Složení emisí z tepláren

Slovo emise pochází z latinského slova e-mitto, znamenající vysílám, vydávám nebo vypouštím. V oboru hygieny a ekologie slovo emise vyjadřuje uvolňování polutantů do ovzduší. V dnešní době se nepoužívá pouze v souvislostech s kvalitou ovzduší a nese s sebou mnoho významů z různých oborů.

Druhy emisí

Emise se dělí na primární a sekundární, přirozené a antropogenní.

• Primární emise jsou látky vyloučené přímo z jejich zdroje do ovzduší. Označení se týká látek, které byly vypuštěny a jejich měření tedy probíhalo např. v případě automobilu přímo u výfuku nebo v případě továrny přímo na jejím komíně. Primární emise jsou tedy ve stavu, kdy neprošly žádnou chemickou nebo jinou reakcí, která by znamenala jejich jakoukoliv změnu.
• Sekundární emise naopak označují skupinu látek vytvářených až v atmosféře. Děje se tomu tak prostřednictvím reakcí mezi jednotlivými znečišťujícími látkami. Tyto reakce probíhají např. za vlivu UV záření (fotoaktivace) nebo přímými reakcemi mezi jednotlivými primárními polutanty. Škodlivost těchto vzniklých látek je často mnohem vyšší, než byla škodlivost původních látek. Nejznámější z těchto reakcí jsou ty, při nichž vzniká tzv. fotochemický (dnes také označovaný jako letní) smog.
• Přirozené emise - vznikají díky přírodním zdrojům, např. sopečné výbuchy, kdy se do ovzduší dostává obrovské množství oxidu uhličitého - CO2, oxidu siřičitého - SO2, chlorovodíku HCl a fluorovodíku HF a z organických látek methanu, alkoholů, aldehydů a dokonce i freonů. Sopečný popel a prach obsahují i sloučeniny arsenu, rtuti a fluoru. Dalším zdrojem přirozených emisí jsou i písečné bouře, které mohou zavát prach ze Sahary až do Evropy. Na prach se váže i mnoho bakterií, hub a virů.
• Antropogenní emise - jejich hlavním zdrojem jsou emise vzniklé spalováním fosilních paliv, až 75 % antropogenních emisí vzniká průmyslovou výrobou, v řemeslné výrobě, domácnostech a dopravou.

Skleníkové plyny a jejich emise v ČR

Všechny hodnoty v grafu jsou antropogenní emise skleníkových plynů CO2, N2O, CH4, HFC, PFC, SF6, NF3 vyjádřené jako CO2eq. Jednotka CO2 ekvivalent zohledňuje dlouhodobý efekt skleníkových plynů v atmosféře a převádí je na množství CO2, které by mělo stejný efekt. V levé části grafu jsou vyobrazeny absolutní emise na území ČR v jednotkách CO2eq od roku 1990 až do roku 2023. Jednotlivé oblasti lidské činnosti jsou barevně odlišeny.

V roce 1990 činil objem emisí na území dnešní České republiky 196,9 mil. tun CO2eq. V roce 2023 to bylo 103,5 mil. tun. To znamená, že během tohoto období klesly emise ČR o 47 %. Většina tohoto poklesu, zhruba o čtvrtinu, však proběhla během devadesátých let.

Výroba elektřiny a tepla

Objem emisí z výroby elektřiny a tepla klesl oproti roku 1990 o 38 % na 33,72 milionů tun CO2eq ročně. Tyto emise pochází především ze spalování hnědého uhlí v elektrárnách a v posledních desetiletích spíše stagnují, a to i přesto, že v roce 2002 byla spuštěna Jaderná elektrárna Temelín. Výraznější pokles je patrný až v několika posledních letech v souvislosti s nárůstem cen emisních povolenek.

Čtěte také: Definice organických emisí a jejich vliv

Průmysl

Emise z průmyslu klesly od roku 1990 o 67 % na 25,86 mil. tun CO2eq ročně. V této kategorii jsou zahrnuty tři druhy emisí. Za prvé jde o emise ze spalování fosilních paliv v průmyslu (např. koksu ve vysokých pecích nebo zemního plynu v cementárně). Za druhé jde o procesní emise, které vznikají chemickou reakcí při výrobním procesu - například při redukci uhlíku z železné rudy nebo při kalcinaci vápence při výrobě cementu. Za třetí jde o úniky skleníkových plynů související s průmyslem - například úniky F-plynů při jejich používání v chladících průmyslových produktech nebo úniky metanu při těžbě uhlí či v plynárenské infrastruktuře.

