sunnuntai 27. joulukuuta 2020

Ilotulitteiden värit ja pienhiukkaspäästöt


Ilotulitteiden sisältämä mustaruuti on seos, jossa on rikkiä, hiiltä ja kaliumnitraattia eli salpietaria. Ruudin haju tulee rikkidioksidista. Monet ilotulitteet sisältävät myös fenolihartsia (resinox) ja PVC:tä (polyvinyylikloridi).

Ilotulitteissa palo perustuu kemialliseen reaktioon, jossa lämpötila on noin 800–900 astetta. Ilotulitusrakettien värit syntyvät eri metallien tai useimmiten niiden suolojen palamisesta eli yhtymisestä happeen:
-keltainen tai kulta: hiili, rauta, kalsium, natrium + alumiini,
-oranssi: kalsium,
-punainen: strontium, litium,
-sininen: kupari,
-sinipunainen tai violetti: strontium + kupari,
-valkoinen tai hopea: titaani, alumiini, magnesium ja
-vihreä: barium.

Korkeampi lämpötila tuottaa yleensä kirkkaammat sävyt. Poikkeuksena kuitenkin on sinistä väriä tuottava kupari. Jotta kupariatomi saa aikaan sinisenä aistittavan valohiukkasen (fotonin), reaktion täytyy ylittää tietty kriittinen lämpötila. Jos lämpötila kuitenkin on liian korkea, väri näkyy haaleampana.

Aiemmin ilotulitteissa käytettiin keltaisen värin tuottamiseen lyijykromaattia, joka on mutageeninen ja karsinogeeninen aine. Hengitettynä se aiheuttaa huonovointisuutta ja hengenahdistusta, sisäisesti käytettynä aivovaurioita, keskenmenoja ja halvauksia. Nykyisten säädösten mukaan Suomessa käytettävissä ilotulitteissa ei enää saa olla lyijyä.

Lyijykromaattia on aiemmin hyödynnetty myös maalaustaiteessa. Esimerkiksi elämänsä aikana ilmeisesti vain yhden teoksen kaupaksi saanut Vincent van Gogh (1853–1890) käytti maalauksissaan voimakkaan keltaisia väriaineita, nimittäin lyijykromaattia (ns. pariisinkeltainen, kromikeltainen) ja kadmiumsulfidia (ns. kadmiumkeltainen). Erityisesti auringonkukkatauluissa lyijykromaatti oli tärkeä. Väri kuitenkin tummuu ultraviolettisäteilyn vaikutuksesta. Näiden myrkyllisten aineiden on arveltu olleen mahdollisena osasyynä hänen mielisairauteensa, jonka seurauksena hän leikkasi vasemman korvalehtensä tai ainakin osan siitä irti ja lahjoitti sen kangaspalaan käärittynä rakastetulleen. Tosin legendan toisen version mukaan hän ei itse leikannut korvaa irti, vaan se olisi repeytynyt tappelun tuoksinassa.

Vaikka ympäristölle haitallisimpia aineita ei enää käytetäkään ilotulitteissa, ilotulitteet kuitenkin heikentävät ilmanlaatua. Pääkaupunkiseudulla suurimmat ilotulituksista johtuvat pienhiukkasten tuntipitoisuudet ovat mittausten mukaan olleet 250–350 mikrogrammaa kuutiometrissä, Turussa, Tampereella ja Kuopiossa korkeimmillaan 60–100 mikrogrammaa kuutiometrissä. Esimerkiksi vuonna 2015 suomalaisten ampumista uudenvuodenraketeista pääsi ilmaan 78 000 kilogrammaa pienhiukkasia. 

Saksan Leipzigissa on mitattu yhdeltä yöllä pienhiukkaspitoisuudeksi peräti 1 860 mikrogrammaa kuutiometrissä. Saksan ympäristöviraston mukaan uudenvuoden ilotulitusten pienhiukkaspäästöt vastaavat noin 15 prosenttia liikenteen koko vuoden pienhiukkaspäästöistä.

Lähteitä ja lisätietoja

Coloria.net: Kromikeltainen, Kromisitruuna, Pariisinkeltainen, Leipziginkeltainen






3 kommenttia:

Nimetön kirjoitti...

