Альтернативні види палива. Енергозбереження. Екологічні проблеми.

Прийом «Приваблива мета»

Вчитель. В чеській казці «Дванадцять принцес» розповідається: «Одного року була страшна посуха; другого – увесь час лив дощ і хліб погнив на стеблі; третього року хліб побило градом, так що не зібрали ані зернини...» Щось на зразок цієї казки доводиться останніми роками спостерігати і нам. Все більше ми звинувачуємо кліматичні зміни, які відбуваються досить часто. Навіть за короткий період людського життя можна помітити мінливість кліматичних явищ: в останнім десятилітті як літа, так і зими були настільки різними в метеорологічному сенсі і представляли часто настільки значні відхилення від нормальної температури, що яскраві спогади про них ще збереглися в нашій пам’яті.

Природа відплачує нам по праву

За ту нерозумну страшну потраву,

Що люди вчинили на тілі Землі,

За рани її, великі й малі...

Що ж є причиною таких глобальних змін у кліматі і які прості рішення допоможуть нам розв’язати ці проблеми. Сьогодні цю тему обговоримо у колі однодумців та дамо відповіді на питання, що виникнуть у ході бесіди. Гадаю, що для обговорення даної теми зібралися небайдужі люди, а справжні прихильники чистого повітря та дбайливі господарі. (На мультимедійній дошці з’являється тема бесіди та цілі, сл.1,2).

III.Вивчення нової теми (35 хв)

(На мультимедійній дошці впродовж уроку демонструються слайди презентації «Альтернативні види палива. Енергозбереження. Екологічні проблеми».

Вчитель. Зацікавленість до глобальної зміни клімату виникла не сьогодні. І 100 і 150 років тому людей хвилював не тільки прогноз погоди на завтра, а й більш довгострокові зміни клімату, причому інтерес цей виявлявся як на науковому так і на побутовому рівнях. А чи змінювався клімат в історичні часи?

Кліматолог. Звичайно, в історії є відповідь на це питання. За останній мільйон років установлено близько 10 льодовикових та міжльодовикових періодів. Протягом геологічної історії клімат Землі періодично змінювався: чергувалися епохи значного похолодання, коли великі ділянки вкривалися льодовиками, й епохи потепління. Та останнім часом вчені – метеорологи б’ють тривогу: схоже на те, що атмосфера Землі розігрівається значно швидше, ніж будь – коли в минулому.

Так, у Греції, щорічно зникає фінікова пальма. Те саме ми бачимо й в південній Італії. А Сіцілія, що колись була житницею Риму, тепер, за винятком узбережжя, неродюча й бідна. І, нарешті, нещаслива Іспанія! Тут насамперед людина наклала на природу свою святотатську руку. Жителі цієї країни, не розуміючи значення лісів для клімату, вирубали всі ліси в горах і перетворили квітучу Іспанію на пустелю.

Таких прикладів, зі зміною клімату, можна навести досить багато.

Фізик. Уже на початку 60 – х років XX століття учені припускали можливість глобального потепління. Серед причин підвищення глобальної температури називали збільшення в атмосфері концентрації вуглекислого газу (сл.3). А причиною такої кількості вуглекислого газу вважали: промислові викиди, спалювання вугілля, нафти, газу, лісові пожежі, роботу транспорту, атомних станцій, знищення лісів. Загальновідомо, що вуглекислий газ повністю пропускає сонячні промені, які потрапляють на Землю, і затримує теплове випромінювання, що йде від Землі, підсилюючи так званий «парниковий ефект». За підрахунками вчених, в найближчі десятиліття середньорічна температура на Землі за рахунок парникового ефекту може збільшитися на 1,5 – 2 С, а до кінця XXI століття на 2,8-5 С.

Вчитель. А що принесе глобальне потепління клімату нашому регіону?

Кліматолог. Нашій місцевості глобальне потепління клімату принесе більше користі, ніж шкоди. Користь же від нього виражається, зокрема, у пом’якшенні клімату – зменшується контраст між зимовими і літніми температурами. Зими потеплішають. Вирівняються показники випадання опадів. При глобальному потеплінні умови вирощування сільськогосподарських культур будуть сприятливішими, з’явиться можливість одержувати досить високі врожаї. Небезпека для людства може виникнути, якщо вуглекислого газу в атмосфері стане вдвічі більше, ніж на передодні індустріальної ери близько ста років тому.

