CHEMIE OVZDUŠÍ

Přednáška č. 12

Snímek 1.Ing. Marek Staf, Ph.D., Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší

Snímek 2.Ing. Marek Staf, Ph.D., Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší

Organizace studia� Přednášející: Ing. Marek Staf, Ph.D., tel.: 220 444 458

e-mail:

web:budova A, ústav 216, č. dveří 162

e-learning:

� Rozsah předmětu: zimní semestr

14 přednášek, 14 týdnů, 2 hodiny/týden

� Klasifikace: zkouška - ústní zkouška

� Poznámka: na předmět „Chemie ovzduší“ volně navazuje„Technologie ochrany ovzduší“ ⇒ prolínání obsahucca 10 %

Snímek 3.Ing. Marek Staf, Ph.D., Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší

Osnova přednášky 12Celosv ětový vývoj v oblasti ochrany ovzduší a významné mezinárodníúmluvy

� Milníky antropogenního znečištění v preindustriální a industriální éře

� Průmyslová revoluce a emise ze spalování uhlí

� Vývoj legislativy omezující znečišťování ovzduší ve Spojených státecha v Evropě

� Nejvýznamnější mezinárodní dohody vztahující se k ochraně ovzduší

� Vývoj mezinárodních snah o omezování emisí skleníkových plynů

� Základní protokoly zavazující signatáře snižovat emise skleníkovýchplynů - Kjótský protokol aj.

� Následný proces po Kjótském protokolu

Snímek 4.Ing. Marek Staf, Ph.D., Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší

Etapy znečištění ovzduší� Hlavní milníky antropogenního zne čišt ění (Zdroj: Encyclopedia of Life Support

Systems EOLSS)

− do 2. pol. 18. stol. Preindustriální období

- v domácnostech silné znečištění spalovánímolejů a dřeva v domácích topeništích (plicníanthrakóza + pneumokonióza)

- vnější ovzduší znečištěno spalováním zejm.dřeva ve městech a v důsledku těžbya zpracování kovů (Athény cca 200 tis. obyvatelv r. 430 př. n. l., Řím cca 1 mil. v r. 150 n. l., v r.535 n. l. císař Justinián vydává vyhlášky, kde jezmíněna důležitost dýchání čistého vzduchu)

− cca 1780 – 1950 Období znečištění převážně v důsledku spalováníhnědého a černého uhlí (emise SO2, PM atd.)

− 1950 – současnostNové zdroje emisí (přízemní O3, CFCs, VOCs aj.)

Snímek 5.Ing. Marek Staf, Ph.D., Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší

Etapy znečištění ovzduší� Preindustriální období – po čátky využití uhlí – po čátek znečišt ění

− První použití v Římské říši, rozvoj ve Velké Británii ve středověku;

− Konec 11. století Doklady o rozšířeném spalování uhlí, nejstaršíložiska na církevní půdě u řeky Tyne

− 11. – 13. stol. využívání uhlí pouze v kovárnách a vápenkách

− Edward I., „Longshanks“ tj. „Dlouhán“(1239 – 1307) – dekret o zákazuspalování uhlí v Londýně z důvoduzápachu a dýmu: dokumentovánpřípad jednoho trestu smrtiza nedodržení;

− Počátek 14. stol. odlesnění Anglierozšíření uhlípro vytápění

− Vláda Alžběty I. (1533 – 1603)uhlí ovládlo trh s palivem

Snímek 6.Ing. Marek Staf, Ph.D., Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší

Etapy znečištění ovzduší� Průmyslová revoluce – zhruba vymezeno obdobím 1750 – 1900

− Postupný přechod k industriální výrobě s počátkem v Anglii

− Mohutný nástup používání uhlí: zprvu vytápění, od r. 1709 zavedeníkoksu v metalurgii železa, postupné nahrazení vodního, větrnéhoa animálního pohonu zařízení parními stroji;

− James Watt (1736 – 1819):

1763 zahájení prací na zlepšení Newcomenovaparního stroje;

1769 patentování odděleného kondenzátoru páry =zvýšení účinnosti stroje

− 1775 – 1800 výroba cca 500 strojů

− 1800 vypršení patentu, poté rychlý rozvoj a přechodna vysokotlaké stroje ⇒ nasazení v dopravě;

− Prvotní využití parních strojů: textilky, hutě (např. cínové dolyv Cornwallu), následně mlýny obilí atd.

