Emise oxidu uhličitého: Globální trendy a dopady

Oxid uhličitý (CO2) je bezbarvý plyn bez zápachu, který ve větším množství působí štiplavě na sliznicích a vytváří kyselou chuť. V atmosféře absorbuje infračervené záření zemského povrchu, čímž přispívá ke vzniku tzv. skleníkového efektu a následně ke globálnímu oteplování planety. I když je oxid uhličitý někdy označován jako jediná příčina vzniku skleníkového efektu, k jeho vzniku přispívají i jiné látky. Oxid uhličitý však ve vzniku skleníkového efektu hraje hlavní roli.

Přirozeným zdrojem emisí oxidu uhličitého je dýchání aerobních organismů, zatímco procesem vedoucím k jeho přirozenému úbytku je fotosyntéza zelených rostlin a absorpce oceány. Mezi další přírodní pochody emitující oxid uhličitý patří požáry a vulkanická činnost. Tyto přírodní pochody působí protichůdně a výsledkem by byl v podstatě vyvážený stav.

Antropogenní vliv na emise CO2

Do koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře zásadním způsobem promlouvá člověk, konkrétně spalování fosilních uhlíkatých paliv, které představuje velmi významný zdroj emisí. Většina antropogenních emisí CO2 pochází ze spalování fosilních paliv (ropy, uhlí a zemního plynu) a z průmyslových procesů. Ostatní antropogenní emise ve srovnání se spalováním zaslouží označení jako málo důležité. Uvádí se, že energetickým využíváním 1 tuny odpadů se zamezí emisi zhruba 1 tuny ekvivalentu CO2.

Emise z odlesňování a změn ve využívání půdy (tzv. LULUCF - land use, land use change and forestry) dlouhodobě mírně klesají či stagnují: v 60. letech se pohybovaly okolo 6 Gt CO2 ročně, v posledních letech to bylo už jen 3,5 Gt CO2 ročně. Tempo růstu celkových emisí bylo nejvyšší v dekádě 2000-2009, kdy emise CO2 rostly ročně průměrně o 0,8 Gt.

Oxid uhličitý je emitován všude tam, kde dochází ke spalovacím procesům uhlíkatých fosilních paliv - zemního plynu, ropných produktů, uhlí, koksu. Zdrojem emisí je samozřejmě i spalování paliv biologického původu - biomasy, dřeva, bionafty a bioplynu. Podíl dopravy na tvorbě CO2 se odhaduje na 10 - 15 %. Emise oxidu uhličitého u vozidel se spalovacími motory jsou bezprostředně určeny spotřebou paliva.

Čtěte také: Vše o emisních normách

Zdroje emisí oxidu uhličitého

Zdrojem emisí oxidu uhličitého jsou průmyslové provozy, kde se buď využívá spalování či termických procesů, nebo je surovinou například vápenec a dochází k emisím oxidu uhličitého:

• Spalovací procesy (uhlíkatá paliva)
• Koksárenství
• Rafinerie olejů a plynu
• Hutnictví a kovoprůmysl
• Cementárny
• Sklárny, výroba keramiky
• Tavení nerostných materiálů
• Zpracování celulózy a dřeva
• Předúprava vláken a textilií, vydělávání kůží a kožešin
• Zařízení na zneškodňování uhynulých zvířat

Protože oxid uhličitý jako takový nachází použití v celé řadě odvětví a je využíván k nejrůznějším účelům, existuje rovněž široká možnost jeho emisí do atmosféry.

Dopady oxidu uhličitého na zdraví a klima

Oxid uhličitý není toxický v pravém slova smyslu ale je nedýchatelný. Dráždivý účinek je při inhalaci zanedbatelný, hlavní účinek je stimulace dýchání (prohloubení a zrychlení dechu) vedoucí až k ochrnutí dýchání. Koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře je však velice nízká a nepředstavuje proto pro zdraví přímé riziko. Ve vyšších koncentracích (například v nedostatečně větraných prostorách) však toxické působení vykazovat může. Krátkodobá expozice oxidu uhličitému může ihned nebo jen s krátkou časovou prodlevou způsobit bolest hlavy, závratě, dýchací potíže, třes, zmatenost a zvonění v uších. Vyšší expozice pak může způsobit křeče, kóma a smrt. Některé vážnější případy otrav mohou zanechat následky na mozku, způsobit změny osobnosti a poškození zraku.