Еколог. А я хочу відмітити, що у атмосфері останнім часом відбувається щось неймовірне: то буревій пронісся зненацька, то різке зниження температури та дощ спричинили утворення ожеледиці, а то з’являється густий туман із шкідливими домішками, я вже не говорю про пил, то випадає кислотний дощ, а то у повітрі відчутний сморід, від якого не сховаєшся ні вдень ні вночі. Звісно, що таке забруднення не може позитивно впливати на основні елементи погоди і клімату в цілому.

Вчитель. Виходить, що принаймні в найближчі кілька десятків років глобальне потепління, з його нинішніми темпами, не є небезпечним? Слухаючи цікаві, і в одночас, переконливі розповіді фахівців, я все більше переконуюсь, що винуватцем у даній ситуації є саме вуглекислий газ. Готуючись до сьогоднішньої бесіди, я гортала сторінки географічної енциклопедії «Клімат. Енергія. Середовище» і натрапила на цікаві питання. Прошу дати відповідь:

1.Один англійський вчений у 1774 р., провів дослід – під скляний ковпак помістив мишу і поставив гілку м’яти – миша продовжувала жити, не зважаючи на те, що повітря не надходило. Знайдіть цьому досліду пояснення.

2.Інший англійський вчений у 1898 році твердив що людству задушливо оскільки в повітря виділяється велика кількість вуглекислого газу. Та це твердження спростував К. Тимірязєв. Він довів що людству не дадуть загинути зелені рослини. Що мав на увазі вчений?

3.Вже неодноразово доведено шкідливість вуглекислого газу. Уявімо атмосферу без вуглекислого газу. Чи існуватиме життя?

Хімік. Я хотів би стати на захист вуглекислого газу, бо у нього є один плюс: від росту обсягів вуглекислого газу залежить збільшення врожаїв. Адже цей газ входить у «раціон» рослин. А ще хочу додати, що крім вуглекислого газу, парниковий ефект спричиняють також деякі інші гази, що входять до складу малих домішок в атмосфері: метан, закис азоту, окис вуглецю, гексафторид сірки, двоокис сірки, фреони, вміст яких в атмосфері за рахунок антропогенного фактора теж швидко зростає.

Вчитель. Стає зрозумілим, що глобальне потепління клімату тісно пов’язане з парниковим ефектом. Ця глобальна проблема наберає обертів і вчені намагаються знайти шляхи її вирішення. Які заходи проводяться в нашому регіоні з приводу зменшення викидів в атмосферу та запобігання глобальним змінам клімату?

Експерт. З метою пом’якшення наслідків зміни клімату, на обласному рівні ведеться робота щодо впровадження заходів, реалізація яких супроводжується скороченням викидів парникових газів. Ці заходи спрямовані на зменшення негативного впливу глобальних екологічних проблем та стан екологічної безпеки регіону. А в зв’язку з тією ситуацією, що вже склалася в регіоні, ведеться постійний моніторинг за парниковими газами, на які в області припадає найбільша частка, зокрема (сл.4):

• обмеження джерел забруднення, зменшення шкідливих викидів;

• постійний екологічний контроль за ГДК забруднюючих речовин у повітрі;

• впровадження на підприємствах пилогазоочисних установок;

• посилення нагляду за експлуатацією, розміщенням, будівництвом, реконструкцією промислових та інших об’єктів;

• удосконаленя систем вентиляції, кондиціювання повітря;

• створення санітарно – захисних зон;

• обмеження проходження автомобільних доріг, промислової та сільськогосподарської діяльності у санітарно – захисних зонах;

• посилення контролю за спалюванням промислових та побутових відходів.

• раннє виявлення джерел парникових газів та прогнозування;

• впровадження у виробництво сучасних, екологічно безпечних, ресурсо – та енергозберігаючих технологій, збільшення інвестицій;

• поступовий перехід на нетрадиційні джерела енергії, які зменшуватимуть забруднення навколишнього середовища.

Вчитель. Одним із запобігаючих заходів було названо енергозберігаючі технології та перехід на нетрадиційні джерела енергії. Я зараз хочу звернутися до фахівців, які мають інформацію та певні напрацювання у напрямку нетрадиційних та поновлюваних джерел енергії.