Snímek 7.Ing. Marek Staf, Ph.D., Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší

Etapy znečištění ovzduší� Průmyslová revoluce – zhruba vymezeno obdobím 1750 – 1900

James Watt (1736 – 1819)

Továrna z přelomu 18. a 19. století

Snímek 8.Ing. Marek Staf, Ph.D., Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší

Etapy znečištění ovzduší� Znečišt ění z dopravy – nízká ú činnost starých parních stroj ů

Spotřeba paliva na 1 HP výkonu (0,735 kW):A) Stephensonova "Rocket" 5,2 kg uhlíB) 30. léta ČSR 556.0 0,8 kg uhlíC) 60. léta elektrická (vč. účinnosti elektrárny) 0,4 - 0,7 kg uhlíD) 70. léta diesel-elektrická 0,17 kg nafty

Snímek 9.Ing. Marek Staf, Ph.D., Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší

Etapy znečištění ovzduší�Londýn – symbol znečištění ovzduší ve městech v pol. 20. stol.

�Tzv. velký smog v Londýně - prosinec 1952 až březen 1953

� bezprostřední usmrcení 4 000osob!!!

Snímek 10.Ing. Marek Staf, Ph.D., Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší

Etapy znečištění ovzduší� Úmrtí v důsledku znečištění ovzduší ve městech v r. 2004 (Zdroj: EEA)

Snímek 11.Ing. Marek Staf, Ph.D., Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší

Historie environmentální legislativy� Vývoj ochrany ovzduší v Evrop ě (Zdroj: Hanibal, J., Raab, P. Problematika kvality

ovzduší, Praha, 1979 a EEA)

− Poč. 19. stol. Německo a Rakousko uzákonily možnostvymáhat na firmě náhradu za poškození zdravía majetku v důsledku emisí;

− Poč. 20. stol. Itálie vydává zákon na ochranu ovzduší, určujeodstup vybraných výrobních technologiíod lidských sídel;

− 1956 Velká Británie vydává v důsledku uvedenéhovelkého smogu zákon o ochraně ovzduší před„černým kouřem“;

− 1970 a 1972 dvojice směrnic rady EHS o harmonizaci právníchpředpisů o emisích motorových vozidel;

− 1973 první akční program pro životní prostředípreferující předcházení znečištění před řešenímnásledků;

Snímek 12.Ing. Marek Staf, Ph.D., Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší

Historie environmentální legislativy� Vývoj ochrany ovzduší v Evrop ě (Zdroj: EEA)

− 1978 Směrnice Rady 78/176/EHS o odpadechz průmyslu oxidu titaničitého (od r. 2014nahrazena směrnicí o průmyslových emisích);

− 1987 Jednotný evropský akt, v němž do právníhosystému ES byla implementována hlavao ochraně životního prostředí;

− 1999 Směrnice Rady 1999/13/ES o omezováníemisí VOCs (od r. 2014 nahrazena směrnicío průmyslových emisích);

− 2001 Směrnice EP a Rady 2001/8/ES o omezeníemisí některých znečišťujících látekdo ovzduší z velkých spalovacích zařízení;

� Pozn. Výčet není zdaleka kompletní, uvedeny jen příklady.

