Nárůst Emisí CO2 do Ovzduší: Příčiny a Důsledky

Emise oxidu uhličitého (CO2) a celkově skleníkových plynů jsou dnes často skloňovaným termínem. Nárůst emisí vede k oteplování planety a dalším projevům změny klimatu, přičemž nejvíce, přibližně ze 70 procent, k němu ze skleníkových plynů přispívá oxid uhličitý.

Globální Nárůst Koncentrace CO2

Koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře dosáhla rekordní hodnoty 420 ppm (počet částic v milionu), což představuje meziroční nárůst o 2,3 ppm a současně nárůst o 151 % ve srovnání s předindustriální érou. Informovala o tom Světová meteorologická organizace (WMO), podle které je tak nyní planeta Země nastavena na růst teploty po mnoho dalších let.

Podle WMO je pokračující růst koncentrace skleníkových plynů v atmosféře následkem velkých požárů vegetace v loňském roce, pravděpodobného snížení schopnosti lesů absorbovat emise CO2 a pokračujících vysokých emisí CO2 spojených se spalováním fosilních paliv.

Oxid uhličitý se podle WMO nahromaďuje v atmosféře nejrychlejším tempem za existenci lidstva, když pouze za posledních 20 let vzrostla jeho koncentrace o 11,4 % (42,9 ppm). Růst koncentrace CO2 v atmosféře byl loni vyšší než v roce 2022, avšak nižší než před třemi lety. Roční růst hodnoty o 2,3 ppm představuje současně dvanáctý rok v řadě s růstem minimálně o 2 ppm.

"Další rok, další rekord. Mělo by to probudit ty, kteří činí klíčová rozhodnutí. Očividně nejsme na cestě ke splnění cílů z Pařížské dohody směřujících k omezení globálního oteplování pod 2 °C a současně snaze o maximální oteplení o 1,5 °C ve srovnání s předindustriální érou. To nejsou pouze statistiky. Každá částice v milionu a každý zlomek růstu teploty má reálný dopad na naše životy a naši planetu," uvedla generální tajemnice WMO Celeste Sauloová.

Čtěte také: Klimatické změny

Lesní Požáry a Emise CO2

Podle nové studie vzrostly celosvětové emise oxidu uhličitého (CO2) z lesních požárů za uplynulých dvacet dva let o 60 %. Lesní požáry patří neodmyslitelně k naší planetě. Při nich však do atmosféry uniká oxid uhličitý, který se během života stromů uložil v jejich těle.

V případě lesů v Eurasii a Severní Americe se emise z požárů mezi lety 2001 a 2023 dokonce téměř ztrojnásobily. Studie University of East Anglia (UEA), publikovaná v časopise Science, uvádí, že je to právě přírůstek emisí z požárů v lesích mimo tropický pás, co je za nárůst celosvětových emisí zodpovědné. Požáry v těchto oblastech přidaly do ovzduší navíc půl miliardu tun CO2 ročně.

Za ničivějšími požáry a zvýšenými emisemi stojí častější počasí příznivé pro požáry, vlny veder a sucha, ale také se vyšší produkce biomasy. Oba tyto trendy podporuje rychlé oteplování v severních zeměpisných šířkách, které probíhá dvakrát rychleji, než je celosvětový průměr. Během historické sezóny požárů v roce 2023 bylo požáry v kanadském boreálním lese vytvořeno devětkrát více oxidu uhličitého než v posledních desetiletích.

Naproti tomu tropické oblasti vykázaly během stejného období pokles emisí. Podle předchozích studií se od roku 2001 plocha spálená všemi požáry (lesními i nelesními) globálně dokonce o čtvrtinu snížila. Lesní požáry v severních oblastech jsou silnější, uvolňují do atmosféry více uhlíku na jednotku plochy a také větší množství zdraví škodlivého kouře než požáry travnatých porostů.

"Pokles vypalování požárům náchylných savan a travnatých oblastí doposud maskoval nárůst rozsahu a závažnosti lesních požárů, které přitom mají obrovské důsledky pro společnost a životní prostředí," uvedl vedoucí studie Matthew Jones.

Čtěte také: Oteplování oceánu a emise CO2

Lesy přitom mají celosvětový význam při ukládání uhlíku a jejich růst pomáhá odstraňovat CO2 z atmosféry a tím snižovat míru globálního oteplování. S jejich schopností vázat v sobě uhlík se počítá i při plnění mezinárodních cílů v oblasti klimatu. Zavádí se programy zalesňování s cílem odstranit uhlík z atmosféry a kompenzovat lidské emise CO2 z odvětví, ve kterých se obtížně snižují, například letectví. Úspěch všech těchto programů ale závisí na trvalém uložení uhlíku v lesích. Což lesní požáry ohrožují, upozorňují vědci.

