کره زمین و انرژی در هزاره سوم

جهانی كه پانزده میلیارد سال پیش طی انفجار بزرگ (Big Bang) تولید یافت، هنوز هم در حال گسترش است. مواد و غباری كه در آن انفجار آفریده شد، میلیاردها ستاره و كهكشان و سیاره را پدید آورد و تشعشع پدید آمده در آن انفجار بزرگ، هنوز ریشه همهٔ فعالیت ستاره گان، كهكشان ها و سیاره هاست.
یكی از جالب ترین سیاره ها، سیاره كوچك زمین است كه گهواره ای برای فعالیتی نادر به نام زندگی است. سیارهٔ زمین، در حدود چهار میلیارد سال است كه به گرد ستاره ای با اندازه متوسط در لبه كهكشان راه شیری می چرخد. در طول این زمان دراز، زندگی بر روی زمین، شكل های گوناگونی را به خود دیده است.
اینك در آ‎غاز هزاره سوم میلادی، زمان آن فرا رسیده كه به انرژی نیرو دهنده به زمین بدرستی بیندیشیم:
دو نوع انرژی در جهان وجود دارد؛ و یكی بر روی زمین به خوبی شناخته شده است و دیگری به طور نا منظم به چشم می خورد.انرژی شناخته شده، انرژی ترمودینامیك است. اهل زمین، این انرژی فیزیكی را با واحد كالری یا وات یا BTU اندازه می گیرند.انرژی مورد نیاز برای انجام كار، تا پایان هزاره دوم به دو قانون جمع بندی شده است.قانون اول ترمودینامیك بیان می كند كه انرژی قابل تولید یا نابود شدن نیست و همواره از صورتی به صورت دیگر تبدیل می شود. و قانون دوم ترمودینامیك كه می گوید در هر تبدیل انرژی به همواره، تلفاتی وجود دارد. یعنی مقداری از انرژی به انرژی حرارتی تصادفی تبدیل می گردد. و این مفهوم تلفات گریز ناپذیر را گاه آنتروپی (entropy) می نامند.
بنابر این، وضعیت روی زمین چگونه است؟
زمین بیشتر مقدار انرژی خود را روزانه از خورشید می گیرد. (۱۷۳ كادریلیون (۱۰۱۵) وات از تشعشع خورشیدی با كیفیت بالا) تقریباً نیمی از این تشعشع به انرژی حرارتی تبدیل می شود كه هوا، آب و زمین را گرم می كند. ۲۳ درصد آن برای تبخیر آب مصرف می شود و ۳۰% آن به صورت گرمای تصادفی و موجی با تشعشع كیفیت پایین به فضا باز گردانده میشود.درصد بسیار كمی از انرژی خورشیدی- در حدود دو صدم درصد (۰۲/۰%) توسط گیاهان سبز جذب و به صورت انرژی شیمیایی با فرآیند فتوسنتز ذخیره می شود.
در فتوسنتز گیاهان سبز، دی اكسید كربن و آب را از هوا، آب و خاك می گیرند و با استفاده از نور، این مواد كم انرژی را به ماده ای پر انرژی- قند- تبدیل می سازند. این ماده شیمیایی پر انرژی، در ۴ میلیارد سال،همه فعالیت های حیاتی گیاهان و جانوران را تأمین كرده است.در حدود ده هزار سال پیش موجوداتی به نام انسان آموختند كه چگونه فرآیند فتوسنتز را در جهت اهداف خود به خدمت گیرند، چگونه بذر گیاهان وحشی را جمع كنند و در فرآیند، كاشت، داشت و برداشت آن را به غلات و میوه ها تبدیل كنند؛ و بدینسان مقادیر بیشتر انرژی را قابل دسترس و ذخیره كردند تا بتوان انسانهای بیشتری را با آن تغذیه كرد. اینگونه بود كه جمعیت انسانها چند برابر شد.بسیار پیش از آن، در حدود ۳۰۰ میلیون سال پیش در دوره ای كه به دورهٔ زغال خیز معروف است، اتفاق جالبی افتاد كه اهمیتی ژرف بر جمعیت انسانی بر جای نهاد. برخی از گیاهان و جانوران همه انرژی حاصل از فتوسنتز را كه در خود ذخیره كرده بودند، مصرف ننموده اند. وقتی این موجودات مردند، انرژی ذخیره شده در بافت های مرده آنان، زیر ماسه، آب و صخره ها مدفون گشت. این انرژی حاصل از خورشید، ۳۰۰ میلیون سال زیر زمین باقی ماند.انسانها، در انقلاب كشاورزی، بخش هایی از این گنجینهٔ انرژی ذخیره شده را كشف كردند اما تا سده های اخیر، آنها را به كار نگرفتند.این انرژی به صورت شیمیائی در زغال، نفت و گاز (سوخت های فسیلی) ذخیره شد، این سوخت های فسیلی از زیر اقیانوس ها و زمین استخراج شد و انقلاب صنعتی را پدید آورد؛ انقلابی كه در قرن ۱۹ آغاز شد و در پایان هزاره دوم (قرن بیستم) به اوج خود رسید.اینك انسان به راههایی می اندیشد كه بتوان از انرژی خورشید به گونه ای بهره برد كه تجدید پذیر و غیر متكی به سوخت های فسیلی باشد. آب، باد، انرژی خورشیدی، پیل سوختی و بیوماس از انواع این گونه انرژیها هستند.در آغاز هزاره سوم این انرژی های نو و تجدید پذیر، بخش اندكی از نیاز انرژی جهانی را برآورده می سازند و شاید در دهه ها و قرنهای آینده نقش مهمتری پیدا كنند.