Snímek 13.Ing. Marek Staf, Ph.D., Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší

Historie environmentální legislativy� Vývoj ochrany ovzduší v USA (Zdroj: CCPS: Safe Design and Operation of Process

Vents and Emission Control Systems, 2006, Wiley)

− Konec 19. stol. ve velkých městech dílčí regulace na lokálníúrovni;

− 1881 Chicago a Cincinnati přijaly místní zákono omezení znečištění kouřem a popílkemz továren, železnic a lodní dopravy;

− 1928 zahájení monitoringu znečištění ovzdušíve východních městech prostřednictvím USPublic Health Service;

− 1939 v důsledku extrémní smogové situace omeziloSt. Luis trvale spalování nekvalitního hnědéhouhlí;

− 1955 Přijetí první celostátní vyhlášky Air PollutionControl Act;

Snímek 14.Ing. Marek Staf, Ph.D., Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší

Historie environmentální legislativy� Vývoj ochrany ovzduší v USA (Zdroj: CCPS: Safe Design and Operation of Process

Vents and Emission Control Systems, 2006, Wiley)

− 1967 Přijetí celostátní vyhlášky Clean Air Act (neboliAir Quality Control Act) o vytvoření emisníchlimitů pro stacionární zdroje;

− 1970 Novelizace, v níž byla definována max. úroveňznečištění PM, SOx, CO, NOx, O3, Pb;

Nově ustanovena agentura EPA nastavujícímj. prahové hodnoty imisní zátěže a regulačníopatření;

− 1970 – 1990 EPA zahájila regulaci emisí azbestu, benzenu,Be, As, Hg, radionuklidů a vinylchloridu;

− 1990 Zpřísnění požadavků na koncentrace NOx,prekurzorů ozonu, a VOCs.

�USA odmítly ratifikovat Kjótský protokol.

Snímek 15.Ing. Marek Staf, Ph.D., Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší

Mezinárodní environmentální úmluvy� Ženevská úmluva

− 1979 Ženeva: Convention on Long-Range Transboundary AirPollution (Úmluva o dálkovém znečišťováníovzduší překračujícím hranice států / Úmluvao kyselých deštích)

� Na uvedenou obecnou Úmluvu navazuje 8 prováděcích protokolů

Protokoly na rozdíl od rámcové úmluvy podstatně konkrétnější.

Snímek 16.Ing. Marek Staf, Ph.D., Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší

Mezinárodní environmentální úmluvy� Ženevská úmluva – 8 navazujících protokol ů

− 1987 Protokol o snížení emisí síry přecházející hranice státůnejméně o 30 %;

− 1988 Protokol o dlouhodobém financování Programu spoluprácepři monitorování a vyhodnocování dálkového přenosu látekznečišťujících ovzduší v Evropě;

− 1988 Protokol o snižování emisí oxidů dusíku nebo jejich tokůpřes hranice států;

− 1997 Protokol o snižování emisí těkavých organických látek;

− 1998 Protokol o dalším snížení emisí síry;

− 2003 Protokol o těžkých kovech;

− 2003 Protokol o perzistentních organických polutantech;

− 2005 Protokol k omezení acidifikace, eutrofizace a tvorbypřízemního ozonu (tzv. Göteborský protokol);

Snímek 17.Ing. Marek Staf, Ph.D., Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší

Mezinárodní environmentální úmluvy� Další významné dohody z 80. let

− 1981 Montreal: Environmental Protection: Aircraft EngineEmissions (Ochrana prostředí: Emise z leteckýchmotorů);

− 1985 Vídeň: Vienna Convention for the Protection of theOzone Layer (Vídeňská úmluva o ozonovévrstvě);

− 1986 (podpis 91): Air Quality Agreement (bilaterální dohoda USA –Kanada o kyselých deštích);

− 1987 Montreal: Montreal Protocol on Substances that Depletethe Ozone Layer ( Montrealský protokol o látkáchkteré poškozují ozonovou vrstvu, výstup výšeuvedené Vídeňské konvence);

− 1992 New York: UN Framework Convention on Climate Change(Rámcová úmluva OSN o změně klimatu);

Snímek 18.Ing. Marek Staf, Ph.D., Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší

Mezinárodní environmentální úmluvy� Montrealský protokol o látkách poškozujících ozonovou vrs tvu

Země (1987) - provád ěcí protokol Víde ňské úmluvy

− Československo ratifikovalo Vídeňskou úmluvu 30. prosince 1990.(ČR jako nástupnická země automaticky smluvní stranou);

− K Montrealskému protokolu přistoupilo přes 190 států.