Příčiny a Důsledky

Příčiny lesních požárů v tropických oblastech do velké míry souvisejí s lidskou činností, především s kácením deštných pralesů a jejich přeměnou na zemědělsky využívané plochy. To je způsobené menší mírou odlesňování v oblasti vlhkých tropických lesů, a rovněž zvýšenou fragmentací krajiny, kde se suché tropické lesy střídají se zemědělsky využívanými oblastmi, což komplikuje šíření požárů. V posledních letech ale pozorujeme snížení těchto požárů.

V mimotropických oblastech pak hlavní příčinou nárůstu požárů je změna klimatu. Poměrně významně přibývá dnů s počasím vhodným pro šíření požárů. Jde především o častější výskyt sucha vedoucí k poklesu půdní vlhkosti, ale i vlhkosti ve vegetaci. Přispívá i spojení s vlnami veder a výrazně nadprůměrných teplot. Současně ale roste i množství dřevní hmoty sloužící jako palivo pro ohně.

Lesy se navíc po nejzávažnějších požárech zotavují poměrně obtížně. Nicméně lesní požáry mají závažnější dopady nejen na produkci uhlíku, ale i na obyvatele - kouř z nich totiž proniká do značných vzdáleností, až tisíce kilometrů od ohnisek, a přitom může významně snížit kvalitu ovzduší a prokazatelně vést ke zdravotním problémů obyvatel v zasažených oblastech.

Do budoucna je proto stále důležitější využívat získaných znalostí pro lepší předcházení vzniku lesních požárů, přičemž jako obzvlášť důležité se jeví monitoring množství potenciálního paliva pro tyto ohně. Tedy snažit se od řešení následků více přejít k řešení příčin samotného vzniku požárů.

Čtěte také: Jak správně ohlásit emise kotle?

Lidská Činnost a Emise CO2

Dnes už neexistují pochybnosti, že za oteplováním planety stojí lidská činnost, nejvíce spalování ropy, plynu a uhlí. Rostoucí množství skleníkových plynů v atmosféře znamená, že kvůli skleníkovému efektu rostou průměrné teploty, a to i moří a oceánů.

Celé lidstvo od roku 1751 vytvořilo odhadem 1,5 bilionu tun emisí CO2. Z toho přibližně čtvrtina (do roku 2017) jde na vrub Spojeným státům, což je zhruba dvakrát více, než má na svědomí Čína. Pro lepší srovnání je důležité podívat se na množství emisí CO2 přepočítané na hlavu. Podle dostupných dat vyprodukovala Česká republika v roce 2021 na hlavu 9,19 tuny emisí CO2.

Globálně je nyní nutné dosáhnout takzvané klimatické neutrality. To je stav, kdy totéž množství emisí, které do atmosféry vypustíme, z ní zase stáhneme.

Dopady Klimatické Změny

Vyšší teploty a častější sucha nepříznivě ovlivňují zdraví lesů a pěstování potravin, vzestup hladin oceánů ohrožuje města na pobřeží a kvůli tání horských ledovců chybí voda v povodích, která jsou jimi napájena. To jsou příklady dopadů klimatické změny. Velikost dopadů, s nimiž se budeme setkávat v následujících desetiletích, přímo závisí na tom, kolik skleníkových plynů do atmosféry ještě vypustíme.

Každý ekosystém má svůj „bod zlomu“, tedy moment, kdy začne být změna přírodních podmínek natolik významná, že už ji tento ekosystém není schopen dále zvládat a „zlomí se“ - podobně jako větev stromu při příliš velkém zatížení.

Emise Digitálních Technologií

Digitální technologie jsou v současnosti zodpovědné za 3,5 % všech emisí skleníkových plynů. S odhadovanou roční spotřebou 240-340 TWh (rok 2022) je globální spotřeba energie datových center srovnatelná s energetickými potřebami mnoha zemí.

Digitální technologie spotřebovávají více energie na jejich pouhé použití, než kolik jí bylo potřeba k výrobě. Společnosti navíc vyvíjejí technologické produkty s obchodním modelem tzv. plánovaného zastarávání. Než je produkt uveden na trh, společnosti už pracují na novém modelu s vylepšenými funkcemi, což zaručuje, že uživatelé budou v budoucnu hledat upgrady. To přispívá k rostoucímu množství produkovaného elektronického odpadu.

Většina sociálních médií vybízí k intensivním aktivitám, jako je sledování videí a chatování v reálném čase.

Snahy o Snížení Uhlíkové Stopy

Snahy o snižování vlastní uhlíkové stopy se v odborné hantýrce označují nesrozumitelným pojmem “offsetting”. Snahy o cílené ovlivnění klimatu ve snaze zpomalit a zastavit tempo růstu globálních teplot, spadají do tzv. Existují v principu dva možné “offsetové” způsoby, jak můžeme zmírnit budoucí rozsah změny klimatu. Za prvé máme možnost CO2 ve velkých objemech jímat a ukládat tam, kde nebude na obtíž, za druhé se můžeme pokusit o snížení celkového množství slunečního záření dopadajícího na zemský povrch.

