Enerji ve Çevre Dersi 1. Ünite Özet

Kömür Madenciliğinden Kaynaklanan Çevre Kirliliği

İnsan hayatı konusunda bile titizliğin yeterince olmadığı madencilik sektörünün çevreye verdiği zararlar büyük ölçüdedir. Madencilikte açık ve kapalı (yer altı) olmak üzere iki çeşit işletme metodu vardır. Açık ocak madenciliğinde, yer altına inilmeden üstteki örtü tabakası çeşitli yöntemlerle kaldırılır. Çıkarılıp gelişi güzel yığılan toprak yığını rüzgâr ve yağmur gibi doğal olaylar neticesinde daha uzak alanlara kontrolsüz olarak taşınır ve civar bölgedeki tarım alanlarını etkiler. Madencilik faaliyetleri sırasında yer üstü su kaynakları kirletilir. Ocak kapandıktan sonra bölgenin yeniden kullanılması çok güçtür. Açık ocak madencilik faaliyetleri sonucunda topografya, jeolojik yapı, iklim, bitki örtüsü tahribatı kapalı ocaklara göre daha fazla olur. Buna karşın kapalı maden işletmeciliği diğerine göre oldukça pahalı, zor ve tehlikelidir. Ocak suyu drenajı su kaynaklarına zarar verir. Maden içerisi hava kirliliği madenlerde çalışanların sağlığını bozar. Kömür madenlerinin çevresindeki havada toz, kükürt dioksit ve metan gazlarının miktarı normalden fazladır Ayrıca madenden çıkan sıvı atıkların yerleşim yerlerine atılması durumunda, yerleşim yeri sakinlerinin sağlığı daha da tehlikeye atılmış olur.

Petrol Üretiminden Kaynaklanan Çevre Kirliliği

Petrol rezervlerine sahip ülkelerde petrol aranırken ve çıkarılırken çevre ihmal edilmektedir. Örneğin ulusal bütçesinin önemli bir gelir kalemi petrol olan güney Amerika ülkesi Ekvator’da, yağmur ormanlarında binlerce dönümlük bir alandaki ağaçlar petrol şirketleri tarafından kesilmiştir. Toprağın dinamitlenmesi bölge canlılarını korkutmuş, akarsulara petrol dökülmesi ise birçok canlıyı öldürmüştür. Petrol boru hatlarındaki çürüme (korozyon), depremler, kazılar gibi birçok nedenle her yıl tonlarca petrol çevreye kontrolsüz olarak dökülmektedir. Enerji kaynaklı su kirliliğinin en büyük aktörü petroldür. Petrolün deniz ve okyanus diplerinde aranma işlemlerinden itibaren sular kirletilmeye başlanır. Deniz veya okyanus dibinin delinmesi sırasında kullanılan büyük matkabın yağlanması ve soğutulması için kullanılan sondaj çamuru işlem sonunda denize karışır. Baryum sülfat ve kil içeren zehirli sondaj çamuru canlılar için oldukça zararlıdır. Muhtemel büyük kazalar dışında, platformlardaki sızıntılar ve çeşitli ufak kazalar sonucunda da denize petrol bulaşmaktadır. Kazalar petrol dökülmelerinin tek sebebi değildir. En büyük sebebi de değildir. Doğal sızıntılar, denizlerde petrol aranma işlemleri, rutin işletim ve bakım işlemleri, boşa akıp giden petrol ve kasten dökme gibi sebeplerle her yıl dökülen milyonlarca galonluk petrol, su kirliliğine ve buharlaşma yoluyla da hava kirliliğine sebep olmaktadır. Petrolün tankerlerle deniz yoluyla taşınması çevresel riskleri de beraberinde taşımaktadır. Petrol büyük tankerlerle taşındığı için, bir kaza sonucu ortaya çıkan kirlenmede büyük boyutlarda olmaktadır. Bir kaza durumunda denize dökülen petrol, esmekte olan rüzgâra ve akıntı sistemine bağlı olarak denizde yayılır. Yayılırken aynı zamanda buharlaşır ve bir kısmı da çöker. Güneş ışığı altında hidrokarbonlar parçalanarak daha tehlikeli kimyasal bileşikleri oluştururlar. Petrol dökülmesi deniz canlılarına ve kuşlara doğrudan, balık tüketimiyle insanlara dolaylı yönden zarar verir.

