Как варить полуавтоматом без газа порошковой проволокой, видео
Сваривание деталей полуавтоматом без газа уже не является чем-то из ряда вон выходящим. Более того, технология стала доступной не только для избранных специалистов, но и для всех без исключения любителей. В торговой сети представлен широкий выбор соответствующего оборудования и оснастки. Популярность метода обусловлена простотой его применения и высоким качеством конечного результата.
Сварка полуавтоматом по сравнению с электродуговой имеет важные преимущества. С ее помощью шов получается более качественным, а закрыть за один проход длинный стык — это уже не проблема. Плюс к этому оборудование отлично справляется с задачами сваривания листовых материалов толщиной 1,5 мм и меньше.
Наряду с приличным перечнем достоинств полуавтоматический сварочный аппарат имеет и недостаток. Он заключается в необходимости защитной среды, которая формируется специальным газом. Поэтому приходится тащить увесистые баллоны, что тяжело и очень неудобно.
Есть выход. Можно избавиться от тяжелой ноши и заваривать стыки только одной лишь проволокой. Но не простой, а специальной — порошковой. Она еще называется флюсовой. О том, как варить полуавтоматом без газа, читайте в материале дальше.
СОДЕРЖАНИЕ
- Особенности сварки без газа
- Как варить полуавтоматом без газа порошковой (флюсовой) проволокой
- Особенности порошковой проволоки
- Видео: Как правильно варить полуавтоматом без газа
Особенности сварки без газа
Как работать с электродуговой сваркой, знают не только специалисты, но и любознательные люди со стороны. По крайней мере многие видели, что к рабочей платформе присоединяется провод, в держатель вставляется электрод и далее цепь замыкается, генерируя дугу. С аппаратами для полуавтоматической сварки дела обстоят несколько иначе. Электрод здесь заменяет проволока, которая во время сварки окутывается защитным газом.
Для улучшения качества и увеличения скорости работ, вы всегда можете воcпользоваться нашими верстаками собственного производства от компании VTM.
Газовая среда необходима для того, чтобы защитить расплавленный металл от окисления. В окружающем воздухе много паров влаги и других активных элементов, которые будут взаимодействовать с расплавом. Подаваемый в рабочую зону газ вытесняет атмосферный, создавая тем самым защитную среду. Это и есть слабое место полуавтоматической сварки. Для ее работы нужен газ, который не всегда есть под рукой. И что делать, если баллона нет? Ответ прост: можно воспользоваться проволокой с флюсом внутри.
Читайте также: Сварка полуавтоматом для начинающих
Как варить полуавтоматом без газа порошковой (флюсовой) проволокой
Порошковая проволока предназначена для того, чтобы дать возможность работать без использования баллонного газа. Внутри такой проволоки есть полость, которая наполняется флюсом. Когда пруток плавится, он освобождает содержимое и порошок попадает в зону высокой температуры. Он начинает плавиться и при этом выделяет газ, который и формирует защитную среду.
Порошок можно назвать тем же самым защитным газом или электродной обмазкой. В любом случае их роли идентичны: обеспечение защитной среды для сварочной ванны. В состав порошка включен рутил и флюорит. Более точный состав можно узнать на этикетке или сопроводительной документации.
Вот и получается, что выполняется сварка флюсовой проволокой без газа. Точнее без баллонов — громоздких и тяжелых. Благодаря этому оборудование можно использовать в сложных и труднодоступных местах: в узких проходах, тоннелях; на высоте и т.д. Если нет возможности доставить туда баллон, то делать это вовсе не обязательно.
Особенности порошковой проволоки
На рынке представлена присадочная проволока разных диаметров, начиная от 0,8 мм. Наибольшая толщина расходного материала составляет 2,4 миллиметра. Широкий ассортимент проволоки значительно расширяет возможности сварки. Полуавтомат работает с металлами разной толщины: начиная от тонких листов и заканчивая заготовками толщиной в сантиметр.
Полуавтоматом с присадочной проволокой можно варить как оцинкованное железо, так и углеродистую сталь или нержавейку. Важно учитывать при выборе расходного материала состав порошка. От этого зависит конечный результат всей работы.
Как правильно варить полуавтоматом без газа
Оцените, пожалуйста, статью
12345
Всего оценок: 88, Средняя: 2
Как варить полуавтоматом и проволокой без газа
Содержание статьи:
Как варить полуавтоматом и проволокой без газаСварка полуавтоматом имеет ряд существенных преимуществ. Во-первых, она даёт возможность варить длинные швы, а во-вторых, обладает лучшим сварочным швом, чем сварка электродами. Также, полуавтоматом удобней всего варить тонкий металл, толщина которого менее двух 1,5 мм.
При всем этом, полуавтоматическая сварка имеет лишь один существенный недостаток, который заключается в необходимости использовать защитный газ.
