Fråga?

Svar.

• Ämnen som upptas från litosfären får inte systematiskt samlas i ekosfären.
  Dessa ämnen får inte spridas i ekosfären fortare än att de på ett naturligt sätt hinner lagras i litosfären igen. Ex: Fossila bränslen
• Ämnen producerade i samhället får inte systematiskt lagras i ekosfären.
  Dessa får inte produceras fortare än att de kan brytas ner och integreras eller deponeras i litosfären. Ex: PCB, konstgödning
  
• De fysiska villkoren för produktion och mångfald inom ekosfären får ej systematiskt försämras.
  Samhället får inte:
  
  • Försämra förutsättningar för produktion och mångfald
    
  • Ta mer resurser från ekosfären än naturen kan förnya
    
  • Reducera den naturliga produktiviteten och mångfalden genom manipulation av naturliga system. Ex: Skogsskövling, utfiskning
    
• Användandet av resurser måste vara effektivt och befogat med respekt för mänskliga behov.
  Grundläggande mänskliga behov måste tillfredsställas med så liten inverkan på ekosfären som möjligt. Ex: Eluppvärmning, överproduktion av mat i I-länder.

• Materialet
• Återvinning
• Substitution
• Modularitet
• Förlängd användningstid
• Samutnyttjande
• Multifunktionalitet
• Tillräcklighet

Dematerialisering innebär att minska mängden använt material. Detta kan uppnås genom att reducera flödet eller stänga flödet. Att reducera flödet medför mer effektiv användning av given material för given funktion. Exempel: Koppartråd vid elöverföring - genom att öka spänningen har man gjort det möjligt att reducera mängden koppar som behövs för att överföra en viss mängd el. Att stänga flödet medför att samma material används om och om igen. Flödet kan antingen stängas inom produktionen eller mellan producenter och konsumenter. Ett viktigt villkor för lyckad återanvändning är att flöden är rena och lätta att separera. Onödig blandning av olika sortens material gör separering svårare och bör undvikas. Exempel: PET-flaskor

Transmaterialisering kan uppnås genom att byta ut skadliga/knappa material mot mindre skadliga/riskfyllda/knappa material, eller att byta ut tyngre material mot lättare vilket har stor betydelse med tanke på mobila/rörliga produkter eftersom det sparar energi. Exempel: Aluminium kan användas i stället för stål i bilkarosser.

• Råmaterial - samma material kan skaffas från olika råmaterial med olika miljöegenskaper. T ex kolväten till bilbränslet kan fås från biobränslen eller från fossila bränslen.
• Material - Aluminium kan användas i stället för stål i bilkarosserna.
• Komponenter - Blybatterier i bilar kan bytas ut mot mer miljövänliga alternativ.
• Subsystem - Elektriska motorer kan ersätta förbränningsmotorer i bilar i lokaltrafik.
• System - Privata bilar kan ersättas med tåg för långa resor.
• Strategi - Olika strategier kan leda till samma mål. Om målet är en "ren" miljö kan man växla vetenskaplig strategi från miljöinriktad patologi till samhälleligt förebyggande åtgärder.
• Värde - Kulturella och individuella värden avgör vilket strategi som ska väljas. Om folk dessutom vill ha bärkraftig utveckling kommer det att leda till konsekvenser på alla andra nivåer.

Redogör för några viktiga frågeställningar som måste hanteras om samhället väljer att i stor utsträckning utnyttja kärnkraft för den framtida elgenereringen.