Агроном. Особливу увагу у вирішенні цієї проблеми треба віддати альтернативним видам палива, які б скоротили надходження вуглекислого газу в атмосферу. Зараз досить активно розглядаються питання відновних джерел енергії і особливо твердим видам біопалива. (сл.5) Це насамперед побічним продуктам рослинництва – соломі і лушпинню соняшника, з яких виготовляють так звані пелети та брикети. Вони не містять шкідливих домішок і для розігрівання котла їх потрібно закладати в 4 рази менше, ніж дров. Для комунальних закладів, для яких ціна на блакитне паливо у кілька разів вища, ніж для населення, біопаливо – справжній рятівний круг. У нашому місті на пелетах працюють котельні центральної лікарні та два навчальні заклади.

Вчитель. Одним із запобігаючих заходів було названо енергозберігаючі технології та перехід на нетрадиційні джерела енергії. Я зараз хочу звернутися до фахівців, які мають інформацію та певні напрацювання у напрямку нетрадиційних та поновлюваних джерел енергії.

Агроном. Особливу увагу у вирішенні цієї проблеми треба віддати альтернативним видам палива, які б скоротили надходження вуглекислого газу в атмосферу. Зараз досить активно розглядаються питання відновних джерел енергії і особливо твердим видам біопалива. (сл.5) Це насамперед побічним продуктам рослинництва – соломі і лушпинню соняшника, з яких виготовляють так звані пелети та брикети. Вони не містять шкідливих домішок і для розігрівання котла їх потрібно закладати в 4 рази менше, ніж дров. Для комунальних закладів, для яких ціна на блакитне паливо у кілька разів вища, ніж для населення, біопаливо – справжній рятівний круг. У нашому місті на пелетах працюють котельні центральної лікарні та два навчальні заклади.

Біолог. Але самих лише відходів замало, аби обігрітися. Вважаю, що у нашому місті є всі умови для вирощування... енергетичної верби.(сл.6) Енергетична верба добре росте на непридатних для сільського господарства землях і є чи не найекономнішим видом альтернативного палива. Луки і плантажі у нашому краї добре підійшли б для вирощування цієї рослини. Бо саме енергетична верба покращує структуру грунту: маючи невелику кореневу систему вона бере поживні речовини лише з верхнього шару, а опале листя перетворюється на гній. Крім того верба здатна осушувати заболочені ділянки. За три роки рослина виростає заввишки 5 метрів, діаметром до 10 см, тобто з гектара можна збирати до 30 тонн деревини. Через три роки вона знову виростає, і ці цикли можуть тривати до 25 – ти років.

Хімік. В умовах глобальної кліматичної кризи набуває поширення біогазове виробництво. Це безвідходне виробництво виконує природоохоронну і ресурсозберігаючу функцію, воно не призводить до утворення будь – яких відходів, а ще й утилізує відходи сільськогосподарського виробництва, і частково дозволяє вирішувати проблему збереження енергоносіїв. Зокрема існує технологія перетворення свинячого гною на електроенергію.(сл.7) Під час бродіння утворюється газ, який використовують для виробництва електроенергії, а перероблені бактеріями відходи - для добрива. Так, з біомаси, що утворюється від 2500 свиней отримують 1000 м куб. біогазу, який еквівалентний 600 л дизельного пального. Таке виробництво існує у фермерському господарстві «Світанок».

До 2020 року отримання біогазу займе провідну позицію. Анаеробне збродження має багато переваг, як екологічних так і економіко – технічних перед спалюванням біомаси.

Прийом дослідної роботи.

Вчитель. Визначте кількість автомобілів, що проходять повз ваш навчальний заклад за одну годину. Вантажівки та легковики лічіть окремо. Обчисліть, яких збитків вони завдають довкіллю, якщо легковий автомобіль за одну годину виробляє до 60 м куб. вихлопних газів, вантажний – 120 м куб, а під час простоювання біля світлофора з увімкненим двигуном кількість викидів збільшується утричі. Обчисліть сумарну кількість викидів за день. (завдання було випереджальним, учні коментують хід рішення і відповідь)

Вчитель. Вперше думку про вплив газів, що накопичуються у атмосфері завдяки людській діяльності, висловив наприкінці XIX століття Нобелівський лауреат С. Арреніус. Він вважав, що гази, які потрапляють в атмосферу, поглинають тепло і затримують теплове випромінювання з поверхні планети, тим самим підвищуючи середню температуру поверхні Землі і створюючи так званий парниковий ефект.