Doğalgaz Üretiminden Kaynaklanan Çevre Kirliliği

Doğalgaz,kömür ve petrole göre daha az kirlidir. Üretilen birim enerji başına göre karşılaştırma yapılırsa, doğalgaz kullanımı sonucu oluşan karbon monoksit ve karbondioksit, kömür ve petrole göre daha azdır. Bu oran kükürt oksitler ve azot oksitler için çok daha azdır. Diğer fosil enerji kaynaklarında olduğu gibi doğalgaz sadece kullanımında değil üretiminde de çevreye zarar verir. İlk aşamada doğalgaz rezervlerinin yerinin belirlenmesi gereklidir. Bu bölgeler karada veya denizde olabilir. Deniz ve okyanuslarda ise bir gemiden üretilen yüksek şiddetteki sismik dalgalar ile yüzlerce metre alttaki doğalgazın varlığı hakkında bilgi sahibi olunur. Bu süreçte aşırı ses dalgaları çevrede yaşayan canlıları tedirgin eder. Aşırı gürültü bazı canlıları bölgeden kaçırtarak doğal habitatı kısmen bozar. İkinci aşama çevrenin ciddi boyutta kirletildiği kuyu açma ve doğalgazın çıkarılması sürecidir. Genellikle bâkir bölgelerde bulunan doğalgaz kuyuları, çevresindeki yaban hayata ve biyolojik çeşitliliğe ciddi zararlar verir. Bölgeye yol yapılması ve sürekli araç trafiği olması bölgede yaşayan canlıları rahatsız eder ve doğal yaşamı değiştirir. Kuyu kazma süresince tozlar havaya karışarak yaban hayatı rahatsız eder. Okyanusta açılan kuyularda kazılacak toprağın su yüzeyinin çok altında ve kıyıdan uzak olması nedeniyle platform inşasına ihtiyaç vardır. Platformların inşası sırasında patlayıcı kullanılması denizde yaşayan birçok canlının yaşamına son verir. Doğalgazın okyanus yüzeyine doğru getirilmesiyle, kurşun, cıva ve arsenik gibi zararlı maddeler de beraberinde getirilmiş olur ve su kirletilir. Doğalgazın suda yaşayan canlıları etkileyen bir başka zararı sudaki çözünmüş oksijen yoğunluğunu değiştirmesidir. Oksijen miktarındaki azalma balıkların metabolizma hızını değiştirir ve çeşitli zehirlere karşı olan direncini düşürür. Üretimin bir sonraki aşaması çıkarılan doğalgazın işlenmesidir. Bu süreçte atık maddelerin oluşturmuş olduğu çevre kirliliği söz konusudur. Üretilen doğalgazın dağıtımından bir önceki aşama doğalgazın depolanması ve tüketiciye taşınması aşamasıdır. Depolama sırasında çevresel tehdit sızıntılardan gelir. Doğalgaz üretiminin çevreye verdiği zararlar dağıtım aşaması ile son bulur. Bundan sonraki süreçte ise doğalgazın yanmasından dolayı oluşan kirlilik söz konusudur. Dağıtım aşamasındaki temel kirlilik kaynağı sızıntılardır.

Nükleer Santrallerden Kaynaklanan Çevre Kirliliği

Nükleer santraller, nükleer enerjinin elektrik enerjisine çevrildiği tesislerdir. Radyoaktif maddelerin madenciliğinden yakıt haline getirilmesi, kullanılan yakıtın yeniden işlenmesi ve depolanması ve işletme ömrü bitip kapatılan reaktörlerin sökülmesine kadar her aşamada nükleer santraller çevreyi kirletir. Radyoaktif maddeler olan uranyum ve toryumun çıkarılması ve işlenmesi, bir fosil yakıt olan kömürün çıkarılıp işlenmesine göre insan sağlığı açsısından daha tehlikelidir. Bu süreçte düşük sızalı radyoaktif atıklar oluşur. Maden yataklarının çevresindeki su kaynakları kirletilir. Bitkiler radyasyona maruz kalırlar. Madenlerin civarında yaşayan hamile kadınlarda doğum kusurları oluşma ihtimali yük- sektir. Madenden çıkarılan radyoaktif maddelerin taşınması sırasında da çevresel tehlike bulunmaktadır. Özellikle bir kaza durumunda bu tehlike ciddi olabilir. Reaktörlerdeki en önemli çevre konusu reaktörlerde kullan›lan yakıtlardan geriye kalan, daha fazla kullanıma uygun olmayan ve ışıma yayan nükleer atıklardır. Kullanılmış atık yakıt uranyum, plütonyum, stronsiyum, gümüş, baryum, sezyum gibi insan sağlığına son derece zararlı birçok madde içerir. Bu atıklar toprak altında veya suda saklanır. Suda meydana gelen kirliliğin yanından; topraktaki nükleer kirlilik bitkileri, bitkilerle beslenen hayvanları, hayvanların et, süt ve yumurtasıyla beslenen insanları etkiler. Nükleer santralin bakımı esnasında da tehlikeli durumlar ortaya çıkar. Örneğin, santralin çalışması sırasında radyoaktivite kazanmış soğutma sistemlerinin temizliği ve filtrelerin değiştirilmesi sırasında radyasyon içeren metal, cam ve plastik gibi katı atıkların atılması çevresel problemler oluşmaktadır. Nükleer santrallerin çevreye verdiği zararların en son aşaması, santralin ömrünü tamamlamasıyla başlamaktadır. Radyasyona uzun süre maruz kalmış olan santral parçaları söküldükten sonra koruyucu kasalarının içinde genellikle toprağa gömülmektedir. Bu iyi denetlenmesi gereken bir konudur.

