Teksti
Video
Pelit ja leikit
Kilpailu
Äänitallenne
Tehtävä
Tietokirjallisuus
Opettajan ohje

Unohtunut salasana?

 

Oppimistavoite

{{learningObjectiv.description}}

Tehtävä on nyt palautettu

{{assignment.Index}} {{assignment.Type}}

Kommentti

Tehtävät

{{assignment.Comment}}

Mene tehtäviin
print

Hiilestä

Luokka-aste 7.-10. luokka Aine Luonnontiede Oppimisen tavoite Aine ja energia Teema Resurssit Aihe Kemia Tyyppi Teksti
Omkulstof.jpg

 

Hiiltä on käytetty energialähteenä tuhansia vuosia, ja viime vuosina hiilen käyttö energian tuotantoon on lisääntynyt vuosi vuodelta. Vuonna 2013 käyttö kasvoi 3 prosenttia maailmanlaajuisesti. Intian ja Kiinan osuus tästä noususta oli 88 prosenttia. Itse asiassa maailman hiilen kulutus lisääntyy niin voimakkaasti, että se on ristiriidassa ilmastokaasupäästöjen rajoittamisen kanssa. Käytön odotetaan nousevan 1,2 miljardia tonnia vuoteen 2017 mennessä. Tämä vastaa Yhdysvaltojen ja Venäjän yhteistä kulutusta tällä hetkellä.


Hiiltä on eri muodoissa. Ruskohiili on yleistä Euroopassa, ja sitä louhitaan suurissa kaivoksissa muun muassa Itä-Euroopassa. Euroopan suurimmat esiintymät ovat Saksassa. Hiiltä on myös kivihiilen muodossa, jolloin se sisältää enemmän energiaa ja on siksi arvokkaampaa polttoaineena, sekä muodossa, jota kutsutaan antrasiitiksi. Kaikki hiilen muodot ovat peräisin eläinten ja kasvien jäännöksistä, jotka miljoonien vuosien aikana ovat muuntuneet kovaksi ja kiinteäksi materiaaliksi. Ensin kasvinjäänteet muuttuvat turpeeksi ja sen jälkeen ruskohiileksi. Hiiltä muodostuu vain seisovassa vedessä, jossa on niin paljon painetta ylemmistä kerroksista, että hiilidioksidi, hiilivety ja hiilimonoksidi puristuvat ulos materiaalista.


Missä hiiltä on?


Hiiltä kaivetaan tai louhitaan kaivoksista, joissa se on kerroksissa. No voivat olla monen metrin paksuisia ja kilometrin syvyydessä. Paljon ruskohiiltä on myös maanpinnassa, josta se voidaan louhia kaivukoneilla. Pohjoismaissa etenkin Tanska käyttää hiiltä energiantuotantoonsa, sillä Tanskalla ei ole ollut käytettävissään luonnollisia energialähteitä, kuten maalämpö tai vesivoima. Viime vuosina on kiinnitetty paljon huomiota hiilen välttämiseen, sillä hiilidioksidipäästöt ovat erittäin suuret, kun sitä käytetään polttoaineena. Hiili on kuitenkin suhteellisen halpaa, ja sitä on paljon. On laskettu, että maailman nykyisellä kulutuksella se kattaa käytön 250 vuodeksi.


Hiileen liittyviä ristiriitoja


Ympäristöjärjestöt eri puolilla ovat useita vuosia yrittäneet painostaa EBRD:tä – Euroopan pankkia, joka tukee maailman kehitysprojekteja – lopettamaan taloudellisen tuen maille, jotka aikovat rakentaa tai laajentaa hiilivoimaloita. Hiili – eikä vähiten ruskohiili – on nimittäin saastuttavin energialähde, joka on olemassa.


Pohjoismaat ovat tähän liittyen antaneet seuraavan yhteisen lausunnon:


”Osana pyrkimystämme siirtyä energiajärjestelmiin, joilla on matalat hiilidioksidipäästöt, Tanskan, Suomen, Islannin, Norjan ja Ruotsin johtajat lopettavat tässä Yhdysvaltoihin liittyen tuen uusille hiilikäyttöisille voimaloille harvoja tapauksia lukuun ottamatta. Toimimme yhdessä muiden maiden ja monenkeskisten kehityspankkien tuen varmistamiseksi, jotta ne saadaan toteuttamaan vastaavaa politiikkaa.”