Útlumem těžkého průmyslu v první polovině devadesátých let došlo k výraznému snížení emisí ze spalování fosilních paliv. Konkrétně emise ze spalování při výrobě železa a oceli klesly do roku 2000 o dvě třetiny a v roce 2023 se pohybovaly pod 9 % oproti úrovním z roku 1990. Emise z (nespalovacích) průmyslových procesů přitom spíše stagnují. Například emise z výroby skla, cementu, vápna nebo amoniaku a z petrochemie se pohybují na podobných úrovních jako na začátku devadesátých let.

Doprava

Emise z dopravy vzrostly oproti roku 1990 o 75 % na 20,94 mil. tun CO2eq ročně. V detailním grafu napravo je po roce 2007 patrný dočasný pokles emisí v důsledku globální finanční krize a následné ekonomické recese. Od roku 2014 (s výjimkou roku 2020) lze opět sledovat růst emisí. Emise skleníkových plynů v dopravě vznikají primárně spalováním fosilních paliv v motorech silničních dopravních prostředků - v roce 2023 to bylo 94 % všech emisí z dopravního sektoru, 5 % tvořila letecká doprava.

Snížit emise z dopravy je možné přechodem na alternativní druhy pohonu (např. na elektřinu, biometan nebo CNG), zvýšením podílu hromadné dopravy a snížením počtu vozidel na silnicích.

Budovy

Emise klesly oproti roku 1990 o 71 % na 8,62 mil. tun CO2eq ročně. Jde o topení a ohřev vody v domácnostech, kancelářích a institucích (pokud energie není dodávána z teplárny) a také o vaření plynem. Průmyslové budovy jsou zahrnuty v kategorii Průmysl.

Čtěte také: Vše o emisních normách

Zemědělství

Emise ze zemědělského sektoru klesly od roku 1990 o 54 % na 8,13 mil. tun CO2eq ročně. Emise pocházejí především z chovu hospodářských zvířat a z obdělávání půdy a s tím spojenými emisemi N2O. K omezení emisí metanu ze zemědělství by vedlo snížení počtu chovaného dobytka (a s tím související snížení spotřeby hovězího masa a mléčných výrobků), změna nakládání se statkovými hnojivy (například jejich stabilizací v bioplynových stanicích) a méně intenzivní hnojení průmyslovými hnojivy. Omezení chovu dobytka však může mít i negativní dopad na kvalitu půdy, dostupnost přírodního hnojiva atd.

Odpadové hospodářství

Emise z odpadového hospodářství od devadesátých let setrvale rostou. Do roku 2023 stouply o 68 % na 5,58 mil. tun CO2eq ročně. Emise z odpadového hospodářství produkují především skládky odpadu, ze kterých do atmosféry uniká metan. Ten vzniká rozkladem biologicky rozložitelného materiálu (papíru, kartonu, textilií a bioodpadu) v tělese skládky.

Měření emisí

Emisní inventura poskytovaná Eurostatem využívá formát a strukturu dat CRF (Common Reporting Format). Veškerá metodika k výpočtům a reportingu je na stránkách národního programu inventarizace emisí (NGGIP - national greenhouse gas inventory programme) a je závazná pro všechny státy UNFCCC.

Údaje odpovídají emisím vyprodukovaným v dané zemi, avšak vzhledem k vývozu a dovozu zboží nemusejí odpovídat emisím vzniklých ze spotřeby v dané zemi. ČR například do dalších zemí EU vyváží elektřinu, ocel, automobily apod. a dováží zboží z jiných zemí EU nebo z Číny.

Zahrnutí letecké dopravy je podobně problematické - zobrazený příspěvek letecké dopravy odpovídá emisím vyprodukovaným lety z letišť v ČR. Je to tedy pravděpodobně podhodnocený údaj (mnoho Čechů létá z Vídně či Bratislavy) a neodpovídá zcela množství emisí, které Češi způsobí (typicky např. let českého člověka do New Yorku s přestupem v Amsterdamu se započítá do zobrazených emisí jen jako Praha-Amsterdam, zatímco emise z letu Amsterdam-New York se započtou Nizozemsku).

Čtěte také: Více o pamětních emisích

Ke sledování zdrojů znečištění slouží v ČR Registr emisí a zdrojů znečištění (REZZO), jehož správa spadá do kompetencí Českého hydrometeorologického úřadu.

Měření emisí probíhá kontinuálně, nebo manuálně. Kontinuální měření probíhají za použití elektro-optických měřících systémů přímo v prostředí kouřovodu, a to většinou na jednom místě.

Legislativa v oblasti ochrany ovzduší

Ochrana ovzduší v České republice podléhá příslušným legislativním předpisům, které jsou vymezeny jak na úrovni České republiky, tak na úrovni Evropské unie. Ministerstvo životního prostředí vykonává působnost ústředního správního úřadu v oblasti ochrany ovzduší, ozonové vrstvy a klimatického systému Země a na těchto úsecích řídí výkon státní správy. Zejména pak zajišťuje sledování kvality ovzduší a provoz základní sítě imisního monitoringu na celém území ČR a sledování úrovně znečištění ovzduší.