Для этого с небольшим по габаритам сварочным аппаратом нужно таскать объёмный газовый баллон, что в свою очередь, очень и очень неудобно.
Можно исключить из обихода защитный газ, и использовать одну лишь сварку для проволоки. Однако для этого подходит не обычная проволока в качестве присадочного материала, а порошковая. Про том, как варить проволокой без газа и что для этого потребуется, вы сможете узнать ниже, из этой публикации сайта mmasvarka.ru.
Полуавтоматическая сварка: что и как происходит
Если со сваркой электродами все более менее понятно: вставил электрод в держатель, подкинул массу на заготовку и начал варить, то вот с полуавтоматической сваркой, дела обстоят иначе. В качестве присадочного материала при сварке полуавтоматом используется проволока, которую обволакивает во время сварки защитный газ.
В свою очередь, газ нужен для защиты сварочной ванны от её взаимодействия с окружающей средой. В этом то и заключается основной недостаток полуавтоматической сварки, поскольку нужен защитный газ, который не всегда есть под рукой.
Что делать в таком случае? Можно ли варить проволокой и полуавтоматом без газа?
Как варить полуавтоматом без газа
Для сварки полуавтоматом без газа можно использовать специальную порошковую проволоку. Структура порошковой проволоки устроена, таким образом, что внутри неё располагается порошок, который при сгорании проволоки попадает в сварочную ванну, защищая её тем самым от вредного воздействия извне.
По своей сути, этот порошок и является тем самым защитным газом, или если хотите электродной обмазкой, которая также выполняет защитную роль для сварочной ванны. Состоит такая обмазка из рутила и флюорита, а её более точный состав, всегда можно узнать на упаковке с электродами.
Таким образом, используя полуавтомат, можно варить порошковой проволокой и без газа. Это даёт прекрасную возможность использовать полуавтоматическую сварку в самых труднодоступных местах, например, на высоте, там, куда доставить газовый баллон не представляется возможным.
Особенности порошковой проволоки
Порошковая проволока имеет различные диаметры, самый маленький диаметр начинается от 0,8 мм. Самая толстая проволока для сварки полуавтоматом без газа, имеет диаметр 2,4 мм. В свою очередь, столь большой выбор диаметров, даёт широчайшие возможности сварки полуавтоматом: начиная от сварки тонких металлов, толщиной всего лишь в 1,2 мм, и заканчивая металлами, толщиной в один сантиметр.
Порошковой проволокой и полуавтоматом без газа, можно варить как углеродистую сталь, так и оцинкованное железо с нержавейкой. При этом наполнитель внутри проволоки может отличаться своим составом, и это очень важно учитывать при выборе порошковой проволоки для сварки.
Поделиться в соцсетях
Может ли удаление углерода из атмосферы спасти нас от климатической катастрофы?
Климат
Визуализация крупномасштабной установки по удалению углекислого газа компании Carbon Engineering, которая будет использовать прямой захват воздуха.
Фото: ООО «Карбон Инжиниринг»
Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) утверждает, что ограничение глобального потепления до 1,5 °C может предотвратить самые катастрофические последствия изменения климата. В своем недавнем отчете компания изложила четыре способа достижения этой цели, и все они основаны на удалении углекислого газа из атмосферы. Это потому, что даже если мы сократим большую часть наших выбросов углерода до нуля, выбросы от сельского хозяйства и авиаперелетов будет трудно полностью устранить. А поскольку углекислый газ, который уже находится в атмосфере, может влиять на климат в течение сотен и тысяч лет, МГЭИК утверждает, что технологии удаления углекислого газа (CDR) будут иметь решающее значение для избавления от 100–1000 гигатонн CO2 в этом столетии.
Как можно удалить углекислый газ?
Существует множество стратегий CDR, находящихся на разных стадиях разработки и различающихся по стоимости, преимуществам и рискам.
Облесение и лесовосстановление
По мере роста растений и деревьев они поглощают углекислый газ из атмосферы и превращают его в сахара посредством фотосинтеза. Таким образом, леса США поглощают 13 процентов выбросов углерода в стране; в глобальном масштабе леса содержат почти треть мировых выбросов.
Лесовосстановление в Южном Орегоне. Фото: Downtowngal
Посадка дополнительных деревьев может удалить больше углерода из атмосферы и сохранить его в течение длительного времени, а также улучшить качество почвы при относительно низких затратах — от 0 до 20 долларов за тонну углерода. Облесение включает посадку деревьев там, где их раньше не было; лесовосстановление означает восстановление лесов, где деревья были повреждены или истощены.
Однако лесонасаждения могут конкурировать за землю, используемую для сельского хозяйства, так же как производство продуктов питания должно увеличиться на 70 процентов к 2050 году, чтобы прокормить растущее население мира. Это также может повлиять на биоразнообразие и экосистемные услуги.
