EKOLOGICKÉ ASPEKTY PALIV ČZU/FAPPZ

Transkript

1 EKOLOGICKÉ ASPEKTY PALIV

2 - silniční doprava se v ČR podílí přibližně 10 % na emisích CO 2, necelým 1 % na emisích CH 4 a zhruba 38 % na emisích N 2 O ke konci spalování, když se plamenná zóna přibližuje chladnějším stěnám válce, je rychlost šíření plamene opět menší; - dle Mezivládního panelu pro klimatickou změnu, je stoletý skleníkový potenciál methanu ve srovnání s oxidem uhličitým 21 krát vyšší a oxidu dusného dokonce 310 krát vyšší; - produkce skleníkových plynů z dopravy dosahuje více než 11 milionů tun oxidu uhličitého, 2 tisíce tun methanu a téměř 2 tisíce tun oxidu dusíku.

3 Na rozdíl od emisí skleníkových plynů, jejíž dopad je globální, doprava produkuje rovněž emise působící na úrovni lokální až regionální. Nejvýznamnější typy těchto emisí, pocházející ze spalování ropných derivátů v mobilních zdrojích, patří: oxidy dusíku; těkavé uhlovodíky; oxid uhelnatý; pevné částice; benzen; aldehydy; 1,3-butadien; [1] polyaromatické uhlovodíky (PAH).

4 - množství vypouštěných emisí závisí v prvé řadě na typu technologie motoru a od ní odvozeném typu paliva, jeho kvalitě a způsobu úpravy výfukových plynů; - emise nepocházejí pouze ze spalování paliva, ale v menší míře i z odparu z palivové nádrže; - významnými faktory, které dále ovlivňují působení emisí, jsou klimatické a geografické podmínky. V horkém počasí je pravděpodobnější vznik přízemního ozónu, stejně tak jsou aktivnější toxické látky. Naopak oxid uhelnatý více působí v zimě a ve vyšších polohách.

5

6

7 - během spalování uhlovodíkových paliv vzniká kromě velkého množství CO 2 také vodní pára, dusík z nasátého vzduchu a v malém množství i řada látek, přičemž některé jsou označovány jako toxické (znečišťující látky nebo častěji škodlivé emise). - uhlovodíky v automobilových palivech se spalují na CO 2 a H 2 O. Bilanci spalování u paliva obsahujícího uhlík, vodík a kyslík, který bývá v uhlovodíkových palivech obsahujících kyslíkaté látky zastoupen v nezanedbatelném množství, lze vyjádřit následujícími rovnicemi: C x H y O z + (x + y/4 z/2).(o 2 + 3,78N 2 ) x.co 2 + y/2 H 2 O + 3,78 (x + y/4 z/2)n 2, nebo CH y O z + (1 + y/4 z/2) ).(O 2 + 3,78N 2 ) CO 2 + y/2 H 2 O + 3,78 (1 + y/4 z/2) N 2

8 - obsah kyslíku v kapalném palivu snižuje spotřebu vzduchu; - z hlediska vztahu mezi výhřevností a spotřebou vzduchu platí, že na 1 MJ výhřevnosti je možné počítat s teoretickým množstvím vzduchu 0,25 m 3 ; - spalované směsi mají však v praxi odlišné složení od stechiometrického poměru. Jestliže je λ < 1 (bohatá směs na palivo), dochází v důsledku nedostatku vzduchu k nedokonalému spalování a vzniku nežádoucích škodlivin, avšak shoří větší rychlostí. V případě, kdy je λ > 1 (chudá směs), jsou vytvořeny podmínky pro dokonalé spálení, avšak může současně docházet k reakcím se vzdušným dusíkem, při kterých vznikají jedovaté oxidy dusíku. Velmi bohaté nebo velmi chudé směsi hoří pomaleji, či může být problematické přímo jejich zažehnutí.

9 Hmotnostní a objemová bilance pro spálení 1 kg modelového uhlovodíkového paliva s obsahem 85 % uhlíku a 15 % vodíku

10 - dokonalým spálením uhlovodíků benzinů a nafty vzniká z 1 kg paliva přibližně 3 kg CO 2 a téměř 1,5 kg vodní páry; - z hlediska objemového vyjádření, spaliny z 1 kg paliva, pro jehož spálení je zapotřebí cca 15 kg vzduchu (asi 12,5 m 3 ), obsahují necelé 2 m 3 CO 2 a téměř 2 m 3 vodní páry a cca 10 m 3 dusíku; - uvedené hmotnosti spotřebovaného kyslíku (při 21 % obsahu ve vzduchu) odpovídá objem 2,7 m 3 ; - od roku 2009 obsahují paliva jen velmi malá množství síry, která se spaluje na oxid siřičitý (SO 2 ), přičemž z 1 g síry vznikají přibližně 2 g SO 2. [2]

11 Hmotnostní a objemová bilance pro spálení 1 kg modelového uhlovodíkového paliva s obsahem 85 % uhlíku a 15 % vodíku

12 DĚLENÍ ŠKODLIVÝCH EMISÍ Přímo limitované složky - oxid uhelnatý, uhlovodíky a oxidy dusíku, ze vznětových motorů též částice (saze); Nepřímo limitované složky - oxid uhličitý, oxidy síry, dříve také olovo (jsou limitované spotřebou a složením paliv); Těkavé organické složky - benzen, formaldehyd, 1,3 butadien, akrolein; Netěkavé organické složky - polyaromatické uhlovodíky a jejich nitroderiváty (některé z nich jsou karcinogeny a mutageny), vyšší aldehydy.

13 Oxid uhličitý (CO 2 ) - nemá žádný podstatný vliv na lidské zdraví; - podporuje vznik skleníkového efektu v atmosféře; - názor, že tyto negativní vlivy CO 2 zapříčiňují zvýšení teploty v celosvětovém měřítku; - na zvýšení teploty ukazují především statistické informace o teplotě ve světě. [3]

14 Oxid uhelnatý (CO) - jedovatý bezbarvý plyn bez zápachu; - vznik nedokonalým spalováním paliva v motoru; - v atmosféře reaguje za vzniku oxidu uhličitého a tím se i oxid uhelnatý nepřímo podílí na skleníkovém efektu; - hlavní negativní vlastnost CO spočívá v blokování přísunu kyslíku ke tkáním. Z tohoto důvodu jsou nejvyšší zdravotní rizika pro orgány závislé na vydatném zásobování kyslíkem, tzn. pro srdce a mozek. - klasickými příznaky otravy CO jsou bolesti hlavy a závrať, srdeční obtíže a malátnost; - při vysokých koncentracích může dojít až k usmrcení postižené osoby.

15 Oxidy dusíku (NO X ) - označované NO x, máme na mysli směs především dvou druhů oxidů dusíku, a to oxid dusnatý NO a oxid dusičitý NO 2 ; - na emisích NO x se podílejí zdroje stacionární (teplárny, elektrárny, domácí topeniště) a zdroje mobilní (dopravní prostředky) v zemích s vysokým rozvojem automobilismu je podíl mobilních zdrojů znečištění až 60 %; - oxid dusičitý (NO 2 ) působí jako dráždivý plyn a je asi z 80 až 90 % pohlcován hlenem dýchacích cest; - oxidy dusíku způsobují mírné až těžké záněty průdušek či plic a při vysokých koncentracích až plicní otok s rizikem smrti; - dále bylo popsáno poškození imunity (odolnosti proti onemocněním), přičemž astmatici jsou na oxidy dusíku citlivější; - v Evropě způsobují asi jednu třetinu okyselení dešťových srážek; - jsou hlavním indikátorem znečištění ovzduší dopravou (spolu s oxidem uhelnatým); - největším producentem v dopravě je se svými 92,8 % silniční doprava, kdežto emise ze železniční dopravy tvoří 5,8 %.

16 Těkavé organické látky (VOCs) - zkráceně se užívá i pojem uhlovodíky (C x H y ); - benzínové motory spalující bezolovnaté benzíny vylučují mnohem větší množství těchto látek než vznětové motory odpovídajícího výkonu z vdechovaného vzduchu je absorbováno asi 50 % benzenu; - jeho toxický (jedovatý) vliv zahrnuje u lidí poškození nervového systému, jater a imunity. Dále způsobuje zánět dýchacích cest a krvácení do plic. - trvalý vliv benzenu na člověka může vést k poškození kostní dřeně; - způsobuje zejména leukémii a rakovinu, a proto je zařazen mezi velmi nebezpečné rakovinotvorné (karcinogenní) sloučeniny; - bezpečná koncentrace benzenu ve vzduchu neexistuje.

17 Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU) - vznikají během nedokonalého spalování; - jsou vstřebávány v plicích a ve střevech existují stovky PAU, z nichž je nejlépe znám benzo-a-pyren (BaP), který byl klasifikován jako pravděpodobně rakovinotvorný. Aldehydy - jsou vstřebávány v dýchacím a trávicím ústrojí; - způsobují dráždění očí, nosních a ostatních sliznic, poruchy dýchání, kašel, nevolnost, dušnost, dále astma, kožní alergie a riziko rakoviny (zejména plic a močového měchýře) či leukémie; - nejznámější a nejdůležitější je formaldehyd.

18 Oxid siřičitý (SO 2 ) - automobilové emise obsahují jen malé množství oxidu siřičitého, který se nachází pouze v naftě; - vdechovaný SO 2 je vstřebáván v nose a v horních cestách dýchacích, kde se projevuje jeho dráždivý vliv; - malé množství z něj se dostává do plic; - vysoké koncentrace zapříčiňují otok hrtanu a plic. Pevné částice - hlavním zdrojem jsou automobily se vznětovými motory, u nichž je možné přidávat filtry pevných částic, které tyto částice zachytí; - z chemického hlediska jde o různorodou směs organických a anorganických látek velmi malých velikostí (tisíciny milimetru); - jsou pravděpodobně také původcem rakoviny; - silniční doprava tvoří 91,0 % celkových emisí těchto částic z dopravy a železniční doprava 8,2 %; - hlavní nebezpečí, které s sebou nese vdechování prachových částic, představují různorodé nebezpečné látky, jenž se s těmito částicemi spojují (např. těžké kovy, polyaromatické uhlovodíky apod.).

19 Přízemní ozón (O 3 ) - vzniká chemickou reakcí mezi výfukovými plyny (zejména oxidy dusíku a těkavými organickými látkami) za účinku slunečního záření; - v přízemní vrstvě ničí vegetaci a poškozuje některé druhy materiálů; - u lidí negativně působí hlavně na plíce, neboť snižuje jejich schopnosti vykonávat normální funkce (velmi citlivé jsou tzv. ciliární buňky, které čistí dýchací cesty od vdechnutých částeček); - U postižených osob dochází k dráždění v hrtanu, pocitu sucha v krku, k poruchám dýchání, bolestem pod hrudní kostí, vyšší produkci hlenu, ke kašli, sípání, tlaku na hrudi, dráždění očních spojivek, bolesti hlavy, k únavě, malátnosti, nespavosti, nevolnosti atd.

20

21 Zdroj obrázků: [1] [2] [3]