Güneş Pillerinden Kaynaklanan Çevre Kirliliği

Güneş enerjisinin elektrik enerjisine çevrilmesi ise son dönemde popüler olan bir konudur. Bunun için güneş panelleri kullanılır. Güneş panelleri, ışık enerjisini elektrik enerjisine çeviren fotovoltaik hücrelerin birleştirilmesiyle yapılır. Fotovoltaik aygıt yapımı için malzemenin madenciliğinden üretim aşamasına kadar enerji harcanır. Bu ise dolaylı olarak çevre kirliliğine sebep olur. Güneş panellerinin çoğu silikon, cıva, kurşun, kadmiyum gibi organik yapılar için zehirli olan metallerden yapılır. Güneş panellerinin kurulumu sırasında PVC benzeri zehirli etkisi olan malzemeler kullanılır. Ömrünü tamamlamış malzemelerin bertaraf edilmesi sırasında da çevre kirliliği söz konusudur. Bununla birlikte, kullanılmış bataryalar güneş enerjisi teknoloji için en önemli çevresel tehditlerden birisidir. Özellikle çevre bilinci az gelişmiş ve denetimin yeterli olmadığı ülkelerde bataryalar çevreye gelişi güzel atılmaktadır.

Rüzgâr Santrallerden Kaynaklanan Çevre Kirliliği

Rüzgâr tarlalarında ortaya çıkan kirlilik, gürültü kirliliğidir. Pervanelerin dönerken çıkardığı sesler, rüzgâr tarlalarının civarında yaşayan bazı insanları o bölgeden göç etmeye zorlayacak kadar rahatsız edici olabilmektedir. Bölgede yaşamaya devam eden insanlarda sürekli gürültünün sonucunda stres ve strese bağlı diğer hastalıkların, duyma kaybı ve kulak çınlaması gibi bazı rahatsızlıkların oluşma ihtimali vardır. Üretilen birim enerji başına rüzgâr tarlalarının kapladığı alan termik ve nükleer santrallere göre oldukça fazladır. Bu ise daha çok ağaç kesilmesi, tarım, turizm ve avcılık gibi faaliyetlere kapalı alanın daha fazla büyümesi demektir. Ağaçların kesilmesi ve bağlantı yollarının inşası gibi doğal hayata yapılan müdahaleler çevresel problemleri beraberinde getirir.

Jeotermal Santrallerden Kaynaklanan Çevre Kirliliği

Jeotermal santrallerde oluşan hava kirliliği yer altında birikmiş sera gazlarının yer üstüne çıkmasından dolay›d›r. Yer altından gelen sıcak akışkan türbini döndürdükten sonra yoğunlaşır. Fakat içerdiği karbondioksit vb. gazlar yoğunlaşmaz ve soğutma kulelerinden atmosfere salınır. Bununla birlikte jeotermal santrallerde düşük miktarda metan gazı gibi hidrokarbonların salınımı olur. Ayrıca amonyum, borik asit gibi sıcak su ve gazların içerdiği bazı kimyasal maddelerin oluşturduğu kirlilik söz konusudur. Jeotermal santrallerden atmosfere salınan hidrojen sülfür havada kükürt dioksite ve oldukça zehirli olan renksiz, çürük yumurta kokulu sülfürik aside dönüşür. Kullanılan sıcak jeotermal akışkanın nehirlere ve göllere gönderilmesi termal kirliliğe yol açar. Sıcaklığın birkaç derece artması, sıcaklık değişimlerine karşı hassas olan su canlıları için ölümcüldür.