И хотя леса могут поглощать углерод в течение десятилетий, для их роста требуется много лет, и они могут насыщаться от десятилетий до столетий. Они также требуют осторожного обращения, поскольку они подвержены антропогенным и природным воздействиям, таким как лесные пожары, засуха и нашествие вредителей.
Поглощение углерода почвой
Углерод, который растения поглощают из атмосферы в процессе фотосинтеза, становится частью почвы, когда они умирают и разлагаются. Он может оставаться там на протяжении тысячелетий или может быть быстро высвобожден в зависимости от климатических условий и того, как обрабатывается почва. Минимальная обработка почвы, покровные культуры, севооборот и оставление растительных остатков на поле помогают почве накапливать больше углерода.
Райграс итальянский как покровная культура после уборки кукурузы в Южной Африке. Фото: Алан Мэнсон
МГЭИК, которая считает, что секвестрация углерода в почве способна сократить выбросы CO2 при наименьших затратах — от 0 до 100 долларов за тонну, — оценивает, что секвестрация углерода в почве может удалять от 2 до 5 гигатонн углекислого газа в год к 2050 году. Для сравнения, В 2017 году электростанции мира выпустили 32,5 гигатонны CO2.
Связывание почвенного углерода может быть развернуто немедленно, что улучшит здоровье почвы и повысит урожайность; кроме того, это не будет нагружать земельные и водные ресурсы. Но хотя вначале почва хранит большое количество углерода, через 10–100 лет он может насыщаться, в зависимости от климата, типа почвы и методов управления ею.
Биоэнергетика с улавливанием и хранением углерода (BECCS)
Если мы сжигаем растения для получения энергии на электростанции, а затем улавливаем и храним полученные выбросы, CO2, ранее поглощенный растениями, удаляется из атмосферы.
Затем CO2 можно использовать для повышения нефтеотдачи или закачивать в землю, где он изолируется в геологических формациях.
По оценкам МГЭИК, к 2050 году BECCS сможет удалять от 0,5 до 5 гигатонн углерода в год. Однако, чтобы поглотить достаточно углерода, чтобы поддерживать мир на уровне 2˚, энергетические культуры должны быть высажены на площади земли до трех раз. размер Индии, согласно одной оценке; и даже меньшее количество BECCS будет конкурировать с землей, необходимой для производства продуктов питания. В одном из исследований сделан вывод о том, что широкомасштабное внедрение BECCS может привести к сокращению лесного покрова на 10 процентов и потребовать вдвое больше воды, чем в настоящее время используется в сельском хозяйстве. BECCS также может повлиять на биоразнообразие и экосистемные услуги и привести к выбросам парниковых газов в результате ведения сельского хозяйства и использования удобрений.
На данный момент BECCS стоит дорого. В настоящее время в мире существует только один действующий проект BECCS — завод по производству этанола в Декейтере, штат Иллинойс, который улавливает и хранит более 1,4 миллиона тонн CO2.
Поскольку существует так мало исследовательских проектов, а BECCS еще не опробован в больших масштабах, он все еще находится на ранней стадии разработки. В то время как текущие оценки затрат на BECCS колеблются от 30 до 400 долларов США за тонну CO2, исследования прогнозируют, что к 2050 году затраты могут снизиться до 100-200 долларов США за тонну углерода. Тем не менее, BECCS считается одной из наиболее потенциально эффективных стратегий удаления углекислого газа для обеспечения длительное хранение углерода.
Национальные академии наук, инженерии и медицины проекты, которые, учитывая то, что мы знаем сегодня, облесение и лесовосстановление, секвестрация углерода в почве и BECCS, а также устойчивые методы управления лесным хозяйством (такие как прореживание лесов и предписанные сжигания), могут быть расширены для захвата и хранить 1 гигатонну углерода в год в США и 10 гигатонн во всем мире. Однако для этого потребуются огромные изменения в сельском хозяйстве, лесном хозяйстве и управлении отходами биомассы.
Минерализация углерода
Эта стратегия использует естественный процесс, при котором реактивные материалы, такие как перидотит или базальтовая лава, химически связываются с CO2, образуя твердые карбонатные минералы, такие как известняк, которые могут хранить CO2 в течение миллионов лет. Реакционноспособные материалы могут быть объединены с флюидом, содержащим CO2, на станциях улавливания углерода, или флюид может быть закачан в химически активные горные породы, где они встречаются в природе.
Кальцит, карбонатный минерал, образующийся в базальте. Фото: Сигрг
Ученые из Земной обсерватории Ламонта-Доэрти Института Земли в течение нескольких лет работают над минерализацией углерода и находят способы ускорить естественную реакцию, чтобы увеличить поглощение CO2 и сохранить его на постоянной основе. Профессор Ламонта Дэвид Голдберг и его коллеги, например, изучают возможность хранения 50 миллионов тонн или более CO2 в базальтовых резервуарах на северо-западе Тихого океана.