Oxid uhličitý je hlavním plynem přispívajícím k intenzifikaci skleníkového efektu a následně k oteplování planety. Nelze ho sice považovat za přímo nebezpečnou jedovatou látku (vyjma přímého nadýchání), avšak jeho dopady na globální klima jsou skrze skleníkový efekt velmi závažné. Světová meteorologická stanice varuje, že koncentrace skleníkových plynů za rok 2018 dosáhlo nového maxima (408 ppm CO2).

Výpočet a měření emisí CO2

K odhadu produkce oxidu uhličitého spalováním lze použít jednoduchý bilanční výpočet ze známého spotřebovaného množství paliva. Z bilančního výpočtu plyne, že úplným spálením 1 kg methanu, resp. 1 kg koksu vznikne 2,74 kg, resp. 3,66 kg oxidu uhličitého. Pro bezpečně nadhodnocený odhad produkce oxidu uhličitého proto postačuje vynásobit hmotnost spotřebovaného paliva 3,66. Odhad lze zpřesnit výpočtem ze složení konkrétního paliva, kdy je cílem vypočítat, kolik obsahuje 1 kg paliva uhlíku. Poté stačí opět tuto hmotnost vynásobit 3,66 a získáváme hmotnost oxidu uhličitého.

Čtěte také: Více o pamětních emisích

Obsah oxidu uhličitého ve spalinách či emitovaných vzdušinách lze přímo měřit s využitím mobilních přístrojů založených na infračervené spektrometrii, případně na refraktometrii. Další možností jsou termické analyzátory a metody spektrofotometrie a nefelometrie. Měření mohou zajistit komerční laboratoře.

Koncentrace CO2 v atmosféře a historický kontext

Navzdory tomu, že jeho koncentrace v atmosféře je velice nízká, je oxid uhličitý velice důležitou složkou, protože přispívá k intenzifikaci skleníkového efektu a oteplování planety. Na tomto místě je vhodné zdůraznit, že přítomnost oxidu uhličitého v atmosféře je pro život nezbytná - jednak představuje zdroj uhlíku pro zelené rostliny (fotosyntéza) a jednak udržuje díky skleníkovému efektu stabilní a příznivé atmosférické podmínky pro život. V počátcích vývoje Země byl oxid uhličitý emitovaný vulkanicky nezbytnou podmínkou pro vývoj příznivého klimatu na Zemi, což vůbec umožnilo vznik a vývoj života. Současný problém spočívá v tom, že např. spalování fosilních paliv člověkem emituje do atmosféry ohromné množství oxidu uhličitého, množství větší, než jsou schopny přirozené pochody zpětně odstranit. Proto koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře od průmyslové revoluce neustále stoupá.

V roce 2004 obsahovala atmosféra planety Země 0,038 % obj. oxidu uhličitého, což představuje hmotnost 2,7.1012 tun. Pro dokreslení objemu dopadů lidské činnosti na životní prostředí může sloužit tento příklad - vulkanická aktivita v současné době emituje do atmosféry přibližně 200 mil. tun oxidu uhličitého ročně, což je však jen asi 1 % ve srovnání s emisemi způsobenými lidskou činností (hlavně spalováním fosilních paliv uložených pod povrchem obsahujících obrovské množství uhlíku, který se však před jeho spálením neúčastnil globálního uhlíkového cyklu). Za posledních 50 let se průměrná koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře zvýšila z hodnoty 0,0316 % obj. na uvedenou hodnotu 0,0380 % obj. v roce 2004.

Prudký nárůst emisí oxidu uhličitého s rozdělením podle jeho původu během posledních 200 let je evidentní.

Do vývoje obsahu oxidu uhličitého v atmosféře nepříznivě promlouvá i mýcení deštných pralesů, které mají obrovskou schopnost absorbovat oxid uhličitý z atmosféry fotosyntézou. Právě fotosyntéza zelených rostlin, při které se působením slunečního záření tvoří z "jednoduchého" oxidu uhličitého a vody složité organické látky, je hlavním přirozeným procesem spotřebovávajícím oxid uhličitý z atmosféry. Dalším takovým procesem je jeho absorpce v oceánech, kde je poté zabudováván do vápenatých schránek živočichů (například korálů).

Čtěte také: CIM Ministerstvo Emise: Vysvětlení

Existují návrhy projektů, které berou uvedené skutečnosti vážně v úvahu a navrhují například systém, ve kterém cílené probublávání speciálních nádrží spalinami (tzn. oxidem uhličitým) podporuje intenzivní růst řas (tím je odstraňován oxid uhličitý), ze kterých by byla následně vyráběna bionafta. Spalování paliv biologického původu, zejména biomasy a bionafty, by potom z hlediska emisí oxidu uhličitého bylo vyváženo tím, že k jejich vzniku by byl nejprve oxid uhličitý z atmosféry spotřebován a fotosyntézou přeměněn na spalovanou biomasu, což v podstatě kopíruje uzavřený přírodní cyklus.

Od roku 2014 mapuje výskyt oxidu uhličitého družice NASA. Situace je natolik závažná, že musí dojít k řadě opatření. V Madridu se konala 2. - 13. prosince Konference OSN o změnách klimatu (COP25), jejímž tématem byly způsoby uplatňování pařížské klimatické dohody z roku 2015 a obecně boj proti globálnímu oteplování. Součástí dokumentu pařížské dohody jsou závazky jednotlivých zemí omezit emise skleníkových plynů, které mají státy od roku 2015 každých pět let aktualizovat. Madridská klimatická konference tak zahájila klíčové období trvající do konce roku 2020, během kterého musí zhruba 200 signatářů dohody představit nové národní klimatické cíle.

Globální emise CO2 a cíle snižování

Celosvětově vypouštíme ročně 40 gigatun CO2 a dalších skleníkových plynů, a to jako jednotlivci i jako výrobci. Emise oxidu uhličitého a dalších skleníkových plynů jsou hlavní hnací silou změny klimatu a představují jednu z nejvýznamnějších světových výzev. Globální teploty v posledních desetiletích rychle rostou.

Podle zprávy IPCC má měnící se klima širokou škálu důsledků: ekologických, fyzikálních a zdravotních, včetně extrémních povětrnostních jevů (jako jsou povodně, sucha, bouře a vlny veder), zvyšování hladiny moří, změny v růstu plodin a narušení vodních systémů.

Změny klimatu, které pozorujeme v posledních desetiletích, jsou z velké části důsledkem nerovnováhy v přirozeném složení zemské atmosféry. Skleníkové plyny, které dnes přispívají k mnoha problémům, jsou v ovzduší přítomny již velmi dlouho. Vznikají přirozenými procesy - zejména metan (CH4) a oxid uhličitý (CO2) - a jsou potřebné pro udržení života na Zemi (např. CO2 se podílí na fotosyntéze, takže je nezbytný pro fungování rostlin). CH4 i CO2 ovlivňují průměrnou teplotu vzduchu na Zemi.

Odborníci OSN upozorňují: "Koncentrace skleníkových plynů je nejvyšší za poslední dva miliony let a emise stále rostou. V důsledku toho je Země nyní o 1,1 stupně Celsia teplejší než na konci 19. století. Poslední desetiletí (2011-2020) bylo nejteplejší v historii.

Mezi důsledky klimatických změn dnes patří mimo jiné intenzivní sucha, nedostatek vody, silné požáry, stoupající hladina moří, záplavy, tání polárního ledu, katastrofální bouře a klesající biologická rozmanitost.

Zvláštní zpráva IPCC o změně klimatu a půdě říká: "Degradace půdy negativně ovlivňuje živobytí lidí a vyskytuje se na čtvrtině nezaledněné plochy Země. Většina z 1,3 až 3,2 miliardy postižených lidí žije v rozvojových zemích v chudobě".

Výše popsané změny nelze zastavit bez snížení emisí CO2. Chceme-li toho dosáhnout, musíme se zaměřit na dekarbonizaci našich energetických systémů (elektřina, teplo, doprava a průmyslové činnosti) a snížit emise z výroby potravin a zemědělství (což zahrnuje i zemědělství a změny ve využívání půdy, protože zemědělství dominuje globálnímu využívání půdy). Tento problém je nesmírně naléhavý a není času nazbyt.

K zastavení změny klimatu je zapotřebí komplexní přístup a spolupráce všech zúčastněných stran. Vzhledem k širokému záběru svých aktivit a jejich globálnímu charakteru hrají korporátní společnosti důležitou roli v procesu zachování naší planety pro budoucí generace. Je naší povinností aktivně se podílet na procesu snižování emisí uhlíku a dalších skleníkových plynů.

Emise CO2 podle zemí

Celosvětové emise CO2 z fosilních paliv činily v roce 2022 38 521 997 860 tun. Emise CO2 vzrostly oproti předchozímu roku o 1,15%, což představuje nárůst o 439 834 090 tun oproti roku 2021, kdy emise CO2 činily 38 082 163 770 tun. Emise CO2 na obyvatele celosvětově odpovídají 4,8 tuny na osobu (na základě světové populace 8 021 407 192 v roce 2022), což je nárůst o 0,01 oproti hodnotě 4,79 tuny CO2 na osobu zaznamenané v roce 2021; to představuje změnu emisí CO2 na obyvatele o 0,3%.

Následující tabulka uvádí emise CO2 podle zemí v roce 2022:

Trendy ve světových emisích CO2

Celosvětové emise CO2 z fosilních paliv podle roku:

Budoucnost emisí CO2

Emise oxidu uhličitého z fosilních paliv a výroby cementu měla podle prognóz z konce roku 2025 v loňském roce stoupnout o 1,1 % a dosáhnout rekordních 38,1 miliard tun oxidu uhličitého. Ve hře je ale možnost, že celkové množství emisí oxidu uhličitého už o něco málo kleslo. O tom se kromě jiného rozhodovalo na frontě, kde běží boj o odlesňování a hospodaření se zemědělskou půdou. Většina odborníků se ale zdráhá pokles emisí oxidu uhličitého připustit a dál počítají s jejich kulminací až někdy kolem roku 2030. Jedním dechem dodávají, že za deset let od slavné konference v Paříži, jejíž účastníci se shodli, že se na Zemi neoteplí o víc než o 1,5 °C, se roční emise oxidu uhličitého zvedly o desetinu.

Někteří odborníci proto věří, že nás spasí zalesňování a změna hospodaření v zemědělství. Je ale otázka, na co zemědělství „přestavovat“. Na to, aby polykalo co nejvíce skleníkových plynů? Nebo na to, aby nás v nezadržitelně se ohřívajícím světě ještě uživilo? Naše plodiny jsou primadony šlechtěné tisíciletí na klima, které při svých výkyvech generovalo spíše malé doby ledové. Na teplejší, sušší klima se vším, co k tomu patří, jsou háklivé. Výčet civilizací, které se zhroutily v důsledku sucha a neúrody, je nepříjemně dlouhý. Vyšlechtění odrůd odolných k těmto negativním vlivům se nestihne za tři nebo pět let.

Emise CO2 v České republice

Česká republika patří (jak je patrné z Dashboardu D2, Grafu G1) v přepočtu na osobu mezi větší producenty skleníkových plynů. V roce 2023 činila tato hodnota 7,92 tun CO2ekv. na osobu ročně. To je 1,7x více než světový průměr a 1,4x více než průměr EU.

Celkové emise oxidu uhličitého v Praze mezi lety 2010 a 2024 klesly o zhruba 30 procent. Podíl na poklesu má především snížení emisí z energetiky a stacionárních zdrojů, méně se daří snižovat emise z dopravy, které v posledních letech naopak mírně rostly. Podle monitorovací zprávy o plnění klimatického plánu celkové emise oxidu uhličitého mezi lety 2010 a 2024 klesly z 8,85 na 6,22 milionu tun, tedy o 29,7 procent. Na celkovém poklesu emisí se nejvíce podílelo snížení emisí z energetiky a stacionárních zdrojů, tedy například z výroby tepla a elektřiny či spalování paliv v budovách. Naopak emise z dopravy se daří snižovat jen omezeně a v posledních letech dokonce mírně rostou, zejména v soukromé automobilové dopravě. V roce 2024 činil nárůst emisí v soukromé dopravě 0,4 procenta ve srovnání s rokem 2010.

tags: #emise #oxidu #uhliciteho #opkami

Oblíbené příspěvky:

• Lampióny štěstí a ekologie
• Evropská omezení obnovitelné energie
• Aktivity ZŠ Lukavice
• Energetika a životní prostředí
• Znečištění lesů