Hiilivoimaloissa poltetaan muun muassa kivihiiltä. Kivihiilessä on korkeampi hiilisisältö kuin ruskohiilessä, ja lisäksi se sisältää vetyä (H). Kun kivihiiltä poltetaan hapella, syntyy hiilidioksidia, vettä ja lämpöä.


Happosade


Kivihiili sisältää myös rikkiä (S). Tämä merkitsee sitä, että se vapauttaa ilmaan rikkiä, joka voi muuttua rikkihapoksi (H2SO4). Korkeassa palamislämpötilassa voi lisäksi syntyä typpihappoa HNO3. Molemmat hapot osallistuvat happosadeilmiöön, joka on aiheuttanut metsäkuolemia ja maaperän köyhtymistä monissa paikoissa. Happosateet eivät vaikuta Tanskaan yhtä pahasti kuin Norjaan ja Ruotsiin. Tämä johtuu siitä, että Tanskan maaperä on erittäin kalkkipitoinen jääkautisten kertymien vuoksi. Kalkki on emäs ja vaikuttaa siten happoa hajottavasti.


Ellei savua puhdisteta, yhden hiilikilon palamisessa muodostuu


    2,4 kg CO2
    0,019 kg SO2
    0,005 kg NOX


Puhdistus ja varastointi


Ehkä jotkin ongelmista voidaan ratkaista teknisesti. Monissa paikoissa tehdään työtä savun puhdistamiseksi ja talteen ottamiseksi, ennen kuin se karkaa ulos savupiipusta. Tämä voi olla ratkaisu osaan ongelmaa, joka koskee hiilidioksidia ja kasvihuoneilmiötä. Ideana on, että otetaan talteen ja varastoidaan se hiilidioksidi, jota voimala tuottaa energiaa tuottaessaan. Tätä tekniikkaa kutsutaan nimellä CCS (Carbon Capture and Storage). Valitettavasti tämä on sekä kallista että vaikeaa, ja monet tätä yrittäneet projektit ovat tästä syystä polkeneet paikallaan.

Kirjaudu sisään lukemaan lisää

Tehtävät

  • Monivalintatehtävä

  • Teematehtävät

    • 1Teematehtävät

       

      Kuvaile prosessia ja tee kuva siitä, miten eläin- ja kasvijäänteet muuntuvat hiileksi. Miten monta vuotta yksittäiset osat vievät? Missä niitä on maapallolla? Miten kutsutaan hiilen eri muotoja?

    • 2Teematehtävät

       

      Mitä on happosade? Miten happosadetta esiintyy? Mitä ongelmia happosateeseen liittyy? Missä Pohjoismaissa happosade on vaikuttanut ilmastoon eniten ja missä vähiten. Kuvaile ja selitä, miksi ja miten.

    • 3Teematehtävät

       

      Tutki, miten paljon hiiltä eri maat käyttävät energiantuotantoonsa. Miten toimitaan hiilen kulutuksen vähentämiseksi Pohjoismaissa? Onko hiilen kulutus kasvanut vai vähentynyt viimeisten 10 vuoden aikana Pohjoismaissa?

  • Ystäväluokat

    • 1Ystäväluokat

       

      Pohjoismaissa ei ole suuria hiiliresursseja – mutta niitä on eteläisissä naapurimaissamme, Saksassa ja Puolassa. Etsikää netistä kuvia (esimerkiksi Google mapin avulla), jotka näyttävät, miten maisema muuttuu, kun siinä kaivetaan. (Katsokaa esimerkiksi luetteloa Puolan hiilikaivoksista täällä: http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_mines_in_Poland).


      Lähettäkää kuvat ystävyysluokallenne ja tehkää kertomus elämästä kylässä, jossa hiiltä on. Mitä luulette hiilikaivoksen läheisyyden merkitsevän asukkaille? Mitä tapahtuisi, jos se suljettaisiin?