Следующим шагом станет запуск там пилотного проекта по хранению 10 000 тонн СО2. «Пилотный проект имеет решающее значение для продвижения вперед в области минерализации базальта на шельфе как по техническим, так и по нормативным причинам», — сказал Голдберг. Это позволило бы исследователям экспериментировать с различными типами инъекций — например, должны ли они быть непрерывными или прерывистыми — и отвечать на такие вопросы, как «как быстро заполняется поровое пространство?», которые можно проверить только в полевых условиях.
С 2012 года исландский проект CarbFix, над которым также работал Голдберг, занимается улавливанием углерода и его минерализацией на крупнейшей в стране геотермальной электростанции, находящейся в ведении Reykjavik Energy. Несмотря на то, что завод работает на геотермальной возобновляемой энергии, он по-прежнему выделяет небольшое количество CO2; CarbFix ежегодно впрыскивает в землю 12 000 тонн CO2 по цене 30 долларов за тонну.
Поскольку минерализация углерода использует естественные химические процессы, она может обеспечить экономичный, нетоксичный и постоянный способ хранения огромного количества углерода.
Тем не менее, все еще есть технические и экологические вопросы, на которые необходимо ответить — согласно отчету Национальной академии, углеродная минерализация может загрязнить водные ресурсы или вызвать землетрясения.
Прямой захват воздуха
Прямой захват воздуха высасывает углекислый газ из воздуха с помощью вентиляторов, перемещающих воздух над веществами, которые специфически связываются с углекислым газом. (Эта концепция основана на работе «искусственного дерева» Клауса Лакнера, директора Центра отрицательных выбросов углерода в Университете штата Аризона, который в течение многих лет был директором Центра устойчивой энергетики Ленфеста Института Земли.) Технология использует соединения в жидком растворе или в виде покрытия на твердом теле, которые улавливают CO2 при контакте с ним; при дальнейшем воздействии тепла и химических реакций они выделяют CO2, который затем можно сжимать и хранить под землей. Преимущества прямого улавливания воздуха заключаются в том, что это на самом деле технология с отрицательными выбросами — она может удалять углерод, который уже находится в атмосфере, а не улавливать новые образующиеся выбросы, — и системы могут быть расположены практически в любом месте.
На угольной электростанции примерно одна из десяти молекул выхлопных газов представляет собой CO2, но CO2 в атмосфере менее концентрирован. Только одна из 2500 молекул представляет собой CO2, поэтому процесс удаления CO2 является более дорогостоящим по сравнению с улавливанием углерода из установок, работающих на ископаемом топливе. Прямой захват воздуха начинался с 600 долларов за тонну углерода; в настоящее время он стоит 100–200 долларов за тонну — все еще дорого, отчасти потому, что нет экономических стимулов (таких как налог на выбросы углерода) или вторичных экологических преимуществ (таких как улучшение качества почвы) для удаления CO2 из воздуха. Улучшение технологии для более эффективного улавливания CO2 и/или продажа уловленного CO2 может снизить цену. Над этим работают три компании — Swiss Climeworks, Canadian Carbon Engineering и American Global Thermostat.
Первый коммерческий завод Climeworks недалеко от Цюриха улавливает 1000 метрических тонн CO2 в год, который используется в теплице для повышения урожайности на 20 процентов.
В 2017 году компания установила установку прямого улавливания воздуха в качестве демонстрации на заводе Reykjavik Energy в Исландии, чтобы улавливать небольшое количество CO2, которое CarbFix затем хранит под землей.
Завод Reykjavik Energy Hellisheidi в Исландии с прямым захватом воздуха. Фото: Сигрг
В настоящее время Climeworks имеет 14 установок прямого улавливания воздуха, построенных или строящихся в Европе; его итальянский завод использует улавливаемый CO2 для производства метанового топлива для грузовиков.
Компания Carbon Engineering, инвестором которой является Билл Гейтс, владеет заводом в западной Канаде, который может улавливать один миллион тонн CO2 в год. Он прогнозирует, что в больших масштабах он может удалять CO2 по цене от 100 до 150 долларов за тонну. Его цель — использовать CO2 для производства углеродно-нейтрального синтетического углеводородного топлива, что еще больше снизит его стоимость. Компания утверждает, что объект, использующий этот процесс «воздух в топливо», после расширения может производить топливо по цене менее 1 доллара за литр.
Global Thermostat, которая строит свой первый завод в Хантсвилле, штат Алабама, стремится снизить цену до 50 долларов за тонну, продавая улавливаемый CO2 компании по производству газированных напитков. Компания будет строить небольшие «заводы по улавливанию» на территории завода по производству газированных напитков, тем самым снижая затраты на энергию и транспорт.