Фізик. Я з вами погоджуюсь. Сонячна енергія досягає поверхні Землі та нагріває її. Частина такої енергії відбивається та перетворюється на тепло. Парникові гази в атмосфері, що обволікають Землю немов ковдра, поглинають теплове випромінювання, яке відбивається земною поверхнею, і частково посилають його назад, створюючи умови для додаткового нагріву самої земної поверхні і нижніх шарів атмосфери. В результаті теплове випромінювання поглинається багато разів, а парниковий ефект змінює тепловий баланс планети. І хоч сонячна енергія безкоштовна, одержання електроенергії з неї і не завжди дешеве. Тому фахівці постійно вдосконалюють сонячні елементи (сл.9), щоб зробити їх ефективнішими. Зовсім недавно в селі Новому Токмацького району Запорізької області стала до ладу сонячна установка, яка забезпечує енергією місцеве населення та сільські виробництва. Тривалість часу, протягом якого щодня працює сонячна батарея, становить приблизно 4 години. Цей показник є середнім і враховує хмарні та дощові дні.

Хімік. Питання про вплив людини на атмосферу знаходиться в центрі уваги фахівців і екологів постійно. І це не випадково, так як найбільша глобальна екологічна проблема сучасності – «парниковий ефект» пов'язана саме з антропогенним забрудненням атмосфери. Одним з основних техногенних джерел викидів вуглеводнів є метан (сл.11). Метан - один з важливих «парникових» газів. Вміст метану в атмосфері за останні 100 років подвоївся. Основними джерелами надходження метану в атмосферу є спалювання різних видів палива, нафтове забруднення поверхні суші, природний процес анаеробного бродіння, що має місце в тваринництві, на полях очищення стічних вод, в розкладанні міських та житлово-комунальних стоків, у процесах гниття і розкладання органічних речовин у звалищах побутового сміття.

Оператор АЗС. Я давно веду власні спостереження за зміною клімату і переконаний, що моя професійна діяльність також шкодить навколишньому середовищу. Сприяє утворенню парникового ефекту метан, накопичення якого спостерігається в зоні АЗС, що розташована в самому центрі нашого міста. Значне забруднення повітря парами нафтопродуктів на АЗС відбувається при заповненні і спорожненні резервуарів та при заправці автомобілів. Під дією сонячного світла відбувається реакція утворення так званого фотохімічного смогу. Він небезпечний не тільки для здоров’я людини, а й для всього навколишнього середовища. Щоб зменшити витік метану під час заправки автомобілів використовують різні адсорбенти, в тому числі і активоване вугілля. Але екологічна ситуація кардинально не змінюється, тому необхідно знаходити альтернативні види палива, які як найменше приймали б участь в утворенні парникового ефекту.

Економіст. Враховуючи те, що наш Оріхівський район степовий край з сприятливим кліматом, з сталими врожаями, доцільно було б фермерським господарствам зайнятися виробництвом біоетанолу - рідкого спиртового палива (сл.12), що виробляється із сільськогосподарської сировини, яка містить крохмаль або цукор. Так, з однієї тонни кукурудзи, точніше, з крохмалю, що міститься в цій тонні, можна отримати до 400 літрів етанолу.
Додаючи етанол до бензину, можна знизити кількість летких вуглеводнів у бензинових парах. Але на сьогоднішній час в нашому місті біометанових міні - АЗС поки що немає, ця проблема не вирішена і потребує високотехнологічного обладнання.

Еколог. Привабливість біопаливу надають відновлюваність сировини та екологічно чисті продукти згорання. Значно зменшуються шкідливі викиди в атмосферу, якщо використовувати біодизельне пальне, яке виробляється із рослинних олій, риб’ячого і тваринного жирів, морських водоростей. В Україні, де одночасно існують такі злободенні проблеми, як дефіцит нафти та наслідки парникового ефекту, створення комплексної галузі вирощення ріпакового насіння і переробки його в пальне є нагальною задачею.