Hidroelektrik Santrallerden Kaynaklanan Çevre Kirliliği

Birçok hidroelektrik santralin inşaatı bölgesel kültürlerinin ve tarihi yerlerin yok edilmesi ile başlar. Santralin inşası sırasında oluşan hafriyat atıkları, endüstriyel nitelikli atıklar, kazı ve taşıma sırasında çıkan tozlarla ve ormanla- r›n katledilmesiyle de devam eder. Akarsuya atılan inorganik kirleticilerin zamanla akarsu yatağında birikmesi ve akarsuya bırakılan atık suların yer altı suyuna karışması problem doğurur. Suyun bir bölgede toplanması, su ile taşınan toprak ve besin maddelerini bitirir ve verimli tarım alanlarının beslenmesini engelleyerek kaybedilmesine yol açar. Hidroelektrik santrallerin dengesini bozduğu diğer bir durum ise eskiden suyun aktığı bölgelerdeki yer altı sularının azalmasıdır. Hidroelektrik santrallerin oluşturduğu en önemli çevresel problemlerden birisi santral çevresindeki yerel iklim değişikliğidir. Barajda toplanan suyun akarsuya göre daha büyük yüzey alanına sahip olması suyun normalden daha çok buharlaşmasına yol açar. Sonuç olarak havadaki nem oranı artar, sıcaklık, yağış miktarı ve rüzgâr durumu değişir. Ayrıca sudaki buharlaşma nedeniyle suyun tuz yüzdesi de değişir. İklim değişimi bölgedeki ağaçların kesilmesiyle daha da büyür.

Hidrojen Üretiminden Kaynaklanan Çevre Kirliliği

Normal şartlarda gaz halinde bulunan hidrojen renksiz, kokusuz, havadan daha hafiftir. İki hidrojen atomundan meydana gelen bileşiğe hidrojen molekülü ( H ₂ ) denir. Güneşin yakıtı olan hidrojen aynı zamanda canlı yaşamının vazgeçilmez bir parçası olan suyu meydana getirir.

Elektrik enerjisinin depolanması önemli bir konudur. Ekonomik ve teknolojik problemler elektrik enerjisinin depolanmasını zorlaştırır. Fakat hidrojen kolaylıkla depolanarak kullanılabilir. 1 kg hidrojen aynı miktar petrole göre çok daha fazla hacim kaplar. Hidrojenin sıkıştırılarak depolanması ekonomik açıdan çok önemlidir. Yüksek basınç ve soğutma işlemiyle hidrojen sıkıştırılarak depolanır. (Hidrojen yaklaşık olarak -250 ºC derecede sıvılaşır) Hidrojenin depolanması ve depolanan hidrojenin taşınması çevre açısından bir tehdit oluşturur.

Yenilenebilir bir enerji kaynağı olan hidrojenin kullanımı çevre dostudur. Üretiminin ise kullanımı gibi çevre dostu olduğu söylenemez. Hidrojen doğada serbest halde bulunmaz. Petrol ve kömür gibi madenciliği yoktur. Hidrojeni enerji kaynağı olarak kullanmak için önce onu üretmek gerekir. Hidrojen sudan, fosil yakıtlarından veya biyolojik kaynaklardan elde edilebilir.

Elektroliz Yöntemi

Suyu oluşturan hidrojen ve oksijenin elektrik akımıyla birbirinden ayrıştırılması işlemi elektroliz yöntemi ile yapılır. Elektroliz yönteminde ihtiyaç duyulan elektriğin üretiminde (örneğin termik santraller) çevre kirletilir.

Fosil Kaynaklardan Ayrıştırılması Yöntemi

Bu yöntem metan gazını ( CH ₄ ) oluşturan hidrojen atomunun çok yüksek sıcaklık ve basınç uygulayarak ayrıştırılmasına dayanır. Hidrojen üretiminde en çok tercih edilen yöntemdir. Metan gazı için doğal gaz, kömür, LPG ve sıvı hidrokarbonlar kullanılır. hidrojen molekülünün yanında zararlı karbondioksit gazı da ( CO ₂ ) oluşmaktadır. Çıkan karbondioksit gazı fosil yakıtlara göre daha az miktardadır. Bunun sebebi yanma verimliliğinin yüksek olmasıdır. Bu ise hidrojenin fosil yakıtlara karşı çevresel açıdan tercih edilmesini gerektirecek sebeplerden bir tanesidir.