Согласно одному исследованию, прямое улавливание воздуха может поглощать от 0,5 до 5 гигатонн CO2 в год к 2050 году и, возможно, 40 гигатонн к 2100 году. Однако крупномасштабное прямое улавливание воздуха может в конечном итоге оказать воздействие на окружающую среду в результате добычи, переработки, транспортировки и отходов удаление полезных ископаемых, улавливающих выбросы углерода.
Хотя прямое улавливание воздуха имеет большой потенциал для удаления углекислого газа, оно все еще находится на ранней стадии разработки. К счастью, он получает некоторую поддержку Конгресса в форме Закона о БУДУЩЕМ (Закон о дальнейшем улавливании углерода, использовании, технологиях, подземном хранении и сокращении выбросов).
Закон удваивает налоговые льготы за улавливание и постоянное хранение углекислого газа в геологических формациях и его использование для повышения нефтеотдачи; для компаний, которые перерабатывают углерод в другие продукты, такие как цемент, химикаты, пластмассы и топливо; и предоставляет налоговую льготу в размере 35 долларов США за тонну CO2 за счет прямого улавливания воздуха.
Повышенная устойчивость к атмосферным воздействиям
Камни и почва выветриваются в результате реакции с СО2 в воздухе или кислотными дождями, что происходит естественным образом, когда СО2 в воздухе растворяется в дождевой воде. Горные породы разрушаются, образуя бикарбонат, поглотитель углерода, который в конечном итоге уносится в океан, где и хранится. Усиленное выветривание ускоряет этот процесс, распространяя пылевидные породы, такие как базальт или оливин, на сельскохозяйственных угодьях или в океане. Его можно было измельчать и разбрасывать по полям и пляжам и даже использовать для дорожек и детских площадок.
Усиленное выветривание может улучшить качество почвы, а поскольку щелочной бикарбонат смывается в океан, это может помочь нейтрализовать закисление океана. Но это также может потенциально изменить рН и химические свойства почвы и повлиять на экосистемы и грунтовые воды. Добыча, измельчение и транспортировка породы были бы дорогостоящими, требовали много энергии и приводили к дополнительным выбросам углерода, а также к загрязнению воздуха. Из-за множества переменных и того факта, что большинство оценок усиленного выветривания не проверялись в полевых условиях, оценки затрат сильно различаются.
Подщелачивание океана, считающееся типом усиленного выветривания, включает добавление щелочных минералов, таких как оливин, на поверхность океана для увеличения поглощения CO2 и противодействия закислению океана. По оценкам одного исследования, эта стратегия может улавливать от 100 метрических тонн до 10 гигатонн CO2 в год при затратах от 14 до более 500 долларов за тонну.
Однако его экологическое воздействие неизвестно.
Удобрение океана
Фитопланктон у берегов Финляндии. Фото: Стюарт Рэнкин
Удобрение океана добавило бы питательные вещества, часто железо, в океан, чтобы вызвать цветение водорослей, которые будут поглощать больше CO2 посредством фотосинтеза. Однако, стимулируя рост фитопланктона — основы пищевой цепи — удобрение океана может повлиять на местную и региональную продуктивность продуктов питания. Обширное цветение водорослей также может вызвать эвтрофикацию и привести к обеднению кислородом мертвых зон. Помимо возможного воздействия на экосистему, он также имеет меньший потенциал связывания углерода в долгосрочной перспективе.
Прибрежный синий углерод
Соленые болота, мангровые заросли, морские травы и другие растения в заболоченных приливных зонах ответственны за более половины углерода, поглощаемого океаном и прибрежными экосистемами. Этот голубой углерод может храниться тысячелетиями в растениях и отложениях.
Однако водно-болотные угодья разрушаются из-за поверхностного стока и загрязнения, засухи и развития прибрежных районов — каждые полчаса теряется площадь морских водорослей размером с футбольное поле. Восстановление и создание водно-болотных угодий и более эффективное управление ими потенциально могут удвоить их запасы углерода. Здоровые водно-болотные угодья также обеспечивают защиту от штормов, улучшают качество воды и поддерживают морскую жизнь.
Существует несколько оценок потенциала удаления углерода голубым углеродом, но затраты будут низкими или нулевыми.
И несколько идей на будущее
Y Combinator, организация, которая финансирует многообещающие стартапы, призвала всех работать над новыми типами технологий удаления углекислого газа, ни одна из которых еще не была протестирована вне лаборатории. В частности, они ищут проекты по четырем направлениям:
- Модификация генов фитопланктона позволит им улавливать углерод в районах мирового океана, где не хватает питательных веществ, необходимых для фотосинтеза.