Technologie, které se věnují takzvanému zachycování uhlíku a jeho ukládání (sekvestraci), ve zkratce CCS (carbon capture & storage), patří švýcarská firma Climeworks. Společnost investuje do několika pilotních projektů na přímé zachycování CO2 z atmosféry a jeho využívání v průmyslové výrobě i službách.

Abychom dokázali zamezit změně, která významným způsobem zvrátí podmínky příhodné života na Zemi , budeme potřebovat ne jedno, ale sérii různých efektivních a škálovatelných řešení a přístupů. Tedy takových technologických či jiných opatření, jež znatelným (a optimálně také dobře měřitelným) způsobem přispějí ke snížení koncentrace skleníkových plynů v atmosféře a jež bude možné šířit dále v prostoru a čase (tzv. škálovat).

Politika EU a Opatření

Hlavním cílem Zelené dohody pro Evropu je dosáhnout klimatické neutrality do roku 2050. Zároveň Evropská komise představila svůj plán na snížení emisí skleníkových plynů do roku 2030 na nejméně 50 % a na 55 % ve srovnání s úrovněmi z roku 1990.

Evropská komise přijme nový akční plán tzv. „Akční plán nulového znečištění pro oblast ovzduší, vody a půdy: Směrem k ambici nulového znečištění ovzduší, vody a půdy za účelem budování zdravější planety pro zdravější lidi“ (Zero pollution action plan: Towards a Zero Pollution Ambition for air, water and soil to build a Healthier Planet for Healthier People“). Tento plán má za cíl zajistit lepší prostředí pro všechny Evropany začleněním ambice nulového znečištění do procesu vytváření politik v rámci EU, poskytnout lepší prevenci a nápravu znečištění vzduchu, vody, půdy a spotřebních výrobků, posílit vazby mezi ochranou životního prostředí, udržitelným rozvojem a blahobytem člověka.

Přestože znečištění ovzduší a emise skleníkových plynů jsou řízeny ve dvou různých odvětvích a jsou regulovány různými směrnicemi, dohody a plány, stále se jedná o témata věnovaná problematice znečištění ovzduší. Určuje politiku životního prostředí a poskytuje legislativní rámec.

Využití Oxidu Uhličitého

Stlačený nebo tuhý oxid uhličitý je využíván v potravinářském průmyslu a jako chladivo zejména při přepravě mražených výrobků. Dále je využíván pro výrobu šumivých nápojů a sodové vody. Rovněž je využíván jako ochranná atmosféra.

Nehořlavost oxidu uhličitého je využívána v podobě hasicích přístrojů plněných kapalným oxidem uhličitým. Z důvodu své velmi nízké ceny se využívá i jako ochranná atmosféra pro svařování kovů, přestože sváry vytvořené v ochranné atmosféře vzácných plynů helia či argonu jsou prokazatelně kvalitnější.

Kapalný oxid uhličitý je dobré rozpouštědlo pro řadu organických látek a je využíván například k extrakci kofeinu z kávy. Začal rovněž přitahovat pozornost farmaceutického i chemického průmyslu jako méně toxická alternativa pro tradičně používaná rozpouštědla na bázi chlorovaných organických látek.

Suchý led (tuhý oxid uhličitý) je využíván v divadlech a při hudebních představeních ke tvorbě zvláštních efektů. Po vložení do vody suchý led sublimuje a vznikající směs oxidu uhličitého a kondenzované vodní páry vytváří efekt mlhy těžší než vzduch.

Zdroje Emisí Oxidu Uhličitého

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.

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. Zdrojem emisí je samozřejmě i spalování paliv biologického původu - biomasy, dřeva, bionafty a bioplynu. Podíl dopravy na tvorbě CO2 se odhaduje na 10 - 15 %.

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

Dopady Oxidu Uhličitého

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. Oxid uhličitý však ve vzniku skleníkového efektu hraje hlavní roli.

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.

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.

Měření a Odhad Produkce 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.

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.

Vývoj Koncentrace CO2 v Atmosféře

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. 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.

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.

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).

Návrhy Projektů a Opatření

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 pokrok v průmyslu a výrobě, technologiích a dopravě jsou úspěchy lidstva, které usnadňují život v dnešním světě. To vše ale zároveň má významný negativní dopad na znečištění ovzduší a změnu klimatu. Antropogenní aktivity jsou hlavními příčinami znečištění ovzduší a zvýšené koncentrace látek znečišťujících ovzduší, jako jsou PM částice, NOx, SO2, VOC, CO atd. a skleníkové plyny.

tags: #narust #emisi #co2 #do #ovzdusi #priciny

Oblíbené příspěvky:

• Omezení znečištění ovzduší
• Odvoz odpadu v ČR
• Ekologické dopady lidské činnosti
• Změkčení vody v domácnosti
• Přehled environmentálních předmětů na FSS MU