Biyohidrojen

Bu yöntemde fermantasyon veya fotosentez yoluyla hidrojen elde edilir. Fotosentez yoluyla hidrojen üretimi doğrudan suyun güneş ışığı altında hidrojen ve oksijene ayrılması veya dolaylı olarak hidrojen içeren bir bileşikten hidrojenin ayrıştırılması şeklinde olabilir. Örneğin su yosunu (yeşil algler) doğrudan, siyanobakteri ise dolaylı olarak fotosentez yoluyla hidrojen üretirler. Bazı bakteriler ise oksijensiz ve ışıksız ortamda organik maddelerin fermantasyonu yoluyla hidrojen üretir. Biyohidrojen üretimi doğal olduğu için temizdir. Ancak, üretim hızı düşüktür. Biyohidrojenin en önemli dezavantajı küresel hidrojen ihtiyacını karşılayabilecek düzeyin çok altında olmasıdır.

Biyokütle Üretiminden Kaynaklanan Çevre Kirliliği

Üretimin birinci aşaması tarım alanlarının açılmasıdır. Yaklaşık bir milyar insanın açlık çektiği, her gün on binlerce çocuğun açlık yüzünden yaşamını yitirdiği dünyamızda açılan tarım alanları yiyecek için değil yakıt içindir. Brezilya, Endonezya ve Malezya gibi ülkelerin daha fazla bioyakıt üretim politikası çerçevesinde daha fazla tarım alanı açmak için ormanları yok etmeleri ve sonucunda oluşan toprak erozyonu ise ayrı bir problemdir. Bunun yanında, bioyakıt tarımının kontrolsüz yapılması ve yoğun pestisit kullanımı toprağı sürekli olarak kirletmektedir. Azot döngüsünü bozan aşırı gübre tüketimi olumsuzluklardan bir diğeridir. Çok büyük miktarlarda bitki yetiştirmek için gerekli olan suyun aşırı kaybı ise mavi gezegenimiz için bir tehdittir. Etanol üretmek için temiz su kaynakları kirletilmekte, kirli sular ise toprağa ve suya dökülmektedir.

Elektrik Üretiminden Kaynaklanan Çevre Kirliliği

Kömürle çalışan santraller doğal gazla çalışan santrallere göre çevreyi daha fazla kirletir. Termik santrallerin bacasından çıkan karbondioksit gazı sera etkisine yol açarak iklim değişikliklerine sebep olur. Fosil yakıtların içeriğinde bulunan kükürdün yanması sonucu kükürt dioksit ( SO ₂ ) az miktarda da kükürt monoksit ( SO ) ve kükürt trioksit ( SO ₃ ) oluşur. Benzer şekilde, azotun yanmasıyla da azot monoksit ( NO ) ve azot dioksit ( NO ₂ ) gazları oluşur (Genel olarak NO ₂ gazının NO gazına oranı düşüktür). Kükürt dioksit ve azot dioksit gazlarının havadaki su buharı ile tepkimeye girmesiyle sülfürik asit ( H ₂ SO ₄ ) ve nitrik asit ( HNO ₃ ) oluşur. Bunlar ise asit yağmurlarına yol açar. Toprak ve suların üzerine yağan asit yağmurları düştüğü yerlerin pH değerlerini değiştirir. Bu ise doğal dengeyi bozar.

Termik santrallerde yakılan fosil yakıtların külleri de ayrı bir problemdir. Küllerin açıkta depolanması durumunda rüzgârlar vasıtasıyla küller havaya saçılır. Daha sonra yağmur sularıyla toprağa sızarak toprak ve yer altı suyu kirliliklerine sebep olur.

Çevre açısından bir diğer problem ise filtresiz çalıştırılan termik santrallerdir. Eğer kullanılan kömürün kalitesi de düşük ise, bu tip santraller adeta çevre canavarına dönüşür. Ülkemizde maalesef böyle termik santraller bulunmaktadır.

Elektrik iletim hatları, kent dışında ağaç kesimine, tarım alanlarının kaybına ve görüntü kirliliğine neden olur.

Pillerin ve akülerin ömrünü tamamlamasından sonra ne şekilde saklanacağı önemlidir. Eğer bunlar çevreye gelişi güzel atılırsa çevresel problemler oluşur. Sülfürik asit, plastik ve kurşundan oluşan aküler, toprağa ve yer altı sularına karışarak zehirli kirliliğe sebep olur. Atık akülerin yakılması ise havadaki kurşun miktarını artırır.