• När tar uranet slut? The Nuclear Energy Agency estimerar att om dagens reaktorer användes för att täcka världens energibehov, skulle nuvarande lågkostnadsuran ta slut om 20 år.
• Kan man effektivisera utvinningen från reaktorn? Endast en uran-isotop som utgör 0,7% av uranet används i reaktorerna. Med hjälp av s k "breeder reactors" kan man få ut 60 gånger mer energi, jämfört med dagens reaktorer.
• Hur påverkas vår hälsa? Plutonium skulle t ex introduceras på en utbredd nivå i samhället. Inhalering av 2-20 miljondelar av ett gram från reaktorplutonium ger 50% risk att utveckla lungcancer.
• Hur hanterar vi kärnavfallet? Högnivåavfall såsom plutonium-239 med halveringstider på 24 000 år skulle behöva avskiljas från biosfären i ca 100 000 år.
• Hur tillgodoser vi säkerheten? Kärnkraftolyckor kan exempelvis inträffa p g a felaktig konstruktion, brister i utrustningen, jordbävningar o dyl. eller genom sabotage i en krigssituation.

Flera av de teknologier som nämns i diskussionen om det framtida energisystemet (t ex vissa solceller och bränsleceller) utnyttjar sällsynta metaller. Vad innebär detta för sådana teknologiers miljöpåverkan och möjliga expansion?

• Den mineralogiska barriären sätter begränsningar för hur mycket metall vi kan framställa.
• Eftersom metallerna är sällsynta betyder det att det blir en förhållandevis stor obalans mellan utsläppet i teknosfären och det som fortfarande är bundet i litosfären, jämfört med en naturlig jämvikt.
• Det blir dyrt att utveckla dessa teknologier.
• För att minimera miljöpåverkan bör man transmaterialisera i de fall metallen är skadlig.
• För att metallerna inte skall ta slut bör man jobba mot dematerialisering i de fall metallen är sällsynt.
• För att metallerna inte skall ta slut är det viktigt att stänga flödet av metallerna och återvinna så mycket som möjligt.
  

Ge en övergripande beskrivning av hur en LCA genomförs (gärna med figur).

• Definition av mål och omfattning: Syftet med att genomföra en LCA. Specifikation av studien.
• Inventarieanalys: Uppför systemmodell, med materia, energi, balanser och relevanta flöden.
• Bedömning av påverkan.
  
  • Klassifikation. Sortera inventarierna utifrån deras miljöpåverkan.
  • Karakterisering. Modellera effekt och verkan. Åskådliggör kedjor i det naturliga systemet.
  • Viktning. Bedöm graden av miljöfarlighet.
• Tolka samtliga resultat:
  Livscykelmodell
  
  • Råmaterial inhämtas.
  • Processer. Här införs resurser, råmaterial, bränsle och land.
  • Transporter
  • Tillverkning
  • Användning
  • Avfallshantering
  • Utströmning till luft, vatten och mark.

Beskriv några val som är avgörande för utfallet av en LCA.

• Funktionell enhet
• Systemgränser och allokering
• Typ av data
• Metoder för uppskattning av påverkan

Redogör för problemen med försurning och övergödning: Vad är effekten, vad orsakar problemen, var finns källorna (D v s vilka är orsakerna samhället), vilka lösningar finns?

Det tre främsta gaserna som bidrar till försurning är:

• Svaveldioxid - Förbränning av fossila bränslen.
• Kvävedioxid - Bilar, förbränning.
• Ammoniak - Boskap.

Höga koncentrationer ger:

• Skador på växter, djur, människor och föremål.

Låga koncentrationer leder till:

• Ändrade levnadsförhållanden
• Minskad biologisk mångfald.

Kortsiktiga lösningar:

• Kalka
• Rena utsläpp

Långsiktiga lösningar:

• Energisparande
• Bränsle med lägre svavel och kvävehalt
• Bättre förbränningsteknik

Övergödning orsakas av kväve- och fosforföreningar i utsläpp från:

• Industri (förbränning)
• Avlopp
• Jordbruk

Effekten av övergödning blir att vissa arter gynnas på bekostnad av andra, vilket utarmar växt- och djurliv.