Asiasta kukkapurkkiin, oletko tutustunut synteettisiin polttoaineisiin? Itse olen sitä mieltä, että synteettiset polttoaineet tulee lyömään sähköautot ns laudalta. Sähköautojen valmistus tuottaa itsessään järkyttävät päästöt(akustot jne) ja ne vaativat ainesosia joiden saatavuus rajattu. Sen sijaan toimivilla synteettisillä polttoaineilla saataisiin kaikista nykyisistä autoista käytännössä päästöttömiä, eikä koko maailman autokantaa tarvisi muuttaa sähköautoiksi, joka muuten ei tulisi tapahtumaan edes sadassa vuodessa.

Nimetön kirjoitti...

Lisätäksen vielä aiempaam "Esimerkiksi uudella Nissan Qashqain bensiiniversiolla (CO2 156 g/km) voisi ajaa 42 400 km ennen kuin Nissan Leafin 30 kWh:n akun valmistuksen aiheuttama päästö olisi kuitattu.

Teslan ison 100 kWh akun valmistuksesta syntyvät hiilidioksidipäästöt vastaavat dieselauton 9 vuoden ajojen hiilidioksidipäästöjä."

Jos 100% synteettiset polttoaineet saataisiin toimimaan nykyautoissa, niin sähköautojen tuotanto olisi vain ympäristölle todella haitallista eikä siitä olisi enään mitään hyötyä. Sen takia en ymmärrä sähköautojen hehkutusta, kun esimerkiksi jos ajat autolla vain vähän, niin ostamalla sähköauton, kiihdytät vain ilmastonmuutosta verrattuna vanhaan ladaan vaikka ajaisit fossiilisilla polttoaineilla. Jos kuluttaja ostaa elämänsä aikana esim 5 Teslaa, niin tuottamasi päästöt olisivat samat, kuin olisit ajanut fossiilisilla polttoaineilla koko elämäsi.

Jari Kolehmainen kirjoitti...

Kiitos erinomaista kommenteistasi ja pohdinnoistasi. En ole kovin hyvin perillä synteettisistä polttoaineista (e-fuels), mutta perusteet tiedän kyllä.

Synteettisten polttoaineiden valmistamiseen tarvitaan hiiltä ja vetyä. Hiiltä saadaan vaikkapa sellutehtaan piipusta vapautuvasta hiilidioksidista, joka otetaan talteen. Tämä olisikin todella erinomaista, että hiilidioksidi otettaisiin talteen eikä päästettäisi ilmaan. Vetyä saadaan, kun elektrolyysilaitoksessa pilkotaan vettä vedyksi ja hapeksi. Happi voidaan vapauttaa ilmaan. Jonkin verran voidaan ehkä käyttää myös kemiantehtaiden ylijäämävetyä. Kun sitten hiiltä (hiilidioksidia) ja vetyä yhdistetään, saadaan syntymään metaania, metanolia tai dimetyylieetteriä, jotka on mahdollista jatkojalostaa polttoaineiksi.

Käsittääkseni suurin ongelma on se, että veden hajottaminen elektrolyysillä vedyksi vaatii erittäin paljon sähköä. Jostakin olen nähnyt laskelman, että jos kaikessa Suomen liikenteessä käytettäisiin synteettisiä polttoaineita, maamme sähkönkulutus nousisi kolminkertaiseksi verrattuna nykyiseen.

Sähkönkulutus lisää päästöjä ja kustannuksia. Jotta synteettiset polttoaineet olisivat realistisia, sähköä pitäisi pystyä tuottamaan runsaasti, edullisesti ja pienillä päästöillä. Tämä edellyttäisi ydinenergian ja/tai uusiutuvien energialähteiden (esimerkiksi tuuli- ja aurinkoenergia) voimakasta lisäämistä.

Minun käsitykseni on se, että synteettiset polttoaineet voivat tulevaisuudessa olla merkittävä ja hyvä polttoaine, mutta niitä ei nyt heti pystytä tarpeeksi nopeasti käyttämään laajassa mittakaavassa.

Asiaa onkin tärkeää tutkia ja kehittää, jotta jatkossa synteettisiä polttoaineita olisi mahdollista käyttää laajamittaisesti. Aluksi ne todennäköisesti soveltuvat lähinnä sekoitettaviksi esimerkiksi bensan joukkoon.

Tämä on minun käsitykseni asiasta. Jos sinulla tai muilla blogini lukijoilla on tarkempaa tietoa, laittakaa kommenttia tulemaan. Kiitos.