البته ذخیره و تبدیل این صورتهای انرژی خورشیدی هم، دارای اثرات جانبی ناخواسته هست؛ حتی استفاده از باد ملایم و صفحات خورشیدی هم اثرات جانبی نا مطلوب خاص خود را داراست مانند: نابودی پرندگان، استفاده بیش از حد از سرزمین و كابرد مواد شیمیائی سمی و توزیع آنها.گزینه انرژی بر روی زمین كه كمترین اثرات جانبی را داشته باشد، به هیچ وجه یك ”منبع“ نیست بلكه یك ”ایده“ و یك ”فناوری“ است.
ایده ای ساده: انجام دادن كار بیشتر با انرژی كمتر و افزایش بهره وری.اما فناوریها بسیار گوناگون هستند. گیاهان سبز، به طور متوسط با راندمان یك درصد انرژی خورشیدی را به انرژی شیمیایی تبدیل می كنند. فناوری های جدید كشاورزی، شامل گیاهان تراریخته (bio energized)، این راندمان را بالا می برند و غذای بیشتری را از نور كمتری تولید می كنند.فناوری های جدید صنعتی مانند: لامپ ها، موتورهای الكتریكی، موتورهای احتراق درون سوز، باتری ها، بویلرهای بخار، مواد عایق كننده، پلاستیكی، تصفیه فلزات، ماشین های استخراج معدن، قطارهای سریع السیر خطوط مخابراتی و كامپیوتر، روز به روز بهینه تر می شوند تا با انرژی كمتری، نتایج بهتری حاصل كنند.البته، انرژی خورشیدی ذخیره شده در سوخت های فسیلی یا انرژی تجدید پذیر باد، آب و مانند آنها، تنها منبع انرژی روی زمین نیستند. یك منبع مهم انرژی هسته ای است كه مراحل اولیه توسعه خود را می گذراند. این منبع همان پایه ای ترین انرژی است كه كوچكترین شیء جهان- اتم- را در كنار هم نگه می دارد. انرژی هسته ای به دو صورت پدید می آید: شكافت (fission) و گداخت (fusion).در شكافت هسته ای، انرژی ذخیره شده در اتم های سنگین مانند اورانیم و پلوتونیم آزاد می شود.
اما در این جا نیز اثرات جانبی نا مطلوب وجود دارد كه جامعه بشری را نگران كرده است. و این، همان اتفاقی كه در پنسیلوانیا یا - چرنوبیل در اوكراین رخ داد.به جای كسب انرژی از شكافت اتم های بزرگ می توان با گداخت اتم های كوچكتر چون هیدروژن و هلیم نیز انرژی بدست آورد. این همان رخدادی است كه در خورشید و سایر ستارگان روی می دهد.اما گداخت هسته ای هنوز فقط یك امید است. از گداخت هسته ای در تولید انفجار استفاده شده، اما هنوز به وسیله آن برق تولید نشده است. با حل مشكلات مربوط به این روش، پیش بینی می شود كه گداخت هسته ای منبع پیشتاز انرژی در هزاره سوم خواهد بود كه همچون خورشید، منبعی امن، ارزان و پایان ناپذیر خواهد بود.شاید وقتی كه بشر رازهای بیشتری از خورشید را كشف كند، بتواند به قلمروی منبع دیگر از انرژی پای بگذارد. كه تجدید پذیرترین و كاراترین منبع باشد.

منبع : پایگاه اطلاع رسانی وزارت نیرو