Lösningar:

• Energibesparande
• Bränsle med låg kvävehalt
• Bättre förbränningsteknologi och avloppsrening

Varför är den teoretiska maximala verkningsgraden för bränsleceller runt ca 100% medan motsvarande verkningsgrad är betydligt lägre för gasturbiner och ångturbiner? Varför är den teoretiska maximala verkningsgraden för gasturbiner högre än motsvarande verkningsgrad för ångturbiner? Vad blir den teoretiskt maximala verkningsgraden för en ångturbin om T är förbränningstemperaturen och T 0 "kyltemperaturen"?
I bränslecellen alstras el på kemisk väg. Genom att separera oxidanten från reaktanten och låta strömmen av elektroner som går mellan jonerna passera genom bränslecellen, fångas all elektrisk ström upp i en extern krets. Turbinmotorn är en värmemotor där effektiviteten beror på skillnaden mellan in- och uttemperatur: Nettoreaktionen är visserligen exakt den samma men i ena fallet blir den frigjorda energin till värme, i andra fallet blir den till el i en krets.

Verkningsgraden för gasturbiner är högre därför att deras praktiska maxtemperatur är mycket högre än maxtemperaturen i ångturbiner. Maxtemperaturen är ca 1600 K jämfört med 800 K för ånga.

n = (T - To) / T.

Beskriv hur man kan fortsätta använda fossila bränslen och samtidigt kraftigt minska eller tom undvika koldioxidutsläpp till atmosfären (det finns flera möjliga vägar).
Klimatpåverkan av fossila bränslen kan reduceras genom att separera det resulterande CO2, antingen före eller efter förbrännig, och deponera det skilt från atmosfären. Det kan ske på bl.a. följande sätt:

• Injektion i djuphavet så CO2 löser sig i vattnet
• Injektion i uttömda olje- och gasreservoarer
• Injektion i nyfunna gasfickor samtidigt som man utvinner gasen. Detta ger låg kostnad för förvaringen av koldioxiden.

Genom höjda miljöavgifter hoppas man påskynda teknikbytet.

Vilka väsentliga för- och nackdelar ser du med energi från biomassa respektive energi från solceller?
Solceller:

• Det finns gott om sol.
• Solceller görs till stor del av sällsynta metaller. För att solceller skall vara möjliga måste det till en gruvdrift som kanske inte är önskvärd.
• I en del solceller används kadmium, som är giftigt, och vid en storskalig användning skulle risken för läckage öka. Så länge det bryts zink och koppar kommer dock dessa metaller att utvinnas ändå, även om det kanske inte räcker till att bli en fullskalig ersättare.

Biobränsle:

• Räknas som nolltillskott för CO2
• Kommer att "fondera" en del CO2
• Måste fraktas runt
• Tar produktiv yta i anspråk
• Minskar den biologiska mångfalden

Redogör för problemen med försurning och uttunning av ozonskiktet: vad är effekten, vad orsakar problemen, var finns källorna (d v s vilka är orsakerna i samhället), vilka lösningar finns?
Försurning: Se 2002-01-16 : 9
Uttunning av ozonskiktet orsakas av:

• Freoner CFC - Köldmedel, kemtvättmedel, avfettningsmedel, drivgas till sprayer
• Haloner - Brandsläckare
• Kväveoxider - Flygplan.

Detta leder till större doser av UV-ljus som kan leda till:

• Skador på hud, ögon
• Skador på djur, växter

Lösningen är att avveckla CFC och liknande ämnen.

Ge tre kvantifierade exempel på stora samhälleliga störningar av omgivande naturekosystem eller trender som är icke bärkraftiga.

• Icke förnyelsebar energi
• Stabila bekämpningsmedel
• Manipulation av landarealer
• Befolkningsmängd

Vad menas med flöden, fonder och lager vid klassificeringen av resurser?
Flöden = Materia/energi som flödar och omvandlas kontinuerligt i ekosfären. Om inte flöden utnyttjas skingras de på naturligt sätt. Ex solljus, vindar.
Fonder = Reserver av materia lagrad och förnyad genom naturliga flöden. Ex skogar, fisk, luft, vatten.
Lager = reserver av materia med så låg tillväxttakt att de gradvis töms ut.

Nämn fyra viktiga användningsområden som konkurrerar om de globala biologiskt produktiva ytorna.

