Energia nucleară

 

Încep prin a explica pe scurt ce este energia nucleară, iar apoi vom vedea ce putem face cu ea.

Energia nucleară este energia obținută din reacții nucleare.

Într-o reacție nucleară, numărul de nucleoni (protoni si neutroni) nu se modifică, în schimb se modifică energia de legătură dintre aceștia. 

În unele reacții putem obține un surplus de energie care poate fi folosită în alte scopuri.

Există două tipuri principale de reacții nucleare din care putem obține energie: fisiunea nucleară și fuziunea nucleară.

Încep cu fuziunea nucleară care este o reacție prin care doi nuclei mai mici se contopesc pentru a forma un nucleu mai mare.

Cel mai cunoscut ciclu de fuziune nucleară este ciclul prin care se obține heliul din hidrogen.

Această reacție are loc în mod natural în interiorul stelelor, inclusiv în interiorul Soarelui.

Ținând cont și de faptul că Soarele este sursa primară a energiei de pe Terra, putem spune că mai mult de 90% din energia de care dispunem provine direct sau indirect din fuziunea nucleară. Putem capta această energie în mod direct ca "energie solară", dar și alte forme de energie (eoliană, hidro, biomasă, combustibili fosili) provin într-o formă sau alta tot din energia captată de la Soare.

Pe Pământ am reușit să producem reacții de fuziune nucleară și să obtinem energie, dar avem probleme legate de controlul acestei reacții. 

Din acest motiv avem bombe cu hidrogen (în care declanșăm reacția de fuziune și nu ne mai interesează ce se întâmplă după), dar încă nu avem reactoare comerciale care să producă electricitate prin fuziune nucleară.

Totuși, progresele realizate în instalațiile de laborator ne dau speranțe și ne așteptăm ca în termen de câteva decenii să vedem și aplicații comerciale ale fuziunii nucleare.

În momentul în care se va reuși acest lucru, omenirea ar avea energia asigurată pe o perioadă mai lungă decât durata de viață a planetei și în plus, această energie este o energie "verde", care nu produce deșeuri toxice și nici dioxid de carbon.

Pânâ atunci, avem celălalt tip de energie nucelară și anume fisiunea nucleară.

Fisiunea nucleară este o reacție în care un nucleu mai mare se sparge în doi nuclei mai mici. Pentru anumiți izotopi, reacția are loc cu degajare de energie, iar această energie o putem folosi în diferite scopuri.

Fisiunea nucleară poate fi controlată de către om pentru aplicații comerciale (în principal productia de energie electrică).

Există mui multe elemente fisionabile, dar la ora actuală toate reactoarele comerciale folosesc uraniul.

Acest tip de reactoare nu generază dioxid de carbon, dar generază deșeuri radioactive, fapt care a atras criticile ecologiștilor extremiști. 

Totuși, trebuie spus că o centrală nucleară poluează mult mai puțin decât una pe cărbune și chiar dacă nu este 100% "verde", este o energie mult mai curată decât cărbunele sau petrolul și de aceea poate fi utilă în faza de tranziție până la apariția reactoarelor pe bază de fuziune nucleară.

Acesta este si motivul pentru care Uniunea Europeană a inclus energia nucleară în rândul energiilor acceptate pentru lupta împotriva schimbărilor climatice.

Energia geotermala

 

    Straturile interioare ale Pământului sunt cu atât mai fierbinți cu cât sunt situate mai jos. 

    Crusta (stratul de la suprafață Pământului) este mai rece, dar în interiorul ei se simte totuși influența straturilor de sub ea.

    Acestei temperaturi ridicate îi corespunde o energie, numită energie geotermală.

    Există locuri în care energia geotermală ajunge în mod natural la suprafața pământului sub formă de vulcani, izvoare de ape termale și gheizere. 

    Energia geotermală poate fi captată și folosită de către om.

    Există vestigii arheologice care arată că primele utilizări ale energiei geotemale datează din antichitate, dar utilizarea sistematică a început în secolul XX.

    Cel mai simplu mod de a o folosi este să preluăm această energie pentru încălzirea locuințelor și producerea apei calde menajere. În acest scop pot fi folosite și straturi care nu au o temperatură foarte ridicată, iar centralele termice de acest tip au un cost rezonabil.

    O altă utilizare posibilă este producerea energiei electrice. Pentru aceasta se folosesc straturi cu temperatura mai ridicată, în care se pompează apă iar apa se transformă în aburi. Aburii sub presiune pun în mișcare o turbină conectată la un generator electric. Acest tip de centrală este ceva mai scumpă.

    Energia geotermală este o formă de energie "verde" pentru că nu emite fum sau alți poluanți.

    În prezent, țara care este cea mai avansată în acest domeniu este Islanda, unde peste 80% din energia termică pentru locuințe și 25% din energia electrică este produsă din surse geotermale.

    Și România are zone în care straturile geotermale sunt aproape de suprafață, iar în unele cazuri apele termale chiar ies la suprafață, dar acest potențial zace în mare parte nefolosit.

