Indrumar pentru intelegerea si calcularea amprentei ecologice

Îndrumar pentru întelegerea si calcularea amprentei ecologice

Unitati de lungime

1 inch (in) (= tol) = 25,40 mm

1 foot (ft) (= picior) = 12 inches = 0,30480 m

1 yard (yd) = 3 feet = 0,914399 m

1 mile USA = 1609,347 m

1 square inch (sq.in) (= 1 tol patrat) 0 6,45 cm²

1 square foot (sq.ft) (sq.ft) (= 1 picior patrat) = 9,2903 dm²

1 square yard (sq.yd) = yard patrat) = 9 square feet = 0,836126 m ²

1 acre (= acru) = 4840 square yards = 0,4047 ha

1 square mile (sq.mile) (= mila patrata) = 640 acres = 259 ha

1 hectar = 10.000 m² = 100 x 100 m = 328 x 328 ft) = 2,47 acres

1 km² = 100 ha = 247 acres

1 tona SUA / acre = 2,24 tone / ha

100 g/ m² = 1 tona / ha = 892 jb / acre ( depilda, a "tinta" de recolta dintr-o cultura bioenergetica ar putea fi: 5 tone SUA / acre (10.000 lb/acre) = 11,2 tone / ha (1120 g/m²)

Unitati de volum

1 gill = 0,14120 l

1 pint (pt) = 4 gills = 0,568 l

1 quart = 2 pints = 8 gills = 1,1136 l

1 litru (l) = 0,264 galoane SUA

1 imperial gallon (gal) = 4 quarts = 8 pints = 4,545963 l = 1,20 galoane SUA

1 gallon USA = 3,785 l = 0,833 galon imperial

1 barrel USA = ( baril) = 159 litri

1 baril Anglia 169

1 tona de titei = 7,3 barili

1 tona de gaz natural lichefiat = 45 GJ (valoare calorifica neta)

1 tona de urnaiu = 10.000 - 16.000 tone echivalent petrol (toe)

1 tona de turba = 0,2275 tone echivalent petrol (toe)

1 kWh (energie primara echivalenta) = 9,36 MJ = aprox. 2.236 Mcal

Unitati de masa

1 ounce (oy) = 16 drams = 28,350 grame

1 pound (= livra engleza) = 16 uncii = 453 gr

1 short tone = 2000 pounds = 907,184 Kg

1 long tone = 2240 pounds = 1016,047 Kg

1 tona metrica = 1000 Kg = 2205 pounds

Unitati de energie (multe din valori variaza în functie de tara si timp)

1 erg = 10^-7 J = 1,02 x 10^-3 Kgf x m = 2,39 x 10^-8 cal = 3,6 MJ = aprox. 860 kcal

joule (J) = 0,102 Kgf x m ( un Newton aplicat pe distanta de 1 m) = 1kg m²/s² = 10⁷ erg = 0,2388 cal

J (Joule)

1 J în vita de zi cu zi înseamna:

Energia necesara pentru a ridica de jos un mar de 102 grame pâna la înaltimea de 1 m;

Cantitatea de energie pe care o persoana în repaus o produce ca caldura la fiecare sutime de secunda;

Energia necesara pentru a ridica temperatura unui gram de aer rece, uscat cu 1 grad Celsius;

I J=1 N (newton-mecanica);

1 J=1 W/s (watt secunda);

4,184 J (sau 4,1868 dupa tabelele internationale) =1 calorie termochimica (calorie mica);

8 J= limita superioara teoretica pentru energia unei raze cosmice;

9,472 J= cantitatea de energie pe flash a unui aparat de fotografiat.

daJ (decajoule)

8x101 J = energia cinetica medie a unei persoane care loveste mingea de baseball

hJ (hectojoule)

7.457×10² J = cal putere (lucrul mecanic pe care îl realizeaza un cal de tractiune într-o secunda)

10³ kJ (kilojoule)

1 x 103 J= energia pe care o contine lumina rosie a unui laborator foto;

1,05 x 103 J = BTU (British Thermal Unit) care depinde de temperatura;

1,366 x 103 J = radiatia totala primita de la soare pe 1 m2 de suprafata terestra pe secunda;

1,42 x 103 J = energia cinetica a unui glont de 3,5 grame tras de o pusca AK la 900 m/s;

3,28 x 103 J = energia cinetica a unui cartus de carabina NATO tras la 838 m/s;

4.186×10³ J =1 calorie alimentara (calorie mare sau Kcal)

3,600 ×10³ J ≡ 1 Wh (wattora)

4.184×10³ J = energia degajata de explozia unu gram de TNT (trinitrotoluen)

1.7×10⁴ J = energia eliberata prin metabolizarea (oxidarea) unui gram de zahar sau de proteina

3.8×10⁴ J = energia eliberata prin metabolizarea unui gram de grasime;

5.0×10⁴ J = energia eliberata de arderea unui gram de benzina;

2×10⁵ J pâna la 9×10⁵ J = energia cinetica medie a unui automobil la viteze mari de autostrada.

10⁶ MJ (megajoule)

1×10⁶ J = valoarea nutritiva aproximativa a unui baton de ciocolata "Mars"

6.3×10⁶ J = aportul nutritiv zilnic recomanadat pentru o femeie care nu efectueaza munca grea;

8.4×10⁶ = aportul nutritiv zilnic recomanadat pentru un barbat care nu efectueaza munca grea;

1.05×10⁸ J ≈ 1 term

GJ (gigajoule)

1 gigajoule (GJ) = 109 joules = 0,948 milioane Btu = 239 milioane calorii = 278 kWh

1.5×10⁹ J = energia încorporata în lumina unui fulger;

1.95627185 ×10⁹ J = Unitate de energie în cadrul unitatilor Planck;

3.2×10⁹ J = puterea aproximativa anuala a folosirii unui fier de calcat standard;

6.12×10⁹ J ≈ 1 bep (un baril echivalent de petrol);

4.19×10¹⁰ J ≈ 1 tep (toe în engleza) = 1 tona echivalent petrol (ton of oil equivalent);

7.2×10¹⁰ J = energia medie consumata de un automobil european;

8.64×10¹⁰ J ≈ 1 MWz (megawattzi), folosit în legatura instalatiile mari de ardere.

10¹² TJ (terrajoule)

3.6×10¹³ J = energia pe care o dezvolta o furtuna medie;

6.3×10¹³ J = energia aproximativa pe care a dezvoltat-o bomba de la Hiroshima;

8.78×10¹³ J = energia aproximativa pe care a dezvoltat-o bomba de la Nagasaki;

6×10¹⁴ J, energia medie pe care o dezvolta un ciclon mediu într-o secunda.

10¹⁵ PJ (petajoule)

1.0×10¹⁶ J = energia estimata a impactului care a dat nastere Craterului "Meteor";

1.74×10¹⁷ J = energia solara totala primita de la soare pe suprafata pamântului în fiecare secunda;

2.1×10¹⁷ J = efectul bombei "TSAR", cea mai puternica bomba nucleara testata vreodata;

8.4×10¹⁷ J = energia degajata estimata a eruptiei vulcanului indinezian Krakatoa în 1883;

4.10×10¹⁷J = consumul annual de electricitate al Norvegiei în anul 2005.

10¹⁸ EJ (exajoule)

2×10¹⁸ J = energia eliberata de cutremurul de pamânt din Oceanul Indian în 2004;

7×10¹⁹ J = consumul annual de electricitate al Statelor Unite ale Americii în 2005;

5.67×10¹⁹ J = consumul annual de electricitate al Globului în 2005.

10²¹ ZJ (zettajoule)

6.5×10²¹ J = energia estimata a fi continuta în rezervele mondiale de gaz natural;

7.4×10²¹ J = energia estimata a fi continuta în rezervele mondiale de gaz natural;

1.5×10²²J = energia totala primita zilnic de la soare pe suprafata întregului Pamânt;

2.1×10²² J = energia estimata a fi continuta în rezervele mondiale de carbune;

ZJ (zottajoule)10²⁴

5.5×10²⁴ J = energia solara totala primita de la soare pe suprafata pamântului pe an;

Prefixele pentru gradele de marime ale oricareia din unitatile de masura: 10¹ deca; 10² hecto - 100;10³ kilo - 1000;10⁶ mega - 1.000.000; 10⁹ giga - 1.000.000.000; 10¹² terra - 1.000.000.000.000; 10¹⁵ peta - 1.000.000.000.000.000 s.a.m.d. exa, zeta, yotta cu adaugarea a trei zero-uri la fiecare grad.

1 gigajoule (GJ) = 109 joules = 0,948 milioane Btu = 239 milioane calorii = 278 kWh

1 quad = 100 de mii de miliarde Btu (1015 Btu ? 1,055 exajoules (EJ) sau aprox. 172 milioane de barili sau barili echiavaent (boe)

1000 Btu / lb = 2,33 gigajouli / tona (GJ/t)

1000 Btu / galon = 0,279 megajouli / l (MJ / l)

1KWh = 3,6 x 10⁶ J (3,6 MJ) = 3413 Btu = 3.372 x 10² kgf x m = 3,6 x 10³ erg

1 CP (cal - putere) = 550 foot - ponds / secunda = 2545 Btu / ora = 745,5 wati = 0,746 kW

1 calorie = 4,1868 Joules

1 Btu (British Thermal Unit) = 1,055 KJ = 0,252 Kcal

1 toe sau (tep) (ton oil equivalent sau tone petrol echivalent) = 10⁷ kilocalorii, valoare calorifica neta (echivalenta cu 41,868 GJ)

Factori de conversie energetica pentru difersi combustibili

(toate valorile de caldura sunt date în valori calorifice nete)

Sursa: Department of International Economic and Social Affairs, Studies in Methods, Series F, No.44, Energy statistics: Definitions, Units of Measure and Conversion Factors (United Nations Publication, Sales no. E.86.XVII.21)

Combustibili solizi

1 tona de carbune= 27 - 30 GJ (bitum si antracit); 15 - 19 GJ (lignit/ subbitum); ambele = 11.500 - 13.000 Btu/lb si 6.500 - 8.200 Btu /lb; carbunele tipic utilizat de regula în cele mai multe IMA (instalatii mari de ardere) are în medie 27 GJ/t.

Combustibili lichizi

Baril de petrol echivalent (boe) = aprox.6,1 GJ (5,8 milioane Btu), echivalent cu 1.700 kWh (Un baril de petrol este o masura a cantitatii de lichid egala cu 42 de galoane SUA (35 de galoane imperiale sau 159 litri); în jur de 7,2 barili de petrol sunt echivalente cu o tona de petrol = 42 - 45 GJ.

Benzina: 1 galon de benzina = 115.000 Btu = 121 MJ = 32 MJ/litru (VCS - valoare calorifica scazuta); VCR - valoare calorifica ridicata = 125.000 Btu/galon = 132 MJ/galon = 35 MJ/litru; 1 tona de benzina = 8,53 barili = 1356 litri = 43,5 GJ/t (VCS); 47,3 GJ/t (VCR); densitatea benzinei (în medie) = 0,73 g/ml (= tone/m³).

Motorina = 1 galon de motorina = 130.500 Btu (36,4 MJ/litru sau 42,8 GJ/t); densitatea motorinei (în medie) = 0,84 g/ml (tone /m³).

Obs.Continutul energetic (valoarea calorifica)

Electricitate

1 watt = este unitatea de masura a marimii numita putere. Puterea consumata (electrica, mecanica sau de alta natura) reprezinta "Energia consumata" raportata la "Timpul" în care este consumata. De exemplu, un motor care consuma 1MJ (MegaJoule, 1 joule fiind unitatea de masura a energiei mecanice) timp de 1000 de secunde, dezvolta o putere electrica de 1000 de wattisecunda. Consumul de energie electrica se masoara în kilowatt-ora (kWh). Asta înseamna ca, daca un aparat cu o putere de 1000W va functiona timp de o ora (adica 3600 secunde), se vor consuma 3600 wattsecunda sau 3,6 kWh.

1 kilowat ora (este generat de o putere de 0,271 KW) = 3,6 MJ = 3,412 Btu = 860 kcal

1 megawat ora (este generat de o putere instalata de 271 KW) = 3,6 GJ = 3,412 Btu = 860 kcal

Voltul (V) este unitatea de masura prin care se masoara diferenta de potential intre 2 puncte de pe un conductor. De exemplu, la o baterie R20 exista o diferenta de potential intre cele doua capete de 1.5 V.

Combustibili gazosi

Gazul natural - VCR = 1027 Btu(ft³ = 38,3 (MJ/m³; VCS = 930 Btu / f3 = 34,6 MJ/m³; 1 therm (folosit pentru gazul natural, metan) = 100.000 Btu = 105,5 MJ

Continutul de carbon al combustibililor fosili si al resurselor bioenergetice

carbune (medie) = 25,4 tone carbon/ TJ

petrol (medie) = 19,9 tone Carbon / TJ

benzina - 1 galon SUA = 0,833 galoane imperiale = 3,79 litri = 2,42 kg carbon

motorina / pacura - 1 galon = 0,833 galoane imperiale = 3,79 litri = 2,77 kg Carbon

gaz natural (metan) - 14,4 tone carbon / TJ; 1 m³ metan = 0,49 Kg Carbon

carbonul continut în biomasa în medie aprox. 50 % dintr-o plantatie sau deseuri lemnoase; aprox. 45 % din culturile de graminee sau reziduuri agricole

Factori reprezentativi de conversie

1 tona de titei = aprox. 7,3 barili

1 tona de gaz natural lichefiat = 45 GJ (VCN - valoare calorifica neta)