Stěžejním řídícím parametrem systému ochrany ovzduší je úroveň znečištění ovzduší charakterizovaná na základě imisních limitů. Od roku 2002 je systém ochrany ovzduší v ČR) zaměřen na imise, což koresponduje s legislativním přístupem k této problematice v dalších zemích EU.

Zdroje znečišťování ovzduší musí dodržovat emisní limity a jejich provozovatelé musí plnit stanovené povinnosti. Na jednotlivých řídících stupních jsou zpracovávány programy snižování emisí a plány ke zlepšování kvality ovzduší v oblastech se zhoršenou kvalitou ovzduší.

Emise skleníkových plynů jsou navíc celostátně omezeny prostřednictvím povolenek, které jsou jednotlivým provozovatelům přidělovány na pětileté období a ti jsou povinni každý rok vyřadit množství povolenek odpovídající emisím skleníkových plynů, které za toto období vyprodukovali.

V EU bylo vydáno prováděcí rozhodnutí Komise (EU) 2017/1442, kterým se stanoví závěry o nejlepších dostupných technikách, a které zpřísňují podmínky pro stanovení emisních limitů pro SO2, NOx, TZL a dalších látek. Nově stanovuje limit i pro koncentraci rtuti, specificky nejen pro nová ale i stávající zařízení.

Smog

Termín SMOG vznikl spojením anglických slov smoke (kouř) a fog (mlha). Jde o spojení tuhých imisí, plynných imisí a sekundárních imisí, které společně vytvářejí celkové chemické znečištění atmosféry. Tento termín označuje také mimořádné znečištění ovzduší při nepříznivých meteorologických podmínkách. V ovzduší se hromadí škodliviny, až jejich koncentrace převýší přípustné hodnoty.

Pobyt v prostředí s vysokou koncentrací škodlivin je zátěží pro každý organismus. Citlivější vůči působení smogu jsou děti do 3 let, alergici, nemocní s chorobami dýchacích cest, lidé starší 60 let a těhotné ženy.

• Londýnský smog, jinak nazývaný také redukční typ smogu. Jde o směs kouře, oxidů síry a zplodin spalování uhlí v kombinaci s vysokou relativní vlhkostí vzduchu. Je doprovázen hustou mlhou. Škodlivost plynných součástí je zvyšována přítomností popílku, který umožňuje jejich proniknutí do dolních cest dýchacích. Tento typ smogu dosahuje maxima časně ráno za teplot od 0 do 5 °C.
• Letní smog, oxidační typ smogu, dnes zvaný letní smog nebo také fotochemický smog. Je spojen se znečišťováním ovzduší výfukovými plyny automobilů. Ty obsahují zplodiny spalování kapalných a plynných paliv. Pro jeho vznik jsou důležité reakce iniciované slunečním zářením.

Vliv tepláren a spaloven na kvalitu ovzduší

Hlavním argumentem odpůrců spaloven komunálních odpadů (resp. zařízení pro energetické využití odpadů - ZEVO) je, že jsou zdrojem škodlivých emisí. Jako problém to bývá vnímáno také u velkých tepláren na uhlí a biomasu. Jaký je skutečný vliv těchto zařízení na kvalitu ovzduší?

Požadavky veřejnosti a přísné limity v oblasti emisí jsou pro provozovatele tepláren i spaloven v současnosti velkou výzvou. Přitom v nadcházejícím období, kdy chce Evropa přijmout svůj Green Deal, se bude tlak úřadů ještě zvyšovat.

Klasické teplárny, ve kterých se spaluje směs hnědého uhlí a dřevní štěpky, mohou mít problém především s emise polétavého prachu. Jak však upozorňují zástupci Teplárenské sdružení ČR (TSČR), emisím prachu jasně dominují lokální topeniště, jejichž emise navíc rostou. Paradoxem je, že zatímco teplárny platí za vypouštění emisí značné poplatky, lokálních topenišť se tato povinnost netýká.

U spaloven komunálního odpadu (ZEVO) jsou nejvíce diskutované emise dioxinů, jejichž přítomnost ve spalinách se používá jako argument proti výstavbě ZEVO. Toxické, potenciálně karcinogenní dioxiny (polychlorované dibenzodioxiny a dibenzofurany, PCDD/F) jsou látky z 80 % přírodního původu a jsou běžnou součástí přírodního prostředí. Vzhledem k tomu, že jsou součástí potravin, které jíme, nutně se vyskytují také v komunálním odpadu.