• Åkermark
• Skogsmark
• Betesmark
• Biobränslen

Nämn två viktiga medel för att öka den globala skörden och tre viktiga faktorer som påverkar behovet av spannmålsskörd i framtiden.

• Gödning / effektivisering av jordbruket
• Förädling av grödor

• Befolkning
• Diet
• Effektivitet (energirik mat)

Beskriv vilka kravpunkter som finns i EMAS (gärna med figur) samt ge en kortfattad förklaring vad de innebär. Vilka krav bör ställas på ett miljöledningssystem för att det skall ge en ledning i riktning mot bärkraftighet?
EMAS innebär kravkriterier för certifierat miljöledningssystem. Kravpunkter:

• Miljöutredning - Hur påverkar vårt företag miljön? Hur påverkas vårt företag av miljön?
• Miljöpolicy - Hur ser vi på miljön?
• Miljömål - Vad skall vi förbättra?
• Åtgärdsprogram - Hur skall vi organisera arbetet?
• Miljörevision - Hur går miljöarbetet? Dokumentation.
• Ständig förbättring - Vad kan vi göra bättre till nästa år?

Miljöledningssystem: Se 2001-10-27 : 7a

Ge minst fem principiellt olika sätt att minska miljöbelastingen (sic) från en persondator (strategier för de- och transmaterialisering). Svara i punktform med nyckelord och exemplifiering.

• Materialet - Genom att förminska datorn behöver mindre material användas i tillverkningen.
• Återvinning - Insamlingsplatser för datorer vid lokala soptippar.
• Substitution - Byta skadligt flamskyddsmedel mot ett annat.
• Modularitet - Genom att göra datorkomponenterna utbytbara kan datorn uppgraderas istället för att bytas ut.
• Samutnyttjande - Tunna klienter kan användas inom nätverk av datorer. Då behöver bara meta frame servern bytas/uppgraderas.
• Multifunktionalitet - Genom att bygga in TVn i datorn eller vise versa behövs bara hälften så många produkter.

Industrisamhället har ett stort intag av material. Ange några skäl till att detta intag inte kan bytas ut mot återvunnet material idag.

• Dissipativ spridning av material.
• Samhället är för dåligt på att samla in förbrukade produkter.
• Återvunnet material är i många fall dyrare än nytillverkat.

• Lokala => Globala: Många av tidiga lokala miljöproblem runt industrier har lösts genom att t ex bygga högre skorstenar eller längre avloppsledningar. Detta har lett till att dessa tidigare lokala problem har med en fördröjning blivit globala problem. Ex: Produkter tillverkas och sälj inte längre lokalt. Samma produkt sprids oftast över hela världen, tillsammans med dess ingående metaller.
  
  
• Specifika => Diffusa: På femtiotalet var miljöproblemen ofta förknippade med specifika källor som orsak såsom industriskorstenar, avloppsledningar osv. Ämnen som gick ut genom dessa skorstenar eller ledningar har idag samlats i filter. Dessa filter orsakar diffus spridning av dessa ämnen under deponering.
  
  
• Kort fördröjning => Lång fördröjning: Det faktum att många ämnen är lagrade i filter från olika produktionsprocesser såväl som från olika produkter medför att det dröjer innan man märker skadorna i naturen.
  
  
• Låg komplexitet => Hög komplexitet: Ur historiskt perspektiv har människans inverkan på naturen ofta beskrivits som ganska enkla kedjor av orsak och verkan; t.ex. en död sjö förgiftad av närliggande fabrik. Idag liknar dessa kedjor mer väv av människans påverkan på miljön. I många fall går dessa också mer på djupet i samhällelig omsättning av energi och materia. Ex: Många metaller består av komplicerade legeringar och det kan vara svårt att veta från vilket eller vilka av grundämnena en oönskad effekt härstammar. Amalgam i tandlagningar är ett exempel.

I kursen har lagerresursklassifikationen enligt Mc Kelvey beskrivits. Redogör för viktiga faktorer som påverkar reservmåttet.

• Ekonomiska
• Tekniska
• Miljömässiga
• Geologiska

I kurskompendiet och vid energiföreläsningen presenterades en figur bestående av två kurvor: en som visar totalt tillförd energi och en som visar totalt tillförd energi i form av fossila bränslen. Figuren och den kopplade texten täcker in de övergripande frågeställningarna för det framtida globala energisystemet. Ge en kortfattad och strukturerad diskussion om vilka faktorer som är avgörande för utformningen av bärkraftiga energiframtider utgående från en sådan figur.

• Befolkningsmängd - Ju fler människor desto mer energi behövs.
• Ekonomiskt välstånd - Vad har vi råd att förbättra?
• Livsstil - Hur stor inverkan har vårt liv på den globala energin?
• Effektivitet - Ju effektivare vi är desto mindre energi slösas bort.
• Förnyelsebara energikällor - Vad kan vi ersätta fossila bränslen med?
  
  • Vattenkraft
  • Vindkraft
  • Bioenergi
  • Solkraft
  • Övriga källor
• Avkarbonering av fossila bränslen - Hur kan vi minska utsläppet av CO2?
• Kol => Olja => Naturgas
• CO2 deponering
• Underhåll av kolpoolen - Hur kan vi förbättra den kolsituation vi har?
• Återskoga
• Ökning av jordkol
• Långlivade produkter
• Acceptabel klimatförändring

Regeringen har i propositionen Svenska miljömål (prop.1997/98:l45) bedömt att allt kemikaliesäkerhetsarbete bör utgå från riskvärderingar. Regeringen anser dock att dagens arbetsmetoder bör kompletteras med ett generellt angreppssätt. Det nuvarande sättet att arbeta, som baseras på utvärderingar av ett kemiskt ämne i taget, är otillräckligt och alltför långsamt. Det nya angreppssättet (sic) innebär istället att man studerar om kemikalierna uppvisar någon eller några egenskaper, som bedöms allvarliga. Ange 5 sådana egenskaper.

• Långlivad
• Bioackumulerbar
• Cancerogen, arvsmassepåverkande, hormonstörande
• Tungmetallisk (kvicksilver, kadmium, bly)
• Allergiframkallande
• Radioaktiv

Förklara hur backcasting skiljer sig från forecasting och beskriv de situationer där backcasting är speciellt användbar jämfört med forecasting.
Backcasting innebär att stegvis definiera kriterier för en framtida bärkraftig situation. Man vill då försäkra sig om att en investering är en bra grund för fortsatta investeringar samt att man inte hamnar i en återvändsgränd, fällor som traditionell forecasting kan leda till. Backcasting är särskilt användbar när:

• Det studerade problemet är komplext
• Det behövs stora förändringar
• De dominerande trenderna är en del av problemet
• Problemet i hög grad beror på yttre omständigheter
• Omfattning och tidsrymd ger betydande plats för noggrant övervägda beslut
  

Nämn fyra viktiga faktorer som konkurrerar om de globala bioproduktiva ytorna.

• Produktivitet
• Diet
• Befolkning
• Biologisk mångfald

Vilka fakta kan forskarna enas om när det gäller globala klimatförändringar och koldioxidemissioner?

• CO2 är en växthusgas.
• Överflöd av växthusgaser ökar pga. mänskliga aktiviteter.
• Växthusgaser absorberar och återstrålar effektivt infrarödstrålning, vilket bidrar till att temperaturen på jorden ökar.
• När medeltemperaturen på jorden ökar stiger havsnivån.
• Det finns andra substanser som dämpar effekten något
• Temperaturen har ökat 0.5 grader

Nämn fyra principiellt olika strategier för att minska C02-utsläppen inom energisektorn.

• Separera och deponera CO2 från förbränning av fossila bränslen.
• Beskatta C02 utsläpp för att minska utsläppen.
• Gå över till andra energikällor såsom bränsleceller eller solenergi.
• Minska samhällets energiförbrukning.
• Effektivisera energiframställningen.