Ooit had bijna elk huis, bedrijf en fabriek minstens één schoorsteen of schoorsteen die een stroom rook uitspuwde. Toen huizen verspreid waren en fabrieken klein waren, leek de rook misschien niet echt een probleem. Naarmate de bevolking en fabrieken groeiden, werd het effect van al die rokende schoorstenen echter veel duidelijker.
Definitie van schoorsteen
Schoorstenen zijn grote, schoorsteenachtige pijpen waarmee rook en gassen uit gebouwen kunnen ontsnappen. Het eerste gebruik van de term schoorsteen verscheen in 1836, vroeg in de industriële revolutie. Hoewel schoorsteen kan worden geschreven als twee woorden ("rookstapel"), is het samengestelde woord schoorsteen is de geprefereerde spelling. De voorwaarde schoorsteen verwijst naar het deel van de schoorsteen boven het dak.
Hoewel schoorsteen is een ander woord voor schoorsteen, over het algemeen gebruiken mensen schoorsteen bij het verwijzen naar de schoorsteen op huizen, en schoorsteen wanneer wordt verwezen naar schoorstenen van commerciële fabrieken of elektriciteitscentrales.
Schoorsteenontwerp
Schoorsteenontwerpen moeten hoog genoeg zijn om gassen en rook boven de lokale inversielaag te laten ontsnappen. De rook stijgt dan op en blaast weg in plaats van zich in de directe omgeving te vestigen. Oppervlakte-inversies treden op, meestal 's nachts, wanneer koude grond de lucht direct erboven afkoelt en de zwaardere koude lucht op zijn plaats blijft. Nachtelijke inversies kunnen een paar honderd voet dik zijn, dus schoorstenen moeten zo worden ontworpen dat ze groter zijn dan de plaatselijke omstandigheden.
Omdat de rook moet opstijgen, mogen regenhoezen niet worden toegestaan. Ontwerpers moeten ook overwegen hoe omliggende gebouwen of natuurlijke kenmerken de stroom van vrijgekomen gassen en rook kunnen beïnvloeden.
Moderne stapels kunnen hebben elektrostatische stofvangers geïnstalleerd om fijnstof (as en roet) op te vangen om de luchtvervuiling te verminderen. Deze stofvangers gebruiken twee elektroden. De eerste elektrode zorgt ervoor dat het roet of de as een negatieve lading ontwikkelt. De tweede elektrode heeft een sterke positieve lading die de deeltjes aantrekt en vasthoudt. Elektrostatische stofvangers variëren, afhankelijk van het type roet en as dat door de schoorsteen gaat.
Luchtverkeer vereist een extra veiligheidsoverweging voor schoorstenen: ze moeten lichten hebben om vliegtuigen te waarschuwen. Afhankelijk van het gebied kunnen elektriciteitscentrales en fabrieksschoorstenen meer dan 900 voet hoog zijn.
Schoorsteenrook en luchtvervuiling
Over het algemeen omvat luchtverontreiniging buitenshuis fijne deeltjes, schadelijke gassen en ozon op leefniveau. Fijne deeltjes zijn afkomstig van brandende brandstoffen zoals hout, olie, aardgas, benzine en steenkool. Schadelijke gassen zijn onder meer zwaveldioxide, stikstofoxiden, kooldioxide, koolmonoxide en chemische dampen. Ozon op leefniveau is het resultaat van stedelijke smog die reageert op zonlicht.
Elektriciteitscentrales die fossiele brandstoffen verbranden, met name steenkool, hebben schoorstenen nodig om de rook en gassen vrij te geven die tijdens de verbranding ontstaan. Hogere schoorstenen verminderen de impact van vervuilende stoffen op de omgeving door de vrijkomende verontreinigende stoffen over een groter gebied te verspreiden.
Verontreinigende stoffen van het verbranden van steenkool variëren op basis van de chemie van de steenkool, maar in het algemeen is het verbranden van steenkool geeft kooldioxide, koolmonoxide, zwaveldioxide, stikstofoxiden, kwik, arseen en benzeen. Ongeveer 40 procent van de elektriciteit in de wereld komt van kolencentrales. Zuid-Afrika wekt ongeveer 94 procent van zijn elektriciteit op door steenkool te verbranden, terwijl India en China 70 tot 75 procent van hun elektriciteit opwekken door steenkool te verbranden.
Kolengeneratoren en luchtvervuiling
De Environmental Protection Agency vereist dat kolencentrales hun schoorsteenemissies jaarlijks laten controleren door een onafhankelijke auditor. Ondanks deze tests veroorzaakt luchtvervuiling door elektriciteitscentrales ongeveer 52.000 vroegtijdige sterfgevallen in de VS, volgens een 2013 MIT studie, met een hoger aantal sterfgevallen in het oosten van de VS, waar steenkool een hoger zwavelgehalte heeft. Door kolen opgewekte luchtvervuiling die door schoorstenen vrijkomt, heeft historisch gezien vergelijkbare dodelijke gevolgen gehad.
In december 1952 werd de gecombineerde rook van brandende kolen die vrijkwam uit de Londense schoorstenen en fabrieksschoorstenen bijzonder dik. Een onverwachte temperatuurinversie sloot de rook in. De zwaveloxiden in de rook reageerden met waterdamp in mist om zwavelzuurdruppels te vormen. Deze druppeltjes hadden vooral invloed op mensen met bestaande longaandoeningen.
De Great Smog in Londen van 1952 veroorzaakte direct en indirect de dood van naar schatting 12.000 mensen. Bovendien vond een recente studie van kinderen die jonger waren dan een jaar of van wie de moeder zwanger was tijdens de Grote Smog een ongeveer 20 procent hogere incidentie van astma.