CHEMIE OVZDUŠÍ Přednáška č. 9

Transkript

1 CHEMIE OVZDUŠÍ Přednáška č. 9 Snímek 1.

2 Organizace studia Přednášející: Ing. Marek Staf, Ph.D., tel.: 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 obsahu cca 20 % Snímek 2.

3 Osnova přednášky 9 Celosvětový vývoj v oblasti ochrany ovzduší a významné mezinárodní úmluvy Historie znečištění ovzduší a počátky ochrany Nejvýznamnější kroky v ochraně ovzduší v Evropě Nejvýznamnější kroky v ochraně ovzduší v USA Vybrané mezinárodní úmluvy o ochraně ovzduší Kjótský protokol Následný proces po Kjótském protokolu Snímek 3.

4 Etapy znečištění ovzduší Hlavní milníky antropogenního znečištění (Zdroj: Encyclopedia of Life Support Systems EOLSS) do 2. pol. 18. stol. cca Preindustriální období - v domácnostech silné znečištění spalováním olejů a dřeva v domácích topeništích (plicní anthrakóza + pneumokonióza) - vnější ovzduší znečištěno spalováním zejm. dřeva ve městech a v důsledku těžby a zpracování kovů (Athény cca 200 tis. obyvatel v r. 430 př. n. l.,řím cca 1 mil. v r. 150 n. l., v r. 535 n. l. císař Justinián vydává vyhlášky, kde je zmíněna důležitost dýcháníčistého vzduchu) Období znečištění převážně v důsledku spalování hnědého ačerného uhlí (emise SO 2, PM atd.) 1950 současnost Nové zdroje emisí (přízemní O 3, CFCs, VOCs aj.) Snímek 4.

5 Etapy znečištění ovzduší Preindustriální období počátky využití uhlí počátek znečištění První použití v Římské říši, rozvoj ve Velké Británii ve středověku; Konec 11. století stol. Edward I., Longshanks tj. Dlouhán ( ) dekret o zákazu spalování uhlí v Londýně z důvodu zápachu a dýmu: dokumentován případ jednoho trestu smrti za nedodržení; Počátek 14. stol. Doklady o rozšířeném spalování uhlí, nejstarší ložiska na církevní půdě u řeky Tyne využívání uhlí pouze v kovárnách a vápenkách odlesnění Anglie rozšíření uhlí pro vytápění Vláda Alžběty I. ( ) uhlí ovládlo trh s palivem Snímek 5.

6 Etapy znečištění ovzduší Průmyslová revoluce zhruba vymezeno obdobím Postupný přechod k industriální výrobě s počátkem v Anglii Mohutný nástup používání uhlí: zprvu vytápění, od r zavedení koksu v metalurgii železa, postupné nahrazení vodního, větrného a animálního pohonu zařízení parními stroji; James Watt ( ): 1763 zahájení prací na zlepšení Newcomenova parního stroje; 1769 patentování odděleného kondenzátoru páry = zvýšení účinnosti stroje výroba cca 500 strojů vypršení patentu, poté rychlý rozvoj a přechod na vysokotlaké stroje nasazení v dopravě; Prvotní využití parních strojů: textilky, hutě (např. cínové doly v Cornwallu), následně mlýny obilí atd. Snímek 6.

7 Etapy znečištění ovzduší Průmyslová revoluce zhruba vymezeno obdobím James Watt ( ) Továrna z přelomu 18. a 19. století Snímek 7.

8 Etapy znečištění ovzduší Znečištění z dopravy nízká účinnost starých parních strojů Spotřeba paliva na 1 HP výkonu (0,735 kw): A) Stephensonova "Rocket" 5,2 kg uhlí B) 30. létačsr ,8 kg uhlí C) 60. léta elektrická (vč. účinnosti elektrárny) 0,4-0,7 kg uhlí D) 70. léta diesel-elektrická 0,17 kg nafty Snímek 8.

9 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 osob!!! Snímek 9.

10 Etapy znečištění ovzduší Úmrtí v důsledku znečištění ovzduší ve městech v r (Zdroj: EEA) Snímek 10.

11 Historie environmentální legislativy Vývoj ochrany ovzduší v Evropě (Zdroj: Hanibal, J., Raab, P. Problematika kvality ovzduší, Praha, 1979 a EEA) Poč. 19. stol. Poč. 20. stol a Německo a Rakousko uzákonily možnost vymáhat na firmě náhradu za poškození zdraví a majetku v důsledku emisí; Itálie vydává zákon na ochranu ovzduší, určuje odstup vybraných výrobních technologií od lidských sídel; Velká Británie vydává v důsledku uvedeného velkého smogu zákon o ochraně ovzduší před černým kouřem ; dvojice směrnic rady EHS o harmonizaci právních předpisů o emisích motorových vozidel; první akční program pro životní prostředí preferující předcházení znečištění před řešením následků; Snímek 11.