    În zona Bucureștiului există un potențial geotermal care ar putea asigura încălzirea clădirilor din capitală, dar până acum, singura utilizare a aceste energii este complexul Therme.

    Situații similare se întâlnesc și în alte zone ale țării.

    Cred că ar trebui să  investim mai mult în acest sector, în loc să importăm gaze și alți combustibili din străinătate.

Premiile Nobel 2023

 

Alfred Nobel

Au fost anunțate premiile Nobel pentru medicină, fizică și chimie.

Premiul Nobel pentru Medicină a fost acordat cercetătorilor Katalin Kariko și Drew Weissman pentru descoperiri care au permis realizarea vaccinurilor cu ARN mesager folosite pentru combaterea pandemiei de COVID-19.

Premiul Nobel pentru Fizică a fost acordat cercetătorilor Pierre Agostini, Ferenc Krausz și Anne L’Huillier pentru dezvoltarea unor metode de a genera pulsuri de lumină de ordinul attosecundelor care permit studiul dinamicii electronilor în materie. 

Premiul Nobel pentru Chimie a fost acordat cercetătorilor Moungi G. Bawendi, Louis E. Brus și Alexei I. Ekimov pentru descoperirea și sinteza nanoparticulelor quantice.

Mai multe detalii despre fiecare găsiți pe https://www.nobelprize.org/ .

Mostre de asteroid

 NASA a reușit o premieră tehnologică remarcabilă: o sondă spațială fără echipaj uman a aterizat pe un asteroid, a prelevat mostre, le-a sigilat și apoi le-a trimis înapoi pe Pământ.

Aceasta nouă tehnologie va avea un efect semnificativ si asupra explorărilor spațiale următoare, pentru că ne permite să explorăm mai multe corpuri ceresti cu cheltuieli mai mici.

Dar dincolo de performanta tehnologică, se pune intrebarea de ce aveam nevoie să aducem aceste mostre pe Pământ.

Există asteroizi care intră în mod natural în atmosfera terestră și apoi cad pe Pământ. Dar atunci când cad, se întâmplă două lucruri:

1. În urma frecărilor cu atmosfera, asteroidul se încinge și temperatura ridicată produce anumite reacții chimice care modifică compoziția asteroidului.
2.  În momentul în care cade, asteroidul se contaminează cu microorganisme terestre și din acest motiv, atunci când găsim urme de viață pe un asteriod care a căzut în mod natural nu putem fi siguri niciodată dacă e vorba de viață terestră sau extraterestră.

De aceea a fost nevoie să fie aduse probe într-un mediu controlat care păstrează nealterată compoziția asteroidului și asfel pot fi studiate în mod riguros.

Acum va urma o etapă în care probele respective vor fi analizate de mai multe instituții de cercetare și vom vedea ce rezultate ne vor oferi aceste analize.

Avantaje și dezavantaje ale energiei fotovoltaice

 

Panourile fotovoltaice reprezintă o sursă de energie care nu emite gaze poluante  în atmosferă. Din acest punct de vedere am putea spune că e o energie "verde" și ne poate ajuta sa folosim mai puțini combustibili fosili.

Dar acest tip de energie are și unele dezavantaje.

Primul ar fi că energia fotovoltaică se produce numai ziua, iar noi avem nevoie de mai multă energie noaptea. Asta înseamnă că ori trebuie să folosim diverse soluții de stocare care cresc semnificativ prețul energiei, ori trebuie să mai folosim și alte surse de energie pentru a acoperi consumul pe timp de noapte. 

Un alt dezavantaj este că panourile fotovoltaice au un impact asupra mediului și în funcție de modul de utilizare, acest impact poate fi chia mai mare decât al altor forme de energie.

Cel mai puternic impact este reprezentat de distrugerea vegetației de sub panourile fotovoltaice. De aceea nu se recomandă amplasarea panourilor fotovoltaice pe terenuri fertile. 

Putem amplasa asemenea panouri pe acoperișurile clădirilor, deasupra parcărilor sau a altor zone acoperite cu beton sau asfalt, sau pe terenuri pe care oricum nu creștea nimic. 

Dar dacă amplasăm panouri fotovoltaice pe un teren agricol, facem mai mult rău decât bine. Chiar și din punct de vedere energetic, dacă pe terenul respectiv am cultiva plante care produc biocombustibili, am obține mai multă energie decât din panourile fotovoltaice, deoarece omenirea încă nu a descoperit un procedeu de captare a energiei luminoase mai eficient decât fotosinteza care se produce în plante.

În concluzie, panourile fotovoltaice ne pot ajuta să avem o energie mai verde, dar numai împreună cu alte forme de energie și numai dacă sunt folosite responsabil, fără a distruge zonele cu vegetație.

Sfârșitul erei petrolului

  În prezent ne confruntăm cu o creștere a prețurilor la gaze naturale, petrol și energie electrică precum și o perturbare a fluxurilor de aprovizionare.