- Электрогеохимия использует электричество из возобновляемых источников для разложения соленой воды с получением водорода (который можно использовать в качестве топлива) и кислорода, который в присутствии минералов образует высокореактивный раствор. Этот раствор поглощает углекислый газ из атмосферы и превращает его в бикарбонат.
- Ферментные системы ускоряют химические реакции, которые могут превращать углекислый газ в другие полезные органические соединения. Y Combinator хочет создать ферментные системы, которые могут делать это вне живых клеток, чтобы упростить фиксацию углерода.
- Последняя идея включает в себя создание 4,5 миллионов маленьких оазисов в пустынях для размещения фитопланктона, который будет поглощать CO2. Они также будут обеспечивать пресной водой и поддерживать растительность, которая также может поглощать углерод.
Что необходимо для улучшения удаления углекислого газа?
Каждая технология CDR осуществима на определенном уровне, но имеет неопределенность в отношении стоимости, технологии, скорости возможного внедрения или воздействия на окружающую среду.
Понятно, что ни один из них не предлагает окончательного решения проблемы изменения климата.
«Одним только удалением углекислого газа этого не сделать», — сказала Кейт Гордон, научный сотрудник Колумбийского центра глобальной энергетической политики. «Если есть что-то, что действительно подчеркивается в отчете МГЭИК, так это то, что нам нужен портфель — нам нужно резко сократить выбросы, нам нужно придумать больше вариантов возобновляемой энергии для замены ископаемого топлива, нам нужно электрифицировать многие вещи, которые в настоящее время работать на нефти, а затем нам нужно сделать огромное количество удаления углерода». В ближайшем будущем она хотела бы увидеть более широкое развертывание и наращивание проверенных и надежных стратегий, таких как посадка деревьев и более устойчивые методы ведения сельского хозяйства.
Сохранение пастбищ в Южной Дакоте Фото: USFWS
На самом деле, новое исследование только что определило, что посадка деревьев и улучшение управления пастбищами, сельскохозяйственными угодьями и водно-болотными угодьями могут сократить 21 процент ежегодных выбросов парниковых газов в США при относительно низких затратах.
Дальнейшая разработка других стратегий удаления углекислого газа потребует значительных денежных средств.
«Сообщество климатических филантропов действительно должно признать это частью решения проблемы климата — очень важно, чтобы [CDR] стал частью этого портфолио», — сказал Гордон. «Нам также нужен довольно значительный федеральный бюджет на исследования и разработки, посвященный этим стратегиям, чтобы мы могли начать совершенствовать технологию и лучше понять, сколько стоит каждая из этих вещей, насколько они эффективны и насколько они безопасны».
Создание финансовых стимулов для удаления углерода, таких как налог на выбросы углерода или штрафы за выброс углерода, также может помочь.
«Это следующий рубеж в разговоре об энергетике, климате и технологиях, — сказал Гордон. «Нам нужно опережать эту вещь, если мы хотим оставаться конкурентоспособными — если мы хотим и дальше иметь большую часть мировых патентов на чистую энергию и передовую энергетику… В противном случае мы будем покупать ее у кого-то другого, потому что кто-то Это.
»
Теги:
BECCSудаление углекислого газаминерализация углеродаизменение климатапрямой захват воздухаизбранный сюжетОбсерватория Земли Ламонт-Доэртитехнология отрицательных выбросовКак именно углекислый газ вызывает глобальное потепление?
Климат
«Вы спрашивали» — это серия, в которой эксперты Института Земли отвечают на вопросы читателей о науке и устойчивом развитии. За последние несколько лет мы получили много вопросов об углекислом газе — как он удерживает тепло, как он может иметь такой большой эффект, если он составляет лишь крошечный процент атмосферы и многое другое. С помощью Джейсона Смердона, климатолога из Земной обсерватории Ламонта-Доэрти Колумбийского университета, мы отвечаем здесь на некоторые из этих вопросов.
Как углекислый газ задерживает тепло? Вы, наверное, уже читали, что углекислый газ и другие парниковые газы действуют как одеяло или колпак, улавливая часть тепла, которое Земля могла бы излучать в космос.
Это простой ответ. Но как именно определенные молекулы удерживают тепло? Ответ там требует погружения в физику и химию.
Упрощенная диаграмма, показывающая, как Земля преобразует солнечный свет в инфракрасную энергию. Парниковые газы, такие как углекислый газ и метан, поглощают инфракрасную энергию, переизлучая часть ее обратно на Землю, а часть — в космос. Предоставлено: свободный галстук на Викискладе 9.0003
Когда солнечный свет достигает Земли, поверхность поглощает часть энергии света и переизлучает ее в виде инфракрасных волн, которые мы воспринимаем как тепло. (Проведите рукой по темному камню в теплый солнечный день, и вы сами сможете ощутить это явление.) Эти инфракрасные волны поднимаются в атмосферу и уходят обратно в космос, если им не препятствовать.