12 Historie environmentální legislativy Vývoj ochrany ovzduší v Evropě (Zdroj: EEA) Směrnice Rady 78/176/EHS o odpadech z průmyslu oxidu titaničitého (od r nahrazena směrnicí o průmyslových emisích); Jednotný evropský akt, v němž do právního systému ES byla implementována hlava o ochraně životního prostředí; Směrnice Rady 1999/13/ES o omezování emisí VOCs (od r nahrazena směrnicí o průmyslových emisích); Směrnice EP a Rady 2001/8/ES o omezení emisí některých znečišťujících látek do ovzduší z velkých spalovacích zařízení; Pozn. Výčet není zdaleka kompletní, uvedeny jen příklady. Snímek 12.

13 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 lokální úrovni; Chicago a Cincinnati přijaly místní zákon o omezení znečištění kouřem a popílkem z továren, železnic a lodní dopravy; zahájení monitoringu znečištění ovzduší ve východních městech prostřednictvím US Public Health Service; v důsledku extrémní smogové situace omezilo St. Luis trvale spalování nekvalitního hnědého uhlí; Přijetí první celostátní vyhlášky Air Pollution Control Act; Snímek 13.

14 Historie environmentální legislativy Vývoj ochrany ovzduší v USA (Zdroj: CCPS: Safe Design and Operation of Process Vents and Emission Control Systems, 2006, Wiley) Přijetí celostátní vyhlášky Clean Air Act (neboli Air Quality Control Act) o vytvoření emisních limitů pro stacionární zdroje; Novelizace, v níž byla definována max. úroveň znečištění PM, SO x, CO, NO x, O 3, Pb; Nově ustanovena agentura EPA nastavující mj. prahové hodnoty imisní zátěže a regulační opatření; EPA zahájila regulaci emisí azbestu, benzenu, Be, As, Hg, radionuklidů a vinylchloridu; 1990 Zpřísnění požadavků na koncentrace NO x, prekurzorů ozonu, a VOCs. USA odmítly ratifikovat Kjótský protokol. Snímek 14.

15 Ženevská úmluva 1979 Ženeva: Convention on Long-Range Transboundary Air Pollution (Úmluva o dálkovém znečišťování ovzduší překračujícím hranice států / Úmluva o kyselých deštích) Na uvedenou obecnou Úmluvu navazuje 8 prováděcích protokolů Protokoly na rozdíl od rámcové úmluvy podstatně konkrétnější. Snímek 15.

16 Ženevská úmluva 8 navazujících protokolů Protokol o snížení emisí síry přecházející hranice států nejméně o 30 %; Protokol o dlouhodobém financování Programu spolupráce při monitorování a vyhodnocování dálkového přenosu látek znečišťujících ovzduší v Evropě; Protokol o snižování emisí oxidů dusíku nebo jejich toků přes hranice států; Protokol o snižování emisí těkavých organických látek; Protokol o dalším snížení emisí síry; Protokol o těžkých kovech; Protokol o perzistentních organických polutantech; Protokol k omezení acidifikace, eutrofizace a tvorby přízemního ozonu (tzv. Göteborský protokol); Snímek 16.

17 Další významné dohody z 80. let 1981 Montreal: 1985 Vídeň: Environmental Protection: Aircraft Engine Emissions (Ochrana prostředí: Emise z leteckých motorů); Vienna Convention for the Protection of the Ozone Layer (Vídeňská úmluva o ozonové vrstvě); 1986 (podpis 91): Air Quality Agreement (bilaterální dohoda USA Kanada o kyselých deštích); 1987 Montreal: 1992 New York: Montreal Protocol on Substances that Deplete the Ozone Layer ( Montrealský protokol o látkách které poškozují ozonovou vrstvu, výstup výše uvedené Vídeňské konvence); UN Framework Convention on Climate Change (Rámcová úmluva OSN o změně klimatu); Snímek 17.

18 Montrealský protokol o látkách poškozujících ozonovou vrstvu Země (1987) - prováděcí protokol Vídeňské úmluvy Československo ratifikovalo Vídeňskou úmluvu 30. prosince (ČR jako nástupnická země automaticky smluvní stranou); K Montrealskému protokolu přistoupilo přes 190 států. Cíl: vyloučení výroby a spotřeby 96 regulovaných látek poškozujících ozonovou vrstvu; Zahrnuty plně halogenované chlor-fluorované uhlovodíky (CFC), brom-fluorované uhlovodíky, a částečně halogenované chlorfluorované uhlovodíky (HCFC) Do roku 1987 celosvětově spotřebováno cca 1,1 mil. tun CFC ročně, (z toho cca tun připadalo na dnešníčr) Z 98 % výroba a spotřeba látek zastavena; Pokud bude protokol v celém rozsahu uplatňován, návrat ozonové vrstvy v roce 2050 do stavu před rokem Snímek 18.