Вчитель. А ми продовжуємо знаходити прості енергетичні рішення. Постійне зростання цін на викопне паливо призводить до того, що енергетичне використання альтернативного палива з горючих промислових і комунальних відходів стає одним з головних напрямків вирішення проблеми енергозабезпечення. Сміття має у собівеликий економічний і екологічний потенціал. використання вторинних матеріалів – це вимушена справа всіх небайдужих людей свого краю.

Комунальник. Додам, що протягом року кожний з нас викидає близько 250 кг сміття, тому великі площі земель зайняті під сміттєзвалищами. А ще треба пам’ятати, що сміття - джерело електроенергії (сл.14). Одним із головних відновлюваних джерел енергії є біомаса, четвертий за значенням вид палива у світі. Наш Оріхівський район має значний потенціал цього джерела, пов’язаний переважно з відходами рослинництва і тваринництва, а також твердими побутовими відходами.

Вважаю, що сьогодні досить актуальною є проблема побутового сміття.

Економіст. Одним із найбільш нетрадиційних видів використання відходів є одержання електроенергії із сміття. Це дуже перспективний напрямок, що дає підстави говорити про бездефіцитність даного виду ресурсу. В результаті розкладання сміття на полігонах виділяється біогаз, який здебільшого складається з метану, але з домішками сірководню, вуглекислого газу, азоту та інших. Горючість метану дуже висока, і неодноразово вже бували випадки самозаймання сміттєвих полігонів в результаті наявності там парів метану.

Комунальник. З метою екологічної та протипожежної безпеки, працівники комунгоспу нашого міста здійснюють дегазацію сміттєвих полігонів, спалюють газ на факелі, таким чином перешкоджаючи викидам парникових газів. Було б доцільним виробництво електроенергії з біогазу сміттєвих полігонів. Та у нашому місті ще не налагоджено селективний відбір сміття, часто відходи на звалища вивозять хаотично, відповідно не відбувається процес гниття біологічних відходів, в результаті якого і утворюється метан. Мало хто знає, але сміттєві звалища небезпечні не тільки забрудненням ґрунтів і підземних вод. Уся справа в метані. Його виробляють специфічні бактерії, що плодяться у сміттєвих покладах багатометрової товщини і розкладають органічні відходи, виділяючи газ і тепло. Нагромадження гарячого біогазу призводить до самозаймання відходів, збільшуючи і без того критичний стан повітря над смітниками, тому що метан у 20 разів шкідливіший для кліматичної системи за вуглекислий газ.

Місцева влада повинна взяти це до уваги і в майбутньому налагодити виробництво електроенергії з метану від розкладу непридатних для переробки відходів й таким чином зменшити його накопичення на полігоні.

Економіст. Зростання цін на класичні енергоносії, такі як газ, дизельне пальне та електрику, змушує багатьох підприємців шукати альтернативні, більш вигідні види палива. Працівники міського приватного підприємства «Меблі нові» перейшли на опалювання своїх цехів тирсою (сл.16). Перевозити таке паливо легше, і для зберігання воно вимагає значно менше місця, але за показником економії це паливо програвало. То ж вирішили удокналити цей вид палива і почали виготовляти композитне паливо на основі тирси і 10 % глини. Пресована тирса згорає ціком і при горінні виділяється стільки ж енергії, скільки з натуральної деревини. При цьому ціна таких пресованих брусків значно нижче, ніж вартість дров.

Говорячи про недоліки, варто відзначити що горіння таких брикетів призводить до утворення великої кількості попелу і сажі, але вони не містять агресивного хімічного складу. І якщо золу ще можна використовувати як добриво, то корисного застосування сажі знайти не вдасться. Тирсові брикет є найбільш екологічно чистим натуральним матеріалом для опалення. Але це не викликає глобальних змін у кліматі.

Еколог. Сміття дійсно стало монстром цивілізації. Відкритим залишається питання централізованої санітарної очистки територій нашого міста. Кількість стихійних сміттєзвалищ зменшується дуже повільно. Питання, куди подіти сміття, стає все більш актуальним. Та особливо ця проблема постає восени – коли містяни складають купи опалого листя. Опале листя (сл.17) – це не сміття, а необхідний для нормального розвитку елемент екологічної системи: перегнивше листя стає органічним добривом, збагачує грунт гумусом і допомагає знешкоджувати забруднені речовини. Це з одного боку, а з іншого – рослини поглинають різні хімічні елементи, які містяться у викидах промислових підприємств, транспортних вихлопах. Спалюючи листя, ми повертаємо в повітря ці та інші токсичні речовини, що утворюються в процесі горіння. Спалювання листя завдає непоправної шкоди не тільки здоров’ю людини, а й навколишньому середовищу. В приземному шарі атмосфери осідають: окис вуглецю, сірчистий ангідрит, сажа, окиси азоту, вуглеводні. Найбільш ефективним методом боротьби з опалим листям є компостування. Компост в якості добрива використовують для прикореневої підкормки дерев і кущів. А ще добре використовувати його у теплицях, оранжереях та парниках. Перегниваючи в грунті, листя виділяє теплову енергію, використання якої зменшить витрати на опалення. А ще можна запозичити досвід британців, по виробництву пелетів та брикетів з листя з додаванням воску.

Прийом «Поміркуй»

Вчитель. До якої групи забруднень належать дані ситуації? Розташуй їх на шкалі забруднень.

1. Пшеничне поле знаходиться біля швидкісної транспортної магістралі, де повітря задимлене і забруднене різними домішками в тому числі й вуглекислим газом.

2. У нашому місті є люди без постійного місця проживання. Вони зимують у будиночку, біля звалища. Щоб якось зігрітися, вони збирають шини і їх палять.

3. Сім’я кожного дня викидає велику кількість органічних відходів: побутове сміття, каналізаційні стоки тощо.

4. Бабуся проживає у селі і опалює будинок відходами городництва: бадиллям кукурудзи, соняшника та соломою.

5. З настанням осені традиційним стало спалювання листя.

Вчитель. А зараз продовженням цих пам’яток буде «Енергетична гімнастика» (Якщо ваша відповідь «так» - плескайте в долоні, а якщо ні – ставите щит)

1.Якщо у вашій родині говорять про енергетичні проблеми – плесніть у долоні...

2.Якщо ваша родина використовує в побуті енергозберігаючі лампочки – плесніть у долоні...

3.Якщо ви більше користуєтесь ноутбуком, а ніж комп’ютером – плесніть у долоні...

4.Якщо для додаткового обігріву квартири ви включаєте обігрівач – плесніть у долоні...

5.Якщо для господарських потреб ви використовуєте дощову воду – плесніть у долоні...

6.Якщо ви не забуваєте вимикати світло, коли йдете з дому – плесніть у долоні...

7.Якщо у вас протікає кран і вода біжить тоненькою цівкою – плесніть у долоні...

8.Якщо ваша родина збирає опале листя і спалює його – плесніть у долоні...

9.Якщо ви не закриваєте вдень штори, раціонально використовуйте природне освітлення – плесніть у долоні.

Прийом «Вчимося граючись»

Вчитель. Узагальнимо знання про вплив альтернативних видів палива на різні структури суспільства. Для цього потрібно заповнити діаграму „Павутиння суспільних відносин”

Заключне слово вчителя.

Урок добігає кінця. Розглянуто дуже актуальну тему. Сподіваюся, що пройде певний час і знайдуться справжні ентузіасти, які почнуть використовувати відходи цивілізації та поставлять на службу людям пропоновані альтернативні відновні енергоресурси.

Ми занепокоєні подальшим загостренням екологічних проблем, в тому числі зміною клімату під впливом людської діяльності. Сьогодні потрібні реальні дії з пом’якшення антропогенного впливу на зміну клімату. Необхідно ще тісніше згуртуватися для розв’язання проблем глобального потепління раніше, ніж зміни в довкіллі стануть незворотними.

І пам’ятайте! Україна має величезний потенціал практично всіх видів відновлюваних джерел енергії. А розумне й ефективне енергокористування є ключовим чинником створення нових робочих місць та економічного зростання держави.

За працю сьогодні спасибі, Вам, діти!

Прийшов час захід завершити.

Сьогодні тему актуальну розглядали,

Отримані знання в ході гри закріпляли.

Як підсумок, можу одне лиш сказати -

Зробили багато, знання будете мати.