Luftrening

Detta kapitel har bara delvis med termodynamik och energi att göra, men det belyser de problem som har att göra med de föroreningar som vårt samhällssystem orsakar och dess rening, så vi tar med det:

Luftrening

Luftföroreningar är t ex ämnen som svaveldioxid, kvicksilverånga, polyaromatiska kolväten, kväveoxider och i vissa avseenden koldioxid. De är alla resultat av förbrännings- och rostningsprocesser. Många av föroreningarna släpps ut i luften och den omkringliggande miljön, medan andra frånskiljs i skorstenar genom rökgasrening.

Rent generellt behöver man tillföra energi för att ta bort föroreningar ur luft. Den kan tillföras som kemisk energi i form av kalk, som reagerar med svaveldioxid och bildar gips. Energin som måste tillföras blir i det fallet detsamma som den energi som måste till för att framställa kalken. Där tillkommer energi för att pressa rökgasen genom reningsanordningen.

Då gasformiga föroreningar släpps ut i atmosfären förändras sammansättningen hos denna. Förändringen kan givetvis vara utan praktisk betydelse så länge utsläppen är små, men många gånger skapar utsläppen problem. Genom att samla in och skaffa sig kontroll över föroreniningen kan man belysa hur mycket informationskapacitet som måste tillföras för att bibehålla (återställa) atmosfären i ursprungligt skick. Man kan då få reda på vad som behövs för att föroreningen inte ska tillåtas bli en förorening. Det erforderliga arbetet är detsamma som den informationsmängd som måste tillföras för att få den förorenade gasen att uppehålla sig i en ny, mindre volym, i stället för att driva omkring okontrollerat i lufthavet.

I gångna tider bestod inte jordens atomsfär av gaser i samma proportioner som nu. Syre började t ex inte uppenbara sig i atmosfären förrän för en och en halv miljard år sedan och då i små mängder.För ungefär 500 miljoner år sedan höll syrekoncentrationen omkring 10 procent, vilket är hälften mot dagens syrehalt. Det nuvarande tillståndet tillståndet uppnåddes inte förrän för för omkring 75 miljoner år sedan.

Att syre så småningom anrikas i atmosfären tillskrivs uppkomsten av liv på jorden med förmåga att slå sönder vatten till väte och syre med hjälp av solljus. Växter använde det erhållna vätet för att göra om koldioxid till socker, precis som de gör i dag. Syrgasen andades de däremot ut till omgivningen.

De goelogiska bevisen säger oss att de organiska ämnen som växterna bildade delvis har bäddats in i jordskorpan. I dag utgör de våra fossila bränslen. Den syrgas som motsvarar dessa bränslen blev över och ansamlades i atmosfären. Genom att lära sig utnyttja solljuset effektivt nog har växterna bidragit till att omforma jordens atmosfär. Detta har i sin tur gjort det möjligt för varelser som människor att existera på jorden. Man kan uttrycka saken så att växterna förmedlade informationsöverföringen från solen till jorden, så att vissa atomer sorterades ned i jordskorpan, medan andra (t ex syre sorterades upp i atomsfären.

I själva verket är denna process något mera komplicerad än vad som angetts här. Det mesta av det organiska materialet, som bildades av växterna med hjälp av solljuset, lagras t ex inte i jordskorpan för att så småningom bilda kol, olja och naturgas. Det användes i stället mer eller mindre omedelbart som mat eller bränsle inte desto mindre inlagras fortfarande en del organiskt material i jordskorpan. Dylika processer pågår t ex i igenväxande sjöa och hav, exempelvis Östersjön.

Växterna samlar alltså in koldioxid från luften och omformar den till socker och andra organiska ämnen med hjälp av solljuset. Naturen renar på detta vis luften i stor skala. Det kan i detta sammanhang vara värt att notera att växterna är bra på att suga i sig andra föroreningar än koldioxid. De kan t ex anrik tungmetaller som kvicksilver i sina celler, vilket i mer eller mindre förändrat skick bäddas in i jordskorpan. Det förklarar varför de fossila bränslena innehåller svavel och tungmetaller.

När fossila bränslen nu exploateras sammanför vi och blandar ihop ämnen som tidigare sorterats och placerats vart och ett på sitt ställe. Därigenom omintetgör vi det uppbyggnadsarbete som tidigare genomförts i naturen. Denna lagrade information härrör ytterst från solen. Växterna och de ekosystem där de ingår, har förmåga att överföra information från solljuset så att atomer och molekyler som tidigare varit sammanblandade huller om buller skiljs åt och placeras var och en för sig.

Ja, det var inte så mycket termodynamik, men en bra förklaring av kopplingen mellan växternas fotosyntes och solljuset. Ska se vad det blir härnäst, men skillnaden mellan energi och exergi kan verka lockande. Hoppas ni orkar lite till:)