− Cíl: vyloučení výroby a spotřeby 96 regulovaných látek poškozujícíchozonovou vrstvu;

− Zahrnuty plně halogenované chlor-fluorované uhlovodíky (CFC),brom-fluorované uhlovodíky, a částečně halogenované chlor-fluorované uhlovodíky (HCFC)

− Do roku 1987 celosvětově spotřebováno cca 1,1 mil. tun CFC ročně,(z toho cca 5 500 tun připadalo na dnešní ČR)

− Z 98 % výroba a spotřeba látek zastavena;

− Pokud bude protokol v celém rozsahu uplatňován, návrat ozonovévrstvy v roce 2050 do stavu před rokem 1980.

Snímek 19.Ing. Marek Staf, Ph.D., Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší

Mezinárodní environmentální úmluvy� UN Framework Convention on Climate Change (Rámcová úmluva

OSN o změně klimatu) UNFCCC

− Celkem ratifikovalo196 subjektů/států

− Dlouhotrvající proces tvorby UNFCCC (13 let!)

− Výsledek první Světové klimatické konference (Ženeva 1979) –v rámci konference výzva průmyslovým zemím snížit do roku 2005emise CO2 o 20 % vůči roku 1988;

− 1989 45. zasedání Valného shromáždění OSN – rozhodnutío zařazení změny klimatu do programu KonferenceOSN o životním prostředí

− 1992 Rio de Janeiro výše uvedená konference – vytvořeníUNFCCC

− 1997 na základě výstupů z UNFCCC vypracován Kjótskýprotokol;

Snímek 20.Ing. Marek Staf, Ph.D., Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší

Mezinárodní environmentální úmluvy� UN Framework Convention on Climate Change UNFCCC

Pozn. O ratifikaci Kjótského protokolu se v USA zasazoval Al GoreNěkdy uváděny kontroverze s vazbami na některé podniky, problémys financováním prezidentské kampaně apod.

Valné shromáždění OSN Al Gore (Nobelova cena míru spolu s IPCC v r. 2007)

Snímek 21.Ing. Marek Staf, Ph.D., Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší

Mezinárodní environmentální úmluvy� Kyoto Protocol (Kjótský protokol)

− 1997 Kyoto: vypracován na základě výše uvedené rámcovéúmluvy;

− Obsahuje 6 látek CO2, CH4, N2O, HFCs, PFCs, SF6− Dojednání prosinec 1997

ratifikace EU 2002

− Potvrzení od prosince 2004 – protože USA odmítly, všezáviselo na Rusku

k r. 2004 ratifikovalo 132 zemí s emisním podílem61,6 %

přistoupení Ruska r. 2004

− Účinnost od r. 2005

Snímek 22.Ing. Marek Staf, Ph.D., Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší

Mezinárodní environmentální úmluvy� Kyoto Protocol (Kjótský protokol)

− Celkový závazek průmyslových zemí:

snížení emisí GHG o 5,2 %

− Závazek počítán pro agregované průměrné emise CO2, CH4,N2O, HFCs, PFCs, SF6

přepočítané na CO2 pomocí GWP

pro N2O GWP = 310 (tj. 1 tuna N2O = 310 t CO2)

pro CH4 GWP = 21

− Časový rámec závazek snížení za období 5 let 2008 – 2012

vztažný rok pro CO2, CH4, N2O 1990

pro HFCs, PFCs, SF6 volitelně 1990

nebo 1995

Snímek 23.Ing. Marek Staf, Ph.D., Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší

Mezinárodní environmentální úmluvy� Kyoto Protocol (Kjótský protokol)

− Plnění závazků možné přímo snížením ročně vypouštěných množstvíGHG;

− nebo pomocí 3 dodatečných flexibilních mechanismů(průmyslové státy oprávněny snížit emise v jiném státu, nebo od nějodkoupit povolenky)

1) Obchodování s emisemi (Emission Trading, ET);

2) Společně zaváděná opatření (Joint Implementation, JI);

3) Mechanismus čistého rozvoje (Clean DevelopmentMechanism, CDM).

Snímek 24.Ing. Marek Staf, Ph.D., Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší

Mezinárodní environmentální úmluvy� Kyoto Protocol (Kjótský protokol)

− Snižování není jednotné pro všechny státy: (příklady)

Německo, Francie, Švýcarsko, Česká republika aj.

závazek -8 %

USA (teoreticky)

závazek -7 %

Kanada, Maďarsko, Japonsko a Polsko

závazek -6 %

Rusko, Nový Zéland a Ukrajina

závazek 0 %

Norsko závazek + 1 %

Austrálie závazek + 8 % možnost zvýšení

Island závazek + 10 %

Snímek 25.Ing. Marek Staf, Ph.D., Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší

Mezinárodní environmentální úmluvy

Plnění závazků vůči Kjótskému protokolu

Snímek 26.Ing. Marek Staf, Ph.D., Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší

Mezinárodní environmentální úmluvy

Přehled největších producentů skleníkových plynů

Snímek 27.Ing. Marek Staf, Ph.D., Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší

Mezinárodní environmentální úmluvy� Co následuje po Kjótském protokolu

− Před pařížským summitem nebyla k dispozici všeobecněakceptovaná dohoda.

− 2012 Katar konference v Dauhá o prodloužení platnostiKjótského protokolu; přijaty nové závazky (sníženíemisí o 18 % do roku 2020); závazek přijala EU +Austrálie, Bělorusko, Chorvatsko, Island,Kazachstán, Norsko, Švýcarsko a Ukrajina;

− 2014 Lima na konferenci přijata pouze Limská výzva jakozáklad pro konferenci v Paříži r. 2015; státy EUse dohodly na „Kjótském protokolu II (omezenío 30 % do r. 2020).

− 2015 Paříž COP 21, neboli 21. konference smluvních stranRámcové úmluvy o změně klimatu (UNFCCC)

Schváleno zástupci 197 stran, Náhrada Kjótskéhoprotokolu v roce 2020

Snímek 28.Ing. Marek Staf, Ph.D., Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší

Mezinárodní environmentální úmluvy� Pařížská konference

− Zastíněno teroristickými útoky, provázeno demonstracemi aktivistů

Snímek 29.Ing. Marek Staf, Ph.D., Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší

Mezinárodní environmentální úmluvy� Pařížská dohoda jako náhrada Kjótského protokolu

− Podmínka ratifikace 55 zeměmi produkujícími nejméně 55 %světových emisí GHG.

− Hlavní cíl: udržení nárůstu globální teploty pod 2 °C oprotipreindustriálnímu období

usilování o udržení teplotní změny do 1,5 °C

− Další cíl: zvýšení adaptability vůči nepříznivým dopadůmklimatických změn

− Prováděcí články:

celkem 28

shrnutí základních pojmů, cílů a opatření a dále kontrolnímechanismy

Snímek 30.Ing. Marek Staf, Ph.D., Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší

Mezinárodní environmentální úmluvy� Pařížská dohoda jako náhrada Kjótského protokolu

− Odlišnost od Kjótského protokolu:

KP vztažen pouze na vyspělé státy, Pařížská dohodaukládá povinnost stanovit si vlastní mitigační závazkyvšem signatářům

− Vlastní závazky EU:snížit emise GHG do roku 2030 o 40 % ve srovnání s rokem 1990.

Snímek 31.Ing. Marek Staf, Ph.D., Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší

Mezinárodní environmentální úmluvy� Pařížská dohoda jako náhrada Kjótského protokolu

− Průběh ratifikace (potřeba 55 stran + 55 % globálních emisí):

po přijetí dlouhé období klidu

zlom 3. září 2016 – ratifikace USA + Čína

následně Indie 2. října 2016

Evropská unie jako celek 5. října 2016 (schválení EP)

překročení obou prahových hodnot 5. října 2016

platnost 4. listopadu 2016, tedy 30. den

Snímek 32.Ing. Marek Staf, Ph.D., Ústav plynných a pevných paliv a ochrany ovzduší

Mezinárodní environmentální úmluvy� Sledování pr ůběhu ratifikace Pa řížské dohody

12. 8. 2016

5. 9. 2016

4. 10. 2016