مقایسه میزان آلایندگی و میزان نابودی اکسیژن هوا توسط گاز طبیعی و بنزین
دانش آموزان رشته هاي تجربي و رياضي در كلاس دهم در درس شيمي مبحث استوكيومتري را مطالعه نموده و مباحث پايه اي زير را خوانده و مسائل مختلفي را در خصوص آن حل نموده و در امتحان نهايي نيز چند سئوال در اين خصوص داشته اند. در كنكور نيز چند پرسش در اين حوزه وجود داشت. اما استوكيومتري چه مي گويد. استوكيومتري بخشي از شيمي است كه به بيان روابط كمي بين واكنش‌دهنده‌ها و فرآورده‌ها در يك واكنش شيميايي مي‌پردازد.
حال چند پرسش ساده در اين حوزه را تجزيه و تحليل مي نمائيم كه اگر متصديان حوزه انرژي اعم از كارشناسان و مديران در كلاس دهم اين كار را مي كردند اكنون كشور با بحران ناترازي گاز و آلودگي شديد هواي شهرهاي بزرگ ناشي از مصرف بي رويه گاز مواجه نبودند.
سوختن گاز در بخاري يا موتورخانه ها يا هر محل ديگري به مفهوم واكنش بين گاز طبيعي CH4 و اكسيژن مي باشد كه فرمول آن عبارتست است
CH4 +O2 مي دهد CO2 بعلاوه آب CH4+O2→H2O+CO2 در استوكيومتري با مول سر و كار داريم و مي خواهيم بدانيم يك مول CH4 با چند مول اكسيژن واكنش مي دهد تا چند مولCO2 و چند مول آب توليد كند. 1CH⁴ + 2O² →1CO² +2H²O به اين ترتيب مشخص است كه يك مول متان با دو مول اكسيژن واكنش مي دهد و يك مول CO2 و دو مول آب حاصل خواهد شد. حال مي خواهيم بررسي كنيم كه وزن اتمي ين موازنه چگونه است يعني وقتي مثلا هزار متر مكعب گاز(حدود 72كيلوگرم) را بسوزانيم چقدر اكسيژن نياز است و چقدر CO2 توليد مي شود؟
وزن يك مول متان حدود 16گرم است و وزن دو مول اكسيژن حدود 64گرم و وزن يك مول CO2 حدود 46گرم است لذا بر اساس اين معادله 1CH⁴ + 2O² →1CO² +2H²O با سوزاندن يك مول متان(16گرم) دو مول اكسيژن (64گرم) نياز است و پس از واكنش سوختن يك مول CO2 اسيدكربنيك به وزن 46 گرم توليد مي شود.
به اين ترتيب با يك محاسبه ساده مشخص مي شود كه براي سوخت هزار متر مكعب گاز متان(720كيلوگرم) در بخاري به 2880كيلوگرم معادل 2.8تن اكسيژن نياز است. مفهوم آن اين است كه وقتي برنامه ريزي مي كنيم كل شهر تهران را گاز رساني كنيم و نتيجه آن اين است كه زمستان ها روزانه 120 ميليون متر مكعب گاز در تهران سوزانده شود بنا بر اين روزانه 345 هزار تن اكسيژن موجود در هواي تهران سوزانده و نابود مي شود( حدود 20 ال 21درصد از هوا اكسيژن است) حال بر اساس همين موازنه ساده بررسي مي نمائيم با مصرف روزانه 120 ميليون متر مكعب گاز طبيعي در شهر تهران چه ميزان CO2 توليد مي شود سوخت يك مول 16 گرم متان 46 گرم CO2 مي دهد پس با مصرف 120 ميليون متر مكعب متان روزانه 248هزار تن گاز كربنيكCO2 در هواي شهر تهران منتشر مي شود.
در موازنه فوق براي سوختن يك گرم متان 4گرم اكسيژن نياز بود و 2.75 گاز كربنيكCO2 توليد مي شود
حال بر اساس همان درس هاي شيمي كلاس دهم بررسي مي نمائيم كه كل خودرو هاي بنزين سوز شهر تهران چقدر اكسيژن مصرف مي كنند و چقدر CO2 در هوا منتشر مي نمايند.
فرمول شيميايي بنزين C8H12 است. موازنه واكنش شيميايي بنزين با اكسيژن عبارتست از
2C8H18 + 25O2 =16CO2 + 18H2O
بر اساس اين موازنه براي سوختن يك گرم بنزين، 3.5 گرم اكسيژن مصرف مي شود از طرف ديگر براي سوختن يك گرم گاز متان 4 گرم اكسيژن مصرف مي شود
با سوختن يك گرم گاز طبيعي(متان) 2.75 گرم گاز CO2 توليد مي شود اما با سوختن يك گرم بنزين حدود 3 گرم CO2 توليد مي گردد. به اين ترتيب مصرف گاز متان حجم زيادتري از اكسيژن موجود در هوا را نابود مي كند اما ميزان توليد CO2 ناشي از بنزين كمي بيشتر از گاز متان است.
با تحليل فوق مي توان ارزيابي نمود كه در مجموع گاز متان عوارض بيشتري نسبت به بنزين براي ساكنين شهر تهران و با لحاظ موقعيت جغرافيايي اين شهر واقع بين كوه ها دارد زير مصرف گاز متان دز روزهاي سرد سال 120 ميليون متر مكعب حدود 90هزار تن و جمع مصرف بنزين و گازوئيل حدود 30 هزار تن در روز است.
گاز رساني به كلان شهرها خصوصا تهران اشتباه بزرگي بود. ادامه اين اشتباه مي تواند خسارتهاي جبران ناپذيري به دنبال داشته باشد ضرورت دارد طي حداكثر 5 سال انرژي برق جايگزين گاز شود و از گاز صرفا براي پخت و پز استفاده گردد هر چند با اجاق هاي برقي نيز مي توان پخت و پز انجام داد.
در شرایط فرضی چنانچه در يك روز سرد زمستان حتي چند ساعت سطح هواي فشرده در تهران پائين بيايد و جابجايي هوا صورت نگيرد و مصرف گاز و بنزين شهر به همين منوال باشد احتمالا سطح اكسيژن هوا به زير 18 درصد مي رسد و تعداد بسيار زيادي از مردم خفه خواهند شد. اگر اكسيژن به زير 18 درصد برسد مرگ به سراغ انسان خواهد آمد. علاج واقعه قبل از وقوع بايد كرد.