1000 m³ de gaz natural (metan) = 36 GJ - valoare calorifica neta)

1 tona de uranium în reactori cu apa usoara, ciclu deschis) = 10.000 - 16.000 toe

Biomasa

Energie din biomasa

cord: o platforma de cherestea de 128 ft³ (3,62 m³); dimensiunea standard = 4x 4 x8 feet, inclusiv spatiile dintre scânduri; 1 cord contine aproximativ 1,2 tone SUA (uscate la cuprtor) = 2400 pounds (livre) = 1089 Kg;

1 tona de lemn = 1,4 m³ (lemn neprelucrat);

continutul energetic al lemnului de foc uscat industrial = 18-22 GJ / tona (7.600 - 9.600 Btu / lb);

continutul energetic al lemnului de foc uscat în atmosfera cu 20 % umiditate = aprox. 15 GJ / t (6.400 Btu /lb);

continutul energetic reziduurilor agricole (paleta de valori, datorita nivelului de umiditate) = 10 - 17 GJ / t (4.300 - 7300 Btu / lb);

1 tona de mangal = 30 GJ (= 12.800 Btu /lb), produs de regula din lemn uscat la aer, adica 90- 180 GJ continut energetic originar);

1 tona de etanol = 7,94 barili de petrol = 1262 litri.

continutul energetic al etanolului (VCS): 11.500 Btu / lb = 75.700 Btu / galon = 26,7 GJ/t = 21,1 MJ / litru;

continutul energetic al etanolului (VCR): 84.000 Btu / galon = 89 MJ / galon = 23,4 MJ / litru

densitatea etanolului (medie) = 0,79 g / ml (t/m³)

1 tona de biodisel = 37,8 GJ (33,3 - 35,7 MJ / litru)

1 tona de turba = 0,2275 toe

1 tona de lemn de foc = 0,3215 toe

1kWh (echivalent energie primara ) = 9,36 MJ = aprox. 2236 Mcal

Valoarea nutritiva a carnii în functie de specie (Valori raportate la 100 g carne)

De Mamifere

Pasari

Pesti

Broaste si unele nevertebrate acvatice

Lapte

Compozotia chimica si valoarea calorica a unor produse lactate

Ouale

Fructe

Legume

Pâine, Zahar, dulciuri, grasimi, ulei

Bauturi

1.In 1986 Statele Unite ale Americii, primele 10 state producatoare de porumb au cultivat hectare de porumb; primele 10 state producatoare de soia au cultivat hectare de soia; deci un total de 43.7 millioane ha cultivate exclusive cu aceste doua culturi. La aceeasi suprafata plantata intensiv cu specii de vegetatie lemnoasa, s-ar fixa 1,4 x 10¹³ g carbon/10⁶ ha/an în organele supraterane si 0.42 x 10¹³ g carbon/10⁶ ha/an in radacini, sau, per total pentru toate cele 43.7 millioane hectare, 0.795 x 10¹⁵ g carbon/an. Daca toate suprafete din SUA ar fi fost cultivate cu soia si porumb ( millioane hectare) în 1986, atunci aceste culturi ar fi fixat 1,01 x 10¹⁵ g carbon/an.

2.Plantele lemnoase pot produce mai multa litiera decât plantele anuale, iar lucrarile diminuate ale solului conduc la o oxidare mai lenta în stratele superioare ale solului; asta înseamna o stocare a carbonului în sol pe masura sporirii cantitatii organice. Cât de mult Carbon ar trebui pentru a ridica continutul organic al primilor 15 cm de sol cultivat cu 1 % ? US Soil and Conservation Service estimeaza ca masa a 15 cm de sol la o densitate de 1,3 ar fi de aproximativ 2,24 x 10⁹ grame/hectar. Pentru aceleasi 10 state producatoare de porumb si soia, o crestere cu 1 % a materiei organice din sol pentru 15 cm de sol la toate cele 43,7 millioane hectare cultivate cu aceste doua specii ar însemna 98 x 10¹⁵ g de materie organica. Folosind un factor de conversie de 1,7 g de "materie organica" pentru 1 g de carbon, rezulta 57,6 x 10¹⁵ g carbon (1.3 x 10¹⁵ g carbon/ 10⁶ hectare).

3.Rezerva de Carbon în vegetatia ecosistemelor terestre de este estimata la 550 Gt, din care 40 Gt s-ar afla în ecosistemele forestiere ale Rusiei. Ecosistemele vegetale rusesti au o productivitate medie anuala de 4,4 Gt de Carbon. Rezerva gobala de carbon stocata în soluri este estimata la 1500 Gt (fata de 550 Gt stocate în vegetatie).

4."Plantele verzi sunt mici fabrici care folosesc CO₂ si lumina solara pentru a produce materie organica. Ierburile perene de Andropogon gayanus si Brachiaria humidicola convertesc cam 53 tone de CO₂ /ha annual în materie organica," spune. "Asta înseamna cam tot atât de mult CO₂ cât emite un automobile, parcurgând 133000 de mile."

5.Arderea combustibililor fosili pompeaza annual în atmosfera Pamântului cam 20,5 miliarde tone de CO₂. Arderea padurilor tropicale elibereaza în plus în atmosfera între 5,5 si 11 miliarde tone. Unii cercetatori afirma, însa, ca ei au masurat între 18 si 25 miliarde tone per total.

6.Vacile pasunate pe asociatii de fânete îmbunatatite cu leguminoase câstiga în greutate 500 kg/ha fata de animalele native din savana. Astfel afacerile cu valorificarea vacilor prospera, pe masura de nivelurile de CO₂ scad.

7.Terenurile turboase asimileaza carbon la rate cuprinse între 0,4 si 1,2 t/ ha/ an CO₂, dar emit cantitati semnificative de CH4, returnându-le atmosferei cu o rata de 0,5 pâna la 5,6 t/ha/an CO₂ equivalent (Cannell and Milne 1995). Cultivarea terenurilor turboase conduce la o eliberare serioasa de carbon în urma oxidarii rapide a turbei, care poate ajunge la 8 pâna la 20 t/ha/an CO₂ în sistemele cu drenuri profunde si cu disturbarea mecanica intensa a solului, mai ales în cazul araturilor adânci. Dupa încetarea emisiilor de CH₄, emerge NO₂ la rate care depasesc pe cele din solurile agricole minerale cu un factor de la 2 la 10. Pe ansamblu, emisiile de GES din solurile agricole turboase depasesc pe cele ale terenurilor cu turba necultivate ("virgine"). Cu un factor de 2 pâna la 6. Estimarea emisiilor de CO₂ din terenurile turboase joase ale Olandei variaza de la 0,4 pâna la 27,0 t CO₂ / ha/an, datorita mediului si tehnologiilor diferite (Kuikman si al., 2002).

8. Amprenta terenurilor energetice

Toate calculele se bazeaza pe sequestrarea carbonului în zonele împadurite. Inventarul Gazelor cu Efect de Sera din Australia presupune ca cresterea totala anuala incrementala de biomasa ca substanta uscata (su) este de 4,81 t/ha, din care jumatate este preluata ca si Carbon (2,40 t C) sau 8,81 t CO₂/ha/an. Alte tipuri de paduri au valori mai scazute de absorbtie a carbonului.

Sursa Australian Greenhouse Office and National GHG Inventory Commitee, 2002

Calcularea sechestrarii carbonului facuta de EPA în comparatie cu calculele lui Wackernagel

Tabel cu Factorii de echivalenta pentru convertirea unei suprafete bioproductive locale în hectare globale

*se presupune ca suprafetele sunt amplasate în cea mai buna parte pe terenurile agricole; deci suprafetele construite au acelasi factor de echivalenta cu al terenurilor agricole arabile.

V. Calcularea amprentei de consum (amprenta energiei)

Amprenta ecologica (AE) este divizata în "amprenta terenului" si "amprenta energiei". Beneficiul abordarii AE este acela ca el evalueaza impactul consumului din perspectiva unui consummator, adica ia în consideratie impactul rezidentilor dintr-un teritoriu anume mai degraba decât cel al industriei ce se afla pe acel teritoriu.

Amprenta terenului:

Include suprafata necesara pentru productia agricola, terenurile de pasunat pentru furnizarea carnii de consum, suprafetele forestiere care livreaza bunuri silvice si zone de pescuit si de colectat vietuitoare marine si de apa dulce care sunt consummate de oamenii care locuiesc în preajma lor în teritorii bine delimitate.

Amprenta energiei:

O amprenta a energiei reprezinta suprafata necesara ca sa sustina consumul de energie. Ea se refera la energia utilizata direct de gospodarii si de servicii (utilitati) într-o regiune si la energia indirecta necesara pentru producerea bunurilor importate si consummate într-o regiune. AE este calculata ca suprafata de vegetatie forestiera necesara absorbtiei emisiilor de dioxid de carbon rezultate în urma acestui consum de energie, exclusiv procentul care este absorbit de oceane. AE a energiei poate fi exprimata si în hectare globale (hag) utilizând factorii de echivalenta de mai sus.