Teplárny podle TS ČR již investovaly do snížení emisí, zejména polétavého prachu, kolem 23 miliard korun. „Emise oxidu siřičitého a prachu z tepláren díky tomu klesly mezi lety 2013 a 2018 o více než polovinu, emise oxidů dusíku pak o 37 %,“ komentuje aktuální statistická data z tepláren, které jsou členy Teplárenského sdružení ČR, předseda výkonné rady Tomáš Drápela.

Od poloviny roku začnou platit přísné emisní limity podle směrnice o průmyslových emisích a v roce 2021 pak dojde k dalšímu zpřísnění emisních limitů. U velmi přísných limitů, které se někdy blíží nulovým hodnotám, však začíná být problém i sama přesnost měření.

Problematika budoucích právních předpisů EU o BAT pro LCP vede k nutnosti nového pohledu na komplexní řešení problematiky použitých technologií a s tím spojených výzkumných a vývojových aktivit v zemích s velkým podílem využitím pevných fosilních paliv v průmyslových zdrojích. Příklady těchto zemí jsou v EU např. ČR a Polsko.

Koncentrace rtuti ve spalinách

V palivu je Hg vázaná na anorganickou část, předně na skupinu minerálu sulfidy, předně na pyrity a markenzity. Následně se veškerá rtuť obsažená v palivu při spalování (teplota varu Hg je 357°C) uvolní a je ve spalinách ve formě plynné, atomární označené Hg0. Dále při ochlazování spalin průchodem kolem teplosměnných ploch dochází v teplotách mezi 650 - 380 °C k částečné oxidaci volné rtuti na oxidovanou formu Hg2+ (oxidací se v tomto případě rozumí obecná ztráta elektronů z poslední valenční sféry, kdy elektroneutrální atom rtuti přechází na kationt).

Velice podobně jako znalosti o koncentraci HgT ve spalinách nebyla zatím podrobně zpracovány data o koncentraci Hg v palivech těžených v České republice. V rámci výzkumných projektů byly nově zpracované rozsáhlé analýzy dostupných paliv a předně paliv, které budou těženy a dostupné i v následujících letech jednak pro energetiku, ale zejména pro teplárenství.

V rámci provedených výzkumných aktivit v rámci projektů byly zpracovány analýzy reálných spalin vzniklých spálením výše specifikovaných paliv, se zahnutím předpokládaných systémů čištění standardně využívaných ve zdrojích v ČR. Koncentrace HgT v plynné fázi na výstupu z technologií čištění spalin byla měřena kontinuálním analyzátorem Durag-Verewa, model HM 1400 TRX, využívajícím princip tepelného reaktoru s katalyzátorem v suchém stavu, s následnou atomovou absopční spektrometrií studených par CV AAS absorpcí ultrafialového záření.

Na koncentraci Hg ve spalinách mají vliv:

• Složením paliva - výše obsahu Hg, ale předně výše obsahu chlóru, bromu a jodu, které jsou zásadní pro oxidaci Hg a následný záchyt.
• Typem spalovacího zařízení - fluidní kotle z hlediska distribuce Hg mají díky technologii spalování vyšší než práškové ohniště.
• Teplotou spalin na výstupu z kotle - čím vyšší teplota spalin, tím menší, pomalejší je oxidace Hg a nižší poměr oxidované formy Hg, kterou je pak možné dále zachytit v následujícím elektroodlučovači popílku či v mokré metodě odsíření spalin.
• Technologií odprášení spalin - látkové filtry mají vlivem adsorpce na vrstvě filtrační látky vyšší záchyt Hg něž elektrostatické odlučovače.
• pH suspenze - Pro zvýšení záchytu Hg je nutné kyselejší prostředí, pH pod 4.

Jak jde vidět z výše uvedených dat, Hg je v palivu obsažena v rozmezí od cca 0,1 do 0,6 mg/kgsuš a zejména spalovací zdroje spalující hnědá uhlí v práškových ohništích v kombinaci s elektrostatickým odlučovačem popílku a mokrou metodou odsíření spalin nesplňují budoucí emisní limity platné pro dané zdroje. Při spalování černého uhlí jsou emisní limity nižší, ale dle výše uvedených dat zdroje splňují budoucí emisní limit. Je to dáno zejména složením paliva, tedy nízkým obsahem Hg, ale předně vyšším obsahem Cl, tedy jedním z hlavních prvků ovlivňující oxidaci Hg a tedy i další záchyt.

tags: #co #obsahuji #emise #z #teplaren #slozeni

Oblíbené příspěvky:

• STK Vizovice – Kompletní Přehled
• Český les – přírodní charakteristika
• Kompost Liberec: Cena a informace
• Životní prostředí v Jižní Koreji
• Jak ekologicky slepit plast