδιενεργό σκόνη. Ο κίνδυνος από τα σταθερά οξείδια (όπως το διοξείδιο του θείου) τα οποία ευρίσκονται στα αέρια απόβλητα της καύσης του άνθρακα είναι ιδιαίτερα σημαντικός, διότι αυτά έχουν πολύ μεγάλο χρόνο ζωής (πάνω από 50 χρόνια), διαχέονται στην ατμόσφαιρα και απειλούν το λεπτό και ευαίσθητο στρώμα του όζοντος (το όζον προστατεύει την Γη από την υπεριώδη ακτινοβολία του Ηλίου).
3. Πολύ μεγάλα αποθέματα υπάρχουν πρακτικά μόνο σε 4 χώρες (ΗΠΑ, πρώην ΕΣΣΔ, Κίνα και Νότια Αφρική), γεγονός το οποίο δυσκολεύει την χρήση του στις άλλες χώρες, λόγω του κόστους μεταφοράς.

Το οικονομικό κόστος του άνθρακα παγκοσμίως το έτος 2007 ανήλθε σε τουλάχιστον 360 δισεκατομμύρια €, σύμφωνα με την έκθεση “Το πραγματικό κόστος του άνθρακα” της Greenpeace και του Ολλανδικού Ινστιτούτου CE Delft. Η έκθεση αποτιμά αρκετά συντηρητικά το κόστος της αλλαγής του κλίματος, τα προβλήματα υγείας από την ατμοσφαιρική ρύπανση και τους θανάτους από εργατικά ατυχήματα. Ο άνθρακας θεωρείται, κακώς, πολύ φθηνό καύσιμο αν και είναι το πλέον ρυπογόνο. Κλιματική κρίση, αποψίλωση των δασών, ατμοσφαιρική ρύπανση, όξινη βροχή, πρόωροι θάνατοι, εργατικά ατυχήματα και εξαθλίωση ολόκληρων κοινωνιών είναι μόνο μερικές από τις καταστροφές οι οποίες δεν συνυπολογίζονται στην αγοραστική τιμή του άνθρακα.

Σύμφωνα με επανηλλειμένες εκδόσεις και ανακοινώσεις της ΙΕΑ (International Energy Agency) οι μονάδες χρήσης άνθρακα εκπέμπουν στην ατμόσφαιρα 11 δισεκατομμύρια τόννους διοξειδίου του άνθρακα ετησίως, ενώ για το έτος 2005 ήταν υπεύθυνες για το 42% των παγκόσμιων εκπομπών. Εάν τελικά υλοποιηθούν τα σχέδια για την κατασκευή νέων μονάδων σε ολόκληρο τον πλανήτη, οι εκπομπές των αερίων του θερμοκηπίου (μόνο από τις ανθρακικές μονάδες) θα αυξηθούν κατά 60% έως το 2030 με καταστροφικές επιπτώσεις για το κλίμα και την υγεία. Σύμφωνα με την Διακυβερνητική Επιτροπή για τις Κλιματικές Αλλαγές του ΟΗΕ (IPCC), προκειμένου να αποτραπούν οι χειρότερες επιπτώσεις των κλιματικών αλλαγών, οι εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου θα πρέπει να μειωθούν σχεδόν στο μηδέν έως το 2050.

Εκτός από τα προβλήματα στον χώρο κατανάλωσης της ενέργειας, σημαντικά και οδυνηρά είναι τα ατυχήματα στον χώρο εξόρυξης του γαιάνθρακα. Τα ατυχήματα στα ανθρακωρυχεία είναι τόσα πολλά και εμφανίζονται με τόσο κανονική περιοδικότητα, με αποτέλεσμα η κοινή γνώμη από καιρό να έχει σταματήσει να τους δίνει περισσότερη σημασία απ’ ότι στα ατυχήματα της ασφάλτου. Θεωρούνται ως το απαραίτητο τίμημα για την εξασφάλιση της ενέργειας. Σε απόλυτους αριθμούς, από το 1941 έως σήμερα, περισσότεροι από 5.000 ανθρακωρύχοι έχουν χάσει τη ζωή τους και περίπου 400.000 τραυματίστηκαν.

Εκτός από την πολιτική βούληση και την γενικότερη αλλαγή ενεργειακής νοοτροπίας του παγκόσμιου πληθυσμού, τα προβλήματα και τα μειονεκτήματα του άνθρακα, είναι δυνατόν να μειωθούν ως ένα βαθμό, με δύο τρόπους:

• Μετατρέποντας τον άνθρακα επιτόπου (εκεί όπου εξάγεται) σε υγρή ή αέρια καύσιμη ύλη και μεταφέροντάς τον όπως το φυσικό αέριο ή το πετρέλαιο, στους τόπους κατανάλωσής του.
• Φιλτράροντας τον καπνό κατά την καύση, ώστε να μην διαχυθεί στην ατμόσφαιρα το περισσότερο επικίνδυνο συστατικό του, το θείο.

Είναι προφανές όμως ότι στο σημείο όπου ευρίσκεται σήμερα το ενεργειακό πρόβλημα, ο άνθρακας, παρ’ όλα τα μειονεκτήματά του, θα συνεχίσει δυστυχώς να χρησιμοποιείται σε ευρεία κλίμακα για πολλά ακόμα χρόνια. Προτάσεις; Σε επόμενα σημειώματα…

*Ο Κώστας Κάππας είναι καθηγητής Ιατρικής Φυσικής - Ακτινοφυσικής του Πανεπιστημιακού Νοσοκομείου Λάρισας και του Ιατρικού Τμήματος Πανεπιστημίου Θεσσαλίας