Кислород и азот не мешают инфракрасным волнам в атмосфере. Это потому, что молекулы разборчивы в диапазоне длин волн, с которыми они взаимодействуют, объяснил Смердон. Например, кислород и азот поглощают энергию с плотно упакованными длинами волн около 200 нанометров или меньше, тогда как инфракрасная энергия распространяется с более широкими и ленивыми длинами волн от 700 до 1 000 000 нанометров.
Эти диапазоны не перекрываются, поэтому для кислорода и азота инфракрасные волны как будто вообще не существуют; они позволяют волнам (и теплу) свободно проходить через атмосферу.
Диаграмма, показывающая длины волн различных видов энергии. Энергия Солнца достигает Земли в основном в виде видимого света. Земля переизлучает эту энергию в виде инфракрасной энергии, которая имеет более длинную и медленную длину волны. В то время как кислород и азот не реагируют на инфракрасные волны, парниковые газы реагируют. Авторы и права: НАСА
С CO2 и другими парниковыми газами дело обстоит иначе. Углекислый газ, например, поглощает энергию на различных длинах волн от 2 000 до 15 000 нанометров — диапазон, который совпадает с диапазоном инфракрасной энергии. Когда CO2 поглощает эту инфракрасную энергию, он вибрирует и повторно излучает инфракрасную энергию обратно во всех направлениях. Около половины этой энергии уходит в космос, а около половины возвращается на Землю в виде тепла, что способствует «парниковому эффекту» 9.
0003
Измеряя длины волн инфракрасного излучения, достигающего поверхности, ученые знают, что углекислый газ, озон и метан вносят значительный вклад в повышение глобальной температуры. Авторы и права: Эванс, 2006 г., Skeptical Science
.Смердон говорит, что причина, по которой некоторые молекулы поглощают инфракрасные волны, а некоторые нет, «зависит от их геометрии и состава». Он объяснил, что молекулы кислорода и азота просты — каждая из них состоит только из двух атомов одного и того же элемента — что сужает их движения и разнообразие длин волн, с которыми они могут взаимодействовать. Но парниковые газы, такие как CO2 и метан, состоят из трех или более атомов, что дает им больше возможностей растягиваться, изгибаться и скручиваться. Это означает, что они могут поглощать более широкий диапазон длин волн, включая инфракрасные волны.
Как я могу убедиться, что CO2 поглощает тепло? В качестве эксперимента, который можно провести дома или в классе, Смердон рекомендует наполнить одну бутылку с газировкой CO2 (возможно, из автомата по продаже газированных напитков), а вторую бутылку наполнить атмосферным воздухом.
«Если вы поместите их обоих на нагревательную лампу, баллон с CO2 нагреется намного сильнее, чем баллон с обычным воздухом», — говорит он. Он рекомендует проверять температуру бутылок бесконтактным инфракрасным термометром. Вы также должны убедиться, что вы используете один и тот же стиль бутылок для каждой, и что обе бутылки получают одинаковое количество света от лампы. Вот видео похожего эксперимента:
Более сложный с точки зрения логистики эксперимент, который рекомендует Смердон, заключается в размещении инфракрасной камеры и свечи на противоположных концах закрытой трубки. Когда трубка заполнена окружающим воздухом, камера четко улавливает инфракрасное тепло от свечи. Но как только трубка наполняется углекислым газом, инфракрасное изображение пламени исчезает, потому что СО2 в трубке поглощает и рассеивает тепло от свечи во всех направлениях и, следовательно, размывает изображение свечи.
В сети есть несколько видео эксперимента, в том числе и это:
Энергия входит в нашу атмосферу в виде видимого света, в то время как она пытается уйти в виде инфракрасной энергии. Другими словами, «энергия, поступающая на нашу планету от Солнца, поступает в одной валюте, а уходит в другой», — сказал Смердон.
молекулы CO2 на самом деле не взаимодействуют с длинами волн солнечного света. Только после того, как Земля поглотит солнечный свет и излучит энергию в виде инфракрасных волн, CO2 и другие парниковые газы смогут поглотить энергию.
Как CO2 может улавливать столько тепла, если он составляет всего 0,04% атмосферы? Не расположены ли молекулы слишком далеко друг от друга? До того, как люди начали сжигать ископаемое топливо, естественные парниковые газы помогли сделать климат Земли пригодным для жизни.
Без них средняя температура планеты была бы ниже нуля. Итак, мы знаем, что даже очень низкие естественные уровни углекислого газа и других парниковых газов могут иметь огромное значение для климата Земли.