 Dar razboiul din Ucraina nu a făcut decât să accelereze acest proces.

 Realitatea este că rezervele mondiale de petrol și gaze se apropie de sfârșit și de aceea societatea trebuie să se orienteze spre alte resurse, indiferent dacă ne place sau nu.

 România este una din primele țări care au simțit deja efectul epuizării resurselor și din exportatori de petrol (cum eram în perioada interbelică) am ajuns importatori de petrol. 

 Acum am ajuns în faza în care se epuizează și resursele din celelalte țări și în câteva decenii nu vom mai putea nici măcar să importăm petrol pentru că nu va mai fi de unde.

 În timp ce unii se bat pentru ultimele picături de petrol si gaze rămase (pentru că despre asta e vorba în războaiele din Irak, Siria, Ucraina sau Sudan), ceilalți e bine sa ne gândim ce vom face după ce se termină tot petrolul.

 În prezent, petrolul este folosit în aproape toate domeniile noastre: călatorim cu petrol (combustibil), ne îmbrăcăm cu petrol (țesături din fibre sintetice), mâncăm petrol (în mod direct sub formă de E-uri, dar și indirect prin substanțele chimice folosite în agricultură), folosim tot felul de obiecte din plastic (care e obținut din petrol) și multe altele.

 Pentru toate aceste domenii va trebui să găsim soluții.

 Pentru multe dintre ele soluțiile tehnice există deja.

 Energia electrică poate fi obținută și din surse regenerabile, ceea ce poate rezolva o parte din problema energetică. 

 Totuși nu ne putem baza doar pe energie solară și eoliană (care se produc când vor ele și nu când avem noi nevoie) și va trebui să găsim și alte surse. O posibilă soluție ar fi fuziunea nucleară, care a fost obținută în laborator, dar încă nu e disponibilă pentru utilizare comercială.

 Pentru transport putem folosi mașini și trenuri electrice, iar acolo unde nu e posibilă folosirea electricității putem folosi benzina sintetică obținută prin cracarea catalitică a uleiurilor vegetale, sau pentru anumite tipuri de motoare putem folosi direct uleiuri vegetale. 

 Pentru încălzirea clădirilor putem folosi pompe de căldură.

 Pentru îmbrăcaminte există o multitudine de fibre naturale care pot fi folosite.

 Multe obiecte pe care astăzi le facem din plastic ar putea fi confecționate și din alte materiale, iar pentru cele unde plasticul chiar e necesar, există deja bioplasticul.

 Pentru alimente există deja soluții care nu folosesc petrol.

 De asemenea și pentru celelalte domenii se pot găsi soluții.

 Problema ar fi că în prezent, multe din aceste soluții sunt mai scumpe decât petrolul. Dar vedem că pe măsură ce trece timpul, prețul petrolului crește, iar al solutiilor alternative scade, deci la un moment dat vom ajunge în faza în care va fi mai rentabil să folosim soluțiile alternative.

 Și ar mai fi o veste bună: știți "profețiile" care spun că dacă mai consumăm petrol în ritmul actual, peste 50 sau 100 de ani va veni "apocalipsa climatică"? Ei bine, nici dacă vrem nu putem consuma atâta petrol, pentru că pur și simplu nu mai există. Așadar, "apocalipsa climatică" va trebui să mai aștepte.

 

Ce inseamnă descoperirea făcută de telescopul James Webb

Recent, cercetătorii au anunțat că telescopul spațial James Webb a descoperit câteva galaxii masive foarte vechi, care conform modelului teoretic actual nu ar fi trebuit să existe în acel moment.

Am spus de mai multe ori și repet: știința se bazează pe date provenite din observații și experimente.

În cazul teoriei Big Bang, lucrurile stau în felul următor:

• Avem date experimentale suficiente pentru a afirma că Universul observabil este în expansiune
• O deducție logică este că această expansiune a început de undeva, de la un eveniment primordial pe care îl numim convențional "Big Bang"
• În schimb nu avem suficiente date experimentale pentru a susține toate detaliile teoriei actuale și de aceea detaliile trebuie privite cu rezervă

Descoperirea făcută de telescopul James Webb nu schimbă lucrurile stabilite deja prin date experimentale (Universul e tot în expansiune și acestă expasiune a început de undeva), dar schimbă unele din aceste detalii pentru care până acum nu aveam date experimentale.

CES 2023

 

În perioada 5-8 ianuarie 2023 are loc la Las Vegas o nouă ediție a tradiționalului târg de tehnologie CES.

Este cel mai important târg de tehnologie, la care participă firme renumite din întreaga lume.

Firmele își vor prezenta noile produse, dar vor exista și o serie de conferințe pe teme legate de tehnologii.

Vom vedea noutăți cu privire la mașini care se conduc singure, dar și alte tehnologii legate de industria auto, IoT și robotică, telecomunicații, smart cities, smart homes, smart education, e-sports, industria divertismentului, VR, AR, 3D printing, e-health, Metaverse și multe altele.