19 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 2005 emise CO 2 o 20 % vůči roku 1988; zasedání Valného shromáždění OSN rozhodnutí o zařazení změny klimatu do programu Konference OSN o životním prostředí Rio de Janeiro výše uvedená konference vytvoření UNFCCC na základě výstupů z UNFCCC vypracován Kjótský protokol; Snímek 19.

20 UN Framework Convention on Climate Change UNFCCC Pozn. O ratifikaci Kjótského protokolu se v USA zasazoval Al Gore Někdy uváděny kontroverze s vazbami na některé podniky, problémy s financováním prezidentské kampaně apod. Valné shromáždění OSN Al Gore (Nobelova cena míru spolu s IPCC v r. 2007) Snímek 20.

21 Kyoto Protocol (Kjótský protokol) 1997 Kyoto: vypracován na základě výše uvedené rámcové úmluvy; Obsahuje 6 látek CO 2, CH 4, N 2 O, HFCs, PFCs, SF 6 Dojednání prosinec 1997 Potvrzení ratifikace EU 2002 Účinnost od r od prosince 2004 protože USA odmítly, vše záviselo na Rusku k r ratifikovalo 132 zemí s emisním podílem 61,6 % přistoupení Ruska r Snímek 21.

22 Kyoto Protocol (Kjótský protokol) Celkový závazek průmyslových zemí: snížení emisí GHG o 5,2 % Závazek počítán pro agregované průměrné emise CO 2, CH 4, N 2 O, HFCs, PFCs, SF 6 přepočítané na CO 2 pomocí GWP pro N 2 O GWP = 310 (tj. 1 tuna N 2 O = 310 t CO 2 ) pro CH 4 GWP = 21 Časový rámec závazek snížení za období 5 let vztažný rok pro CO 2, CH 4, N 2 O 1990 pro HFCs, PFCs, SF 6 volitelně 1990 nebo 1995 Snímek 22.

23 Kyoto Protocol (Kjótský protokol) Plnění závazků možné přímo snížením ročně vypouštěných množství GHG; nebo pomocí 3 dodatečných flexibilních mechanismů (průmyslové státy oprávněny snížit emise v jiném státu, nebo od něj odkoupit povolenky) 1) Obchodování s emisemi (Emission Trading, ET); 2) Společně zaváděná opatření (Joint Implementation, JI); 3) Mechanismus čistého rozvoje (Clean Development Mechanism, CDM). Snímek 23.

24 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 24.

25 Plnění závazků vůči Kjótskému protokolu Snímek 25.

26 Přehled největších producentů skleníkových plynů Snímek 26.

27 Co následuje po Kjótském protokolu Před pařížským summitem nebyla k dispozici všeobecně akceptovaná dohoda Katar 2014 Lima 2015 Paříž konference v Dauhá o prodloužení platnosti Kjótského protokolu; přijaty nové závazky (snížení emisí o 18 % do roku 2020); závazek přijala EU + Austrálie, Bělorusko, Chorvatsko, Island, Kazachstán, Norsko, Švýcarsko a Ukrajina; na konferenci přijata pouze Limská výzva jako základ pro konferenci v Paříži r. 2015; státy EU se dohodly na Kjótském protokolu II (omezení o 30 % do r. 2020). COP 21, neboli 21. konference smluvních stran Rámcové úmluvy o změně klimatu (UNFCCC) Schváleno zástupci 197 stran, Náhrada Kjótského protokolu v roce 2020 Snímek 27.

28 Pařížská konference Zastíněno teroristickými útoky, provázeno demonstracemi aktivistů Snímek 28.

29 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 oproti preindustriálnímu období usilování o udržení teplotní změny do 1,5 C Další cíl: zvýšení adaptability vůči nepříznivým dopadům klimatických změn Prováděcíčlánky: celkem 28 shrnutí základních pojmů, cílů a opatření a dále kontrolní mechanismy Snímek 29.

30 Pařížská dohoda jako náhrada Kjótského protokolu Odlišnost od Kjótského protokolu: KP vztažen pouze na vyspělé státy, Pařížská dohoda ukládá povinnost stanovit si vlastní mitigační závazky všem signatářům Vlastní závazky EU: snížit emise GHG do roku 2030 o 40 % ve srovnání s rokem Byla stanovena dvě kritéria, Snímek 30.

31 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 31.

32 Sledování průběhu ratifikace Pařížské dohody Snímek 32.