Сегодня уровни CO2 выше, чем они были по крайней мере за 3 миллиона лет. И хотя они по-прежнему составляют лишь 0,04% атмосферы, это все равно составляет миллиарды и миллиарды тонн удерживающего тепло газа. Например, в 2019 г.только люди выбросили в атмосферу 36,44 миллиарда тонн CO2, где он будет задерживаться на сотни лет. Таким образом, молекул CO2 достаточно, чтобы обеспечить теплоулавливающую оболочку по всей атмосфере.
Кроме того, «следовые количества вещества могут оказывать большое влияние на систему», — объясняет Смердон. Заимствуя аналогию у профессора метеорологии штата Пенсильвания Дэвида Титли, Смердон сказал: «Если кто-то моего размера выпьет две бутылки пива, содержание алкоголя в моей крови составит около 0,04 процента. Это правильно, когда человеческий организм начинает ощущать воздействие алкоголя».
Коммерческие водители с содержанием алкоголя в крови 0,04% могут быть осуждены за вождение в нетрезвом виде.
«Точно так же не нужно столько цианида, чтобы отравить человека», — добавляет Смердон. «Это связано с тем, как это конкретное вещество взаимодействует с более крупной системой и как оно влияет на эту систему».
В случае с парниковыми газами температура планеты представляет собой баланс между тем, сколько энергии поступает и сколько энергии уходит. В конечном счете, любое увеличение количества удерживаемого тепла означает, что поверхность Земли становится более горячей. (Для более подробного обсуждения вовлеченной термодинамики посетите эту страницу НАСА.)
Если в атмосфере больше воды, чем CO2, откуда мы знаем, что вода не виновата в изменении климата? Вода действительно является парниковым газом. Он поглощает и переизлучает инфракрасное излучение, тем самым делая планету теплее. Однако Смердон говорит, что количество водяного пара в атмосфере является следствием потепления, а не движущей силой, потому что более теплый воздух содержит больше воды.
«Мы знаем это на сезонном уровне, — объясняет он. «Зимой, как правило, суше, когда наша местная атмосфера холоднее, и более влажно летом, когда теплее».
По мере того, как углекислый газ и другие парниковые газы нагревают планету, все больше воды испаряется в атмосферу, что, в свою очередь, еще больше повышает температуру. Однако гипотетический злодей не сможет усугубить изменение климата, пытаясь накачать больше водяного пара в атмосферу, говорит Смердон. «Все будет идти дождь, потому что температура определяет, сколько влаги на самом деле может удерживать атмосфера».
Точно так же нет смысла пытаться удалить водяной пар из атмосферы, потому что его немедленно заменит естественное температурное испарение с растений и водоемов. Чтобы уменьшить количество водяного пара в атмосфере, мы должны снизить глобальные температуры за счет сокращения выбросов других парниковых газов.
Если у Венеры есть атмосфера, которая на 95% состоит из CO2, разве она не должна быть намного горячее, чем Земля? Густые облака серной кислоты окружают Венеру и не позволяют 75% солнечного света достигать поверхности планеты.
Без этих облаков Венера была бы еще жарче, чем сейчас. Авторы и права: НАСА
Концентрация CO2 в атмосфере Венеры примерно в 2400 раз выше, чем на Земле. Тем не менее, средняя температура Венеры лишь примерно в 15 раз выше. Что дает?
Интересно, что часть ответа связана с водяным паром. По словам Смердона, ученые считают, что давным-давно Венера испытала безудержный парниковый эффект, в результате которого выкипела почти вся вода на планете, а водяной пар, как вы помните, также является теплоулавливающим газом.
«В его атмосфере нет водяного пара, что является важным фактором», — говорит Смердон. «И еще один важный фактор — на Венере есть все эти сумасшедшие облака серной кислоты».
Высоко в атмосфере Венеры, объяснил он, облака серной кислоты блокируют около 75% падающего солнечного света. Это означает, что у подавляющего большинства солнечного света никогда не будет шанса достичь поверхности планеты, вернуться в атмосферу в виде инфракрасной энергии и попасть в ловушку всего этого CO2 в атмосфере.
В конце концов… через несколько тысяч лет или около того.
Растения, океаны и почва являются естественными поглотителями углерода — они удаляют некоторое количество углекислого газа из атмосферы и сохраняют его под землей, под водой или в корнях и стволах деревьев. Без деятельности человека огромные количества углерода в месторождениях угля, нефти и природного газа остались бы под землей и в основном отделены от остальной части углеродного цикла. Но сжигая эти ископаемые виды топлива, люди добавляют гораздо больше углерода в атмосферу и океан, а поглотители углерода не работают достаточно быстро, чтобы очистить наш беспорядок.
Упрощенная диаграмма, показывающая круговорот углерода. Предоставлено: Джек Кук/Океанографический институт Вудс-Хоул
Это как поливать сад из пожарного шланга. Несмотря на то, что растения поглощают воду, они могут делать это только с определенной скоростью, и если вы продолжите использовать пожарный шланг, ваш двор затопит.