Emise Oxidu Uhličitého: Zdroje, Dopady a Řešení

Oxid uhličitý je bezbarvý plyn bez zápachu, běžnou součástí zemské atmosféry. Při nadýchání ve větším množství působí štiplavě na sliznicích a vytváří kyselou chuť. To je způsobeno jeho rozpouštěním na vlhkých sliznicích a ve slinách za vzniku slabého roztoku kyseliny uhličité. Je konečným stupněm oxidace uhlíku (organických látek) a výsledkem hoření za dostatečného přístupu kyslíku.

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. 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.

Do koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře zásadním způsobem promlouvá člověk, konkrétně spalování fosilních uhlíkatých paliv, které představuje velmi významný zdroj emisí. Ostatní antropogenní emise ve srovnání se spalováním zaslouží označení jako málo důležité. Oxid uhličitý je emitován všude tam, kde dochází ke spalovacím procesům uhlíkatých fosilních paliv - zemního plynu, ropných produktů, uhlí, koksu.

Čtěte také: Aktuální studie o emisích CO2

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.

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. Oxid uhličitý v atmosféře absorbuje infračervené záření zemského povrchu, které by jinak uniklo do vesmírného prostoru, a přispívá tak ke vzniku tzv. skleníkového efektu a následně ke globálnímu oteplování planety.

Někdy je oxid uhličitý označován jako jediná příčina vzniku skleníkového efektu, to však není přesné, protože k jeho vzniku přispívají i jiné látky. Oxid uhličitý však ve vzniku skleníkového efektu hraje hlavní roli. Oxid uhličitý není toxický v pravém slova smyslu ale je nedýchatelný.

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).

Čtěte také: Statistiky emisí CO2

K odhadu produkce oxidu uhličitého spalováním lze použít jednoduchý bilanční výpočet ze známého spotřebovaného množství paliva. Jako krajní možnost můžeme zvolit palivo zemní plyn (methan, nejmenší poměr C:H) a koks (prakticky čistý uhlík). Z bilančního výpočtu plyne, že úplným spálením 1 kg methanu (přibližně 2 m3 za tlaku 101,325 kPa a teploty 20°C), resp. 1 kg koksu vznikne 2,74 kg, resp. 3,66 kg oxidu uhličitého.

Zejména případ koksu je velice důležitý, protože se jedná o maximální množství oxidu uhličitého, které může z jakéhokoli uhlíkatého paliva vzniknout. Jiné složení paliva (např. uhlovodíky), obsah popelovin a dalších příměsí tento poměr jen snižují. Pro bezpečně nadhodnocený odhad produkce oxidu uhličitého proto postačuje vynásobit hmotnost spotřebovaného paliva 3,66.

Tam, kde je surovinou vápenec, může jako vodítko posloužit příklad: z 1 kg čistého vápence (CaCO3) vznikne například pražením či jinou reakcí přibližně 0,44 kg oxidu uhličitého (v případě teoretického 100% výtěžku).

Proudký 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.

Čtěte také: Dopad dopravy na emise CO2

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.

V Madridu se konala 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.

Většina antropogenních emisí CO2 pochází ze spalování fosilních paliv (ropy, uhlí a zemního plynu) a z průmyslových procesů. Rostoucí koncentrace CO2 jsou z hlediska zesilování skleníkového efektu nejdůležitějším faktorem - způsobují zhruba dvě třetiny radiačního působení.

Data o emisích skleníkových plynů z odlesňování a změn ve využití půdy je mnohem komplikovanější získat - plochy vytěženého lesa lze sice snadno zjistit díky satelitnímu měření, ale pro výpočet hmoty biomasy nebo množství uvolněného uhlíku z půdy je nutné používat modely.

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.

Evropa emise oxidu uhličitého z fosilních paliv a výroby cementu o něco snižuje od 90. let a Severní Amerika jí v tom sekunduje zhruba od roku 2010. Závratný je ale nárůst emisí ze stejných zdrojů v Asii, především zásluhou Číny a Indie. Čína má na svědomí třetinu světových emisí. Hlavní zásluhu na tom mají čínské uhelné elektrárny, které ročně spolknou 2,3 miliardy tun uhlí.

Odborníci připouštějí, že až budou kulminovat emise oxidu uhličitého v Číně, dojde k jejich kulminaci i v globálním měřítku. Takový je vliv Číny na bilanci skleníkových plynů. Je docela reálné, že k tomu již došlo. A to dokonce už v roce 2024.

Kulminace či dokonce pokles emisí oxidu uhličitého samozřejmě neznamená, že se stabilizuje hladina oxidu uhličitého v zemské atmosféře. Ta i nadále poroste, i když ne takovým tempem. Dohoda z Paříže počítá s nulovou bilancí emisí do půlky 21. století. To se zcela jistě nepodaří.

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?

Globální kapacita zařízení na zachycování emisí CO2 by mohla do roku 2030 dosáhnout 279 mil. tun/rok. To je více než 6násobek stávající kapacity těchto zařízení, která činí 43 mil. tun/rok. Podle BNEF je dnes je většina zařízení pro zachycování emisí CO2 využívána v oblasti zpracování zemního plynu. V roce 2030 by měla být zhruba polovina těchto zařízení využívána při výrobě elektřiny a pro výrobu nízkouhlíkového vodíku a čpavku.

Do roku 2030 by se měl změnit také způsob, jakým bude nakládáno se zachyceným oxidem uhličitým. Zatímco v dnešní době je zachycený oxid uhličitý využíván zejména při těžbě ropy, v roce 2030 by již většina zachyceného CO2 měla být ukládána do podzemních úložišť.

Česká republika v roce 2023 vypustila do atmosféry 99 miliónů tun emisí skleníkových plynů. Poprvé od roku 1990 se tak celkové emise ČR dostaly pod hranici 100 miliónů tun ekvivalentu oxidu uhličitého. Oproti roku 2022 došlo k poklesu emisí o celých 15 %, což v absolutních číslech představuje snížení o 17,5 miliónů tun. Jedná se o největší pokles emisí od počátku 90. let 20. století.

V sektoru energetiky se emise meziročně snížily o sedm miliónů tun. Průmysl a stavebnictví k tomuto snížení přispělo třemi milióny tun a další dva milióny tun ušetřilo vytápění budov. Ještě v roce 2022 byl sektor využívání krajiny a lesnictví zdrojem 1,5 miliónů tun emisí, ale v roce 2023 již opět pohltil a ve formě uhlíku uložil 3,5 miliónu tun emisí.

Od roku 1990 se tak již emise snížily o 47 % a ČR je na dobré cestě k dosažení cíle snížení emisí o nejméně 55 % do roku 2030, který je v souladu s evropskými cíli zelené transformace. Na modernizaci ekonomiky a zejména energetiky může Česko do roku 2030 čerpat až 1,2 bilionů korun z evropských zdrojů.

Lidmi způsobené emise skleníkových plynů zesilují v atmosféře skleníkový efekt, což vede k oteplování planety. Hlavním antropogenním skleníkovým plynem je oxid uhličitý (CO2), který k oteplování přispívá přibližně ze 70 %. Dalším významným skleníkovým plynem je metan (CH4), který do atmosféry uniká hlavně při těžbě fosilních paliv a chovu dobytka.

V roce 2022 celý svět vypustil do atmosféry 57,4 miliard tun CO2eq. Tato jednotka přepočítává množství různých skleníkových plynů na množství CO2, které by mělo stejný příspěvek ke skleníkovému jevu. Vzhledem k různému poločasu života jednotlivých plynů v atmosféře se tento příspěvek uvažuje za určitou standardizovanou dobu, zpravidla uvažujeme horizont 100 let a používáme tzv. GWP (Global Warming Potentital) koeficienty.

V roce 2022 Česko vypustilo 118,5 milionů tun CO2eq, přepočteno na obyvatele jde o 10,9 tuny CO2eq na osobu. Světový průměr v roce 2022 byl 7,2 tun CO2eq na osobu.

Například v Česku je výroba elektřiny a tepla zodpovědná za 33 % emisí skleníkových plynů, oproti tomu průmysl přispívá 28 %, doprava 16 % a zemědělství přibližně 8 %. Mnohé přírodní jevy také uvolňují skleníkové plyny. Například dýcháním člověk vyprodukuje přibližně 300 kg CO2 za rok, podobně oxid uhličitý vydechují také jiné organismy.

Pro zastavení klimatické změny je tedy nutné přestat vypouštět skleníkové plyny a dosáhnout takzvané klimatické neutrality. Množství emisí, které lze ještě vypustit, abychom nepřekročili určitou teplotní hranici, se označuje jako uhlíkový rozpočet. Výraz „net-zero“ můžeme přeložit jako „čistá nula“ a je tím myšleno, že daný stát či firma je klimaticky neutrální, tedy odstraňuje z atmosféry stejné množství skleníkových plynů jako do atmosféry vypouští.

Emisní intenzita ekonomiky označuje množství skleníkových plynů vyprodukovaných na jednotku HDP a zpravidla se uvádí v gramech CO2eq na jeden dolar. Hospodářsky rozvinutější země mají zpravidla méně emisně náročné ekonomiky, neboť služby tvoří větší podíl jejich hospodářství. Oproti tomu v rozvojových zemích tvoří větší podíl hospodářství emisně náročné sektory: zemědělství, průmysl a stavebnictví.

Emisní faktor elektřiny

Jednotkovým emisím oxidu uhličitého z různých zdrojů se říká emisní faktor. Uvádí množství uhlíku, respektive oxidu uhličitého připadající na jednotku energie ve spalovaném palivu. Udává se v jednotkách t CO2/MWh. V České republice je oficiální emisní faktor elektřiny asi 0,43 tCO2/MWh.

Znamená to, že v průměru se při výrobě 1 megawatthodiny elektřiny v ČR se uvolní 0,43 tuny CO2, aneb 430 kg CO2. Emisní faktor je po přepočtu 430 g CO2/kWh, či 0,43 kg/kWh, při výrobě 1 kWh elektřiny se uvolní 430 gramů oxidu uhličitého.

Čísla pro různé typy elektráren nabízí materiál Emisní faktory Paktu starostů a primátorů pro členské státy EU , který vydala Evropská komise. Emisní faktor uhelné elektrárny je asi 0,36 t CO2 ekv./MWh. Pro hlavní obnovitelné zdroje, tedy větrnou elektrárnu, fotovoltaickou i vodní elektrárnu se uvádí nula. Obnovitelné zdroje se tudíž podle tohoto dokumentu považují za tzv. bezuhlíkové. Jaderná energetika zde uvedena není.

Abychom získali reálná měrná čísla z výroby elektřiny, je třeba uvažovat celkové emise všech skleníkových plynů během celé životnosti elektrárny. Musí se započítat např. stavbu/výrobu zařízení, jeho likvidace a případná doprava paliva.

Mezivládní panel pro změnu klimatu (IPCC) sjednotil hodnoty ekvivalentu oxidu uhličitého (CO2 ekv.) na jednotku energie u nejrozšířenějších typů elektráren. Kromě CO2 se uvažuje i vliv dalších skleníkových plynů, hlavně metanu. Zdaleka nejhorším producentem emisí je uhelná elektrárna, následuje elektrárna na zemní plyn. Nízkouhlíkové zdroje jsou solární, větrné a jaderné elektrárny.

Protože většina emisí z větru, slunce a jaderných zdrojů není z vlastního provozu, jsou-li provozovány déle a během své životnosti vygenerují více elektřiny, budou mít emise na jednotku energie nižší. U všech technologií je třeba počítat s pokrokem v účinnosti, a tedy i s možným snížením jednotkových emisí CO2 ekv.

Z hodnocení měrných emisí skleníkových plynů i z dalších dopadů (např. vliv těžby a distribuce paliv na krajinu, místní znečištění ovzduší, znečištění vody) vychází, že obnovitelné zdroje elektřiny jsou lepší než neobnovitelné, tedy např. elektřina z uhlí, zemního plynu nebo popř.

Dnes je snadné si vybrat ve své domácnosti (i ve firmě, úřadě) dodavatele elektřiny, která bude pocházet výhradně z obnovitelných zdrojů. Cena za tuto elektřinu je skoro stejná jako ta tzv. fosilní. Pokud máte možnost, můžete si nainstalovat solární fotovoltaické kolektory a stát se výrobci elektřiny. Ceny panelů jsou rekordně nízké.

tags: #emise #oxidu #uhliciteho #zdroje

Oblíbené příspěvky:

• EVVO v České republice
• Ekologická vize Jana Pokorného
• Ekologické praní s TAED
• Co je úprava model v přírodě?
• Výsuvné odpadkové koše Franke - Průvodce