Uhlíková stopa jako parametr hodnocení variant modernizace úpraven vody doc. Ing. Vladimír Kočí, Ph.D. Ústav chemie ochrany prostředí, VŠCHT Praha Ing. Martina Klimtová Vodárna Plzeň a.s.
Environmentální aspekty úpravy vody aktuální téma VODA FÓRUM 2012 2
Životní cyklus výrobku Life Cycle Assessment LCA Analytický nástroj hodnocení environmentálních dopadů produktů ČSN EN ISO 14040 a 44 www.lcastudio.cz www.lca.cz VODA FÓRUM 2012 3
Hodnocení environmentálních dopadů zastaralý přístup Suroviny Zpracování Výroba Spotřeba Odstranění VODA FÓRUM 2012 4
Hodnocení environmentálních dopadů moderní přístup Suroviny Zpracování Výroba Spotřeba Odstranění VODA FÓRUM 2012 5
Fáze LCA ČSN EN ISO 140 40 a 140 44 Definice cílů a rozsahu Inventarizační analýza Interpretace Hodnocení dopadů VODA FÓRUM 2012 6
Princip výpočtu ekovektoru VODA FÓRUM 2012 7
Hodnocení dopadů Výstupy z inventarizace CO 2 N 2 O CH 4 CFC NO x Atd. Klasifikace Globální oteplování Ozónová díra Acidifikace Atd. Charakterizace CO 2 ekv. CFC ekv. SO2 ekv. Atd. Normalizace, vážení VODA FÓRUM 2012 8
Hodnocené vodárenské provozy Hrdějovice, České Budějovice Homolka, Plzeň a projektové varianty ozonizace Funkční jednotka, referenční tok: 1000 l upravené vody Data z roku 2010, 2011 Výsledky nelze úplně vzájemně srovnávat jiná kvalita vstupní vody a tudíž i jiná náročnost na technologii VODA FÓRUM 2012 9
Surovinová náročnost Kg/1t Hrdějovice Homolka Ropa 9,39E 05 3,61E 02 Černé uhlí 3,06E 04 4,19E 02 Hnědé uhlí 3,99E 02 4,22E 01 Zemní plyn 4,09E 04 1,17E 01 Uran 7,30E 07 5,06E 06 VODA FÓRUM 2012 10
Environmentální dopady Hrdějovice UV Homolka 2010 Abiotické suroviny, kg Sb ekv. 1,2E 09 8,6E 08 Fosilní suroviny, MJ 4,7E 01 1,1E+01 Acidifikace, kg SO 2 ekv. 1,5E 04 1,6E 02 Eutrofizace, kg PO 3 4 ekv. 7,0E 06 3,0E 04 Sladkovodní ekotoxicita, kg DCB ekv. 6,6E 05 1,6E 03 Globální oteplování, kg CO 2 ekv. 7,8E 02 1,0E+00 Humánní toxicita, kg DCB ekv. 3,9E 04 5,5E 02 Ozónová díra, kg R11 ekv. 1,2E 08 1,2E 07 Vznik fotooxidantů, kg C2H4 ekv. 6,7E 06 7,5E 04 Půdní ekotoxicita, kg DCB ekv. 1,4E 05 2,1E 03 VODA FÓRUM 2012 11
UV Homolka % podíl technologických celků Čerpání ČOV Distribuce Filtrace Chlorace Koagulace Ozonizace Režie Usazování Ztvrzování Abiotické suroviny 2,7 0,7 5,5 0,1 30,4 50,7 1,9 2,3 0,5 5,3 Fosilní suroviny 11,7 0,7 24,0 0,6 0,2 39,0 8,1 5,2 2,3 8,1 Acidifikace 21,6 2,0 44,3 1,1 0,0 7,5 15,0 1,0 4,3 3,1 Eutrofizace 14,2 15,6 29,0 0,7 0,2 16,7 9,8 1,1 2,8 9,9 Sladkovodní ekotoxicita 9,7 7,4 19,8 0,5 0,2 47,9 6,7 1,4 1,9 4,4 Globální oteplování 12,3 11,2 25,2 0,6 0,3 23,8 8,5 1,1 2,5 14,6 Humánní toxicita 19,8 2,8 40,6 1,0 0,1 13,1 13,8 1,1 3,9 3,7 Ozónová díra 14,4 0,5 29,6 0,7 0,3 36,9 10,0 0,9 2,9 3,8 Vznik fotooxidantů 19,2 2,8 39,2 0,9 0,1 16,1 13,3 1,4 3,8 3,3 Půdní ekotoxicita 13,6 21,9 27,9 0,7 0,1 7,0 9,4 1,1 2,7 15,6 VODA FÓRUM 2012 12
Hrdějovice % podíl technologických celků Aerace Alkalizace Čerpání COV Filtrace Chlorace Režie Abiotické suroviny 10,2 3,1 36,1 0,7 0,8 42,4 6,8 Fosilní suroviny 18,4 3,4 65,9 0,2 1,5 0,1 10,5 Acidifikace 18,2 1,8 64,9 4,3 1,4 0,1 9,3 Eutrofizace 15,9 2,7 56,8 15,0 1,3 0,2 8,2 Sladkovodní ekotoxicita 18,4 2,3 65,7 2,6 1,4 0,1 9,5 Globální oteplování 18,5 4,5 66,0 0,1 1,5 0,1 9,4 Humánní toxicita 17,4 2,9 62,2 6,5 1,4 0,3 9,3 Ozónová díra 19,1 1,4 68,2 0,1 1,5 0,1 9,6 Vznik fotooxidantů 17,4 2,5 62,2 6,9 1,4 0,1 9,5 Půdní ekotoxicita 2,0 44,3 7,1 44,2 0,2 0,4 1,8 VODA FÓRUM 2012 13
UV Homolka % podíl skupin procesů Odpady Elektřina Výroba vstupů Transport Abiotické suroviny 0,67 13,46 85,62 0,25 Fosilní suroviny 0,65 54,01 44,55 0,79 Acidifikace 1,99 91,04 6,78 0,18 Eutrofizace 15,60 59,96 22,27 2,18 Sladkovodní ekotoxicita 7,43 41,74 50,32 0,52 Globální oteplování 11,24 52,22 35,91 0,63 Humánní toxicita 2,82 83,58 13,24 0,36 Ozónová díra 0,51 60,98 38,50 0,01 Vznik fotooxidantů 2,78 81,03 15,77 0,42 Půdní ekotoxicita 21,89 57,70 20,23 0,18 VODA FÓRUM 2012 14
Hrdějovice % podíl skupin procesů Odpady Elektřina Výroba vstupů Abiotické suroviny 0,7 54,5 44,8 Fosilní suroviny 0,2 97,6 2,2 Acidifikace 4,3 95,1 0,6 Eutrofizace 15,0 83,3 1,7 Sladkovodní ekotoxicita 2,6 96,3 1,1 Globální oteplování 0,1 96,7 3,2 Humánní toxicita 6,5 91,5 2,0 Ozónová díra 0,1 99,8 0,1 Vznik fotooxidantů 6,9 91,7 1,4 Půdní ekotoxicita 44,2 11,2 44,6 VODA FÓRUM 2012 15
Srovnání různých environmentálních dopadů VODA FÓRUM 2012 16
Technologické schéma LCA modelu VODA FÓRUM 2012 17
Výsledky indikátorů kategorií dopadu Abiotické suroviny, kg Sb ekv. Fosilní suroviny, MJ Acidifikace, kg SO 2 ekv. Eutrofizace, kg PO 3 4 ekv. Sladkovodní ekotoxicita, kg DCB ekv. Globální oteplování, kg CO 2 ekv. Humánní toxicita, kg DCB ekv. Ozónová díra, kg R11 ekv. Vznik fotooxidantů, kg C2H4 ekv. Půdní ekotoxicita, kg DCB ekv. UV Homolka 2010 8,6E 08 1,1E+01 1,6E 02 3,0E 04 1,6E 03 1,0E+00 5,5E 02 1,2E 07 7,5E 04 2,1E 03 VODA FÓRUM 2012 18
UV Homolka % podíl technologických celků Čerpání ČOV Distribuce Filtrace Chlorace Koagulace Ozonizace Režie Usazování Ztvrzování Abiotické suroviny 2,7 0,7 5,5 0,1 30,4 50,7 1,9 2,3 0,5 5,3 Fosilní suroviny 11,7 0,7 24,0 0,6 0,2 39,0 8,1 5,2 2,3 8,1 Acidifikace 21,6 2,0 44,3 1,1 0,0 7,5 15,0 1,0 4,3 3,1 Eutrofizace 14,2 15,6 29,0 0,7 0,2 16,7 9,8 1,1 2,8 9,9 Sladkovodní ekotoxicita 9,7 7,4 19,8 0,5 0,2 47,9 6,7 1,4 1,9 4,4 Globální oteplování 12,3 11,2 25,2 0,6 0,3 23,8 8,5 1,1 2,5 14,6 Humánní toxicita 19,8 2,8 40,6 1,0 0,1 13,1 13,8 1,1 3,9 3,7 Ozónová díra 14,4 0,5 29,6 0,7 0,3 36,9 10,0 0,9 2,9 3,8 Vznik fotooxidantů 19,2 2,8 39,2 0,9 0,1 16,1 13,3 1,4 3,8 3,3 Půdní ekotoxicita 13,6 21,9 27,9 0,7 0,1 7,0 9,4 1,1 2,7 15,6 VODA FÓRUM 2012 19
UV Homolka % podíl skupin procesů Odpady Elektřina Výroba vstupů Transport Abiotické suroviny 0,67 13,46 85,62 0,25 Fosilní suroviny 0,65 54,01 44,55 0,79 Acidifikace 1,99 91,04 6,78 0,18 Eutrofizace 15,60 59,96 22,27 2,18 Sladkovodní ekotoxicita 7,43 41,74 50,32 0,52 Globální oteplování 11,24 52,22 35,91 0,63 Humánní toxicita 2,82 83,58 13,24 0,36 Ozónová díra 0,51 60,98 38,50 0,01 Vznik fotooxidantů 2,78 81,03 15,77 0,42 Půdní ekotoxicita 21,89 57,70 20,23 0,18 VODA FÓRUM 2012 20
Rekonstrukce ozonizace Stávající stav Komplex ozonizace na ÚV Plzeň se skládá ze sušek vzduchu (výroba ozonu ze vzduchu), ozonizačních jednotek, reakčních nádrží a destruktorů. Výrobě ozonu předchází příprava vzduchu sušením vsuškách. Vysušený vzduch je vstupním médiem pro ozonizační generátory, ve kterých se vyrábí ozon. Vnos ozonu do vody je řešen difúzním systémem na dně reakčních nádrží. Zbytkový ozon se likviduje vdestruktorech. VODA FÓRUM 2012 21
Ozonizace 1 Stejné procesy jako je vsoučasném stavu na ÚV Efektivnější a výkonnější technické zařízení Princip výroby ozonu je stejný zvysušeného vzduchu Zúčastněné procesy: sušičky, ozonizátory, reakční nádrže sdifúzním systémem vnosu ozonu a destruktory VODA FÓRUM 2012 22
Ozonizace 2 Ozon se vozonizátorech vyrábí z kyslíku dovoz vlahvích Vnos ozonu do vody je navržen difúzním systémem. Na konci celé jednotky jsou zařazeny destruktory. VODA FÓRUM 2012 23
Ozonizace 3 Ozon se vozonizátorech vyrábí z kyslíku Vnos ozónu do vody je navržen tzv. GDS systémem (Gas dispersion system) Tento systém je na bázi statických mísičů a mísičů umožňujícími maximální možný kontaktní čas ozonu s vodou. VODA FÓRUM 2012 24
Uhlíková stopa různých variant ozonizace, kg CO2 ekvivalentů za rok VODA FÓRUM 2012 25
Výsledné snížení uhlíkové stopy kg CO2 ekv./1 tunu vody VODA FÓRUM 2012 26
Výsledné snížení environmentálních dopadů UV Homolka 2011 UV Homolka 2011 Ozonizace 1 UV Homolka 2011 Ozonizace 2 UV Homolka 2011 Ozonizace 3 Abiotické suroviny, kg Sb ekv. 100 98,6 98,6 98,6 Fosilní suroviny, MJ 100 93,5 92,7 92,9 Acidifikace, kg SO2 ekv. 100 87,5 85,1 85,5 Eutrofizace, kg PO43 ekv. 100 91,7 90,3 90,6 Sladkovodní ekotoxicita, kg DCB ekv. 100 94,8 94,2 94,3 Globální oteplování, kg CO2 ekv. 100 92,6 91,8 91,9 Humánní toxicita, kg DCB ekv. 100 88,7 86,8 87,1 Ozónová díra, kg R11 ekv. 100 92,1 91,5 91,6 Vznik fotooxidantů, kg C2H4 ekv. 100 89,1 87,1 87,4 Půdní ekotoxicita, kg DCB ekv. 100 91,2 89,7 90,0 VODA FÓRUM 2012 27
Suma normalizovaných výsledků indikátorů kategorií dopadu VODA FÓRUM 2012 28
Závěr Uhlíková stopa není univerzální ekologický index LCA umožňuje identifikovat který technologický stupeň má největší dopady a kde má smysl inovovat Hlavní vliv na výsledné environmentální dopady úpravy vody má výroba elektrické energie Výroba vstupních chemikálií Volbou dodavatele lze změnit environmentální dopady produkovaného výrobku U výroby pitné vody je to významný podíl. VODA FÓRUM 2012 29
Poděkování Autoři děkují za poskytnutí dat Kolegům z ÚV Homolