Emise skleníkových plynů: Co to je a proč na tom záleží

Globální oteplování přímo souvisí se zvyšujícími se emisemi skleníkových plynů, které brání vyzařování tepla ze země zpět do atmosféry a způsobují ohřívání zemského povrchu. Skleníkové plyny (anglicky greenhouse gases, GHG) jsou plyny, které přispívají k efektu skleníku, což je jev, při kterém se teplo ze Slunce zadržuje v atmosféře Země. Tento proces je zásadní pro udržení teploty na naší planetě, avšak nadměrné emise těchto plynů vedou k globálnímu oteplování a změně klimatu.

Co jsou skleníkové plyny?

Mezi nejvýznamnější skleníkové plyny patří vodní pára, oxid uhličitý (CO2), methan (CH4) a oxid dusný (N2O). Skleníkových plynů je řada, nejvýznamnější z nich je oxid uhličitý, tedy CO2. Jednotlivé skleníkové plyny se přepočítávají na tzv. CO2eq (CO2 ekvivalent), tedy na množství oxidu uhličitého, které by mělo stejný příspěvek ke skleníkovému jevu atmosféry jako množství těchto ostatních vypuštěných plynů.

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. Účinnost skleníkových plynů ve smyslu globálního oteplování se hodnotí ukazatelem GWP (Global Warming Potential). GWP je poměr tepla zachyceného jednotkou hmoty plynu ve srovnání s jednotkou hmoty CO2 během daného období (typicky 100 let) - jeho hodnota určuje, kolikanásobně daný plyn přispívá ke skleníkovému efektu více než oxid uhličitý.

Mezi hlavní skleníkové plyny patří:

• Oxid uhličitý (CO₂): Tento plyn je přirozeně produkován živočichy při dýchání a rozkladem organických materiálů. Spalování fosilních paliv, jako je uhlí, ropa a zemní plyn, však přispívá k jeho významnému nárůstu v atmosféře. Na přibližně 70 % světových emisí skleníkových plynů se podílí oxid uhličitý.
• Metan (CH₄): Bezbarvý plyn, jehož emise vznikají při těžbě a přepravě uhlí, zemního plynu a ropy, ale také během chovu hospodářských zvířat a rozkladu organického odpadu na skládkách.
• Oxid dusný (N₂O): Tento plyn vzniká převážně díky mikrobiálním procesům v půdě, používání dusíkatých hnojiv a spalování biomasy. Oxid dusný je jako skleníkový plyn téměř 300x účinnější než oxid uhličitý, proto se pozornost výzkumu v této oblasti v poslední době zaměřuje především na procesy, kde je N2O produkován.
• Fluorované plyny (F-plyny): Tyto umělé plyny, které zahrnují fluorované uhlovodíky (HFC), perfluorované uhlovodíky (PFC), hexafluorid síry (SF₆) a trifluorid dusíku (NF₃), mají velmi vysoký potenciál globálního oteplování.

Zdroje emisí skleníkových plynů

Skleníkové plyny se vyskytují v atmosféře Země a přispívají k tzv. skleníkovému efektu. Jsou produkovány nejen přirozenými procesy v přírodě, ale i činnostmi člověka. Sledováním těchto tzv. antropogenních emisí skleníkových plynů se zabývá inventarizace emisí a propadů skleníkových plynů.

Čtěte také: Analýza emisí skleníkových plynů

Jednotlivá hospodářská odvětví přispívají ke klimatické změně v různé míře. 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 %. Podíl jednotlivých sektorů na emisích se liší jak v čase, tak napříč zeměmi.

Mnohé přírodní jevy také uvolňují skleníkové plyny. Například dýcháním člověk vyprodukuje přibližně 300 kg CO2 za rok, podobně oxid uhličitý vydechují také jiné organismy. Dýchání však nepřispívá ke klimatické změně, neboť se jedná o uzavřený cyklus uhlíku: veškerý vydechovaný uhlík byl dříve pohlcen z atmosféry při fotosyntéze rostlin.

Dopady emisí skleníkových plynů

Skleníkové plyny přispívají k oteplování planety, což má za následek změny ve srážkách, zvyšování průměrných teplot a extrémní klimatické jevy, jako jsou vlny veder, povodně a sucha. Klimatická změna závisí na celkovém množství skleníkových plynů v atmosféře, při srovnávání jednotlivých zemí je však také vhodné vyjádření na obyvatele.

Globální oteplení je přibližně přímo úměrné celkovému množství emisí skleníkových plynů, které vypouštíme do atmosféry. Pro zastavení klimatické změny je tedy nutné přestat vypouštět skleníkové plyny a dosáhnout takzvané klimatické neutrality. Roli však nehraje pouze to, kdy skutečně snížíme množství vypouštěných plynů na nulu, ale také trajektorie, podle které toto snížení bude probíhat.

Snižování emisí skleníkových plynů

Pro zastavení klimatické změny je nutné přestat vypouštět skleníkové plyny, neboli dosáhnout tzv. net-zero či klimatické neutrality. 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. Tato situace je také označována jako klimatická neutralita nebo uhlíková neutralita s tím, že druhý z pojmů se většinou týká pouze oxidu uhličitého, nikoli všech skleníkových plynů.

Čtěte také: Dopad dopravy na klima

Největších emisních úspor může Česko dosáhnout proměnou svého energetického mixu. 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.

V roce 2023 Česká republika 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.

Emise za zařízení zahrnutá do systému emisního obchodování (EU ETS) se meziročně snížily o více než 10 miliónů tun a celkově o 43 % oproti roku 2005. 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.

Evropská unie si stanovila právně závazné cíle pro snižování emisí skleníkových plynů, včetně snížení emisí o 55 % do roku 2030 ve srovnání s rokem 1990 a dosažení nulových čistých emisí do roku 2050.

Emise z čistíren odpadních vod

Čistírny odpadních vod jsme zvyklí hodnotit především z hlediska vypouštění vyčištěných odpadních vod, tedy emisí znečišťujících látek do vodního prostředí, a sledována a bilancována je i produkce kalů. Emise plynných látek jsou uvažovány hlavně v souvislosti s kalovým hospodářstvím, ale plyny jsou produkovány také přímo v odpadních vodách a ve všech biologických procesech, které v systémech čištění odpadních vod probíhají.

Čtěte také: Český zákon o emisích

Odpadní vody jsou celosvětově pátý největší antropogenní zdroj emisí CH4 a šestý největší přispěvatel v produkci emisí N2O. V roce 2000 byl podíl emisí CH4 z odpadních vod 9 % celkových emisí methanu a podíl emisí N2O 3 % celosvětových emisí oxidu dusného. Indie, Čína, Spojené státy a Indonésie společně produkují 49 % emisí methanu z odpadních vod a 50 % emisí N2O z komunálních odpadních vod.

Z hlediska ochrany ovzduší je zřejmé, že podíl plynných emisí z ČOV bude nutno dále sledovat.

Emise z ČOV vznikají:

1. emise vznikající při biologickém čištění odpadních vod - oxidace organických látek, nitrifikace, denitrifikace, fermentace (CO2, CH4 a N2O)
2. emise spojené s energetickými nároky ČOV - aerace, míchání, čerpání apod.

Dále se budeme zabývat hlavně emisemi vznikajícími při vlastním biologickém čištění odpadních vod, což jsou tzv. přímé emise.

Oxid uhličitý vzniká při anaerobních i aerobních podmínkách. Během procesů čištění odpadních vod je znečištění (charakterizované jako BSK) buď inkorporováno do biomasy, nebo přeměněno na energii pro biosyntézu bakterií spojenou s produkcí CO2 (popř. dalších produktů). Část biomasy je dále přeměněna na CO2 a CH4 přes endogenní respiraci.

Při aerobních procesech je CO2 produkován při degradaci organických látek do jisté míry i při primárním čištění. Produkce oxidu uhličitého při čištění tedy závisí především na množství a koncentraci čištěné odpadní vody. Některé zdroje uvádějí, že oxid uhličitý vznikající přímo při čištění odpadních vod je biogenní, tzn., je součástí přirozeného uhlíkového cyklu a potravního řetězce a nepočítá se tedy jako skleníkový plyn (IPPC).

Soustředění biologických procesů degradace odpadů od jednotlivých subjektů připojených na kanalizaci v ČOV ovšem zavazuje ke kontrole všech emisí, tj.

Téměř vždy při denitrifikaci vzniká také N2O. Při nitrifikaci dochází k aerobní oxidaci amoniaku na dusičnan přes dusitan. Provozním parametrem, který má pravděpodobně kritický vliv na produkci a emise oxidu dusného, je koncentrace rozpuštěného kyslíku.

Methan produkují methanogenní Archaea při fermentaci komplexních organických látek za anaerobních nebo i jen anoxických podmínek. Methan tedy vzniká v ČOV především v místech, kde je vysoká koncentrace organického uhlíku (CHSK, BSK) a nízká koncentrace kyslíku.

Značný podíl methanu již do ČOV vstupuje kanalizačním systémem, jelikož rozpuštěný methan se vyskytuje v každé surové odpadní vodě. Na rozdíl od přirozených sladkovodních, mořských nebo půdních prostředí jsou emise plynů z čistíren odpadních vod výrazně zvýšeny v důsledku intenzivní aerace, tj. stripovány z média přiváděným vzduchem. Oxid dusný je relativně dobře rozpustný ve vodě, pokud se aktivně nestripuje, může se akumulovat v poměrně velkém množství v kapalné fázi. Významná množství methanu mohou unikat i při aerobních procesech čištění odpadní vody.

Emise skleníkových plynů v globálním kontextu

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.

V porovnání s celosvětovými emisemi se mohou zdát emise Česka zanedbatelné - v roce 2022 Česká republika vypustila 118,5 milionu tun CO2eq (při zahrnutí sektoru využití půdy a lesnictví 121,8 mil. tun CO2eq). 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.

Trendy ve vývoji emisí v ČR

Celkové emise skleníkových plynů včetně zahrnutí jejich propadů ze sektoru Využívání území, změny ve využívání území a lesnictví (LULUCF), vyjádřené v ekvivalentních hodnotách oxidu uhličitého (CO2 ekv.), poklesly v ČR z hodnoty 192 mil. tun v roce 1990 na 137 mil. tun v roce 2019. Samotné emise (bez LULUCF) poklesly z hodnoty 199 mil. tun na 123 mil. tun, vůči referenčnímu roku 1990 došlo k poklesu o 38 %. Přitom závazek České republiky v druhém kontrolním období Kyotského protokolu, které končí v roce 2020, je snížení emisí o 20 % vůči roku 1990.

Podíl emisí CO2 na celkových emisích skleníkových plynů v CO2 ekvivalentu (bez LULUCF) byl v roce 2019 82 %, podíl emisí CH4 10 % a podíl emisí N2O 5 %.

Emise CO2 pocházejí zejména ze spalování fosilních paliv. Z ostatních procesů přispívá zejména odsiřování, rozklad uhličitanů při výrobě vápna, cementu a skla, metalurgická a chemická výroba. K emisím a propadům (pohlcení CO2) dochází v sektoru LULUCF.

V období 1990-2019 došlo k poklesu emisí CO2 o 28 % a podílel se na něm zejména pokles v odvětvích Energetiky - ve výrobě elektrické energie a tepla pro výrobní závody a služby, domácnosti a další. Pokles emisí při spalování ve výrobních podnicích na začátku 90. let je dán útlumem a restrukturalizací některých průmyslových odvětví, ke konci období byl pokles emisí způsoben úsporami a zaváděním nových technologií.

Antropogenní emise CH4 v ČR pocházejí zejména z těžby, úpravy a distribuce paliv; tento typ emisí je označován jako fugitivní (emise volně unikající do ovzduší). Dalšími významnými zdroji emisí CH4 jsou chov zvířat, anaerobní rozklad bioodpadů při jejich ukládání na skládky a čištění odpadních vod. V období 1990-2019 došlo ke snížení emisí CH4 o 47 %.

Největší množství emisí oxidu dusného (N2O) pochází ze zemědělských aktivit, zejména z denitrifikace dusíku dodávaného do půdy ve formě umělých hnojiv nebo organického materiálu. Dalším významným zdrojem je výroba kyseliny dusičné a další chemický průmysl, v menší míře i doprava (automobily s katalyzátory). V období 1990-2019 došlo k poklesu emisí N2O o 40 %.

Emise fluorovaných plynů vzrostly od roku 1995 ze 103 kt na 3 823 kt CO2 ekv. v roce 2019. Nárůst emisí je způsoben jejich používáním jako náhrady za látky poškozující ozonovou vrstvu Země (CFC, HCFC - zejména jako chladiva), vyšším používáním moderních technologií (klimatizace) a výrobním zaměřením ČR (produkce automobilů a klimatizačních jednotek).

tags: #emise #skleníkových #plynů #do #ovzduší #co

Oblíbené příspěvky:

• Síla přírody
• Emise a nízké otáčky: řešení
• Článek: Analýza ovzduší
• Rizika znečištění ovzduší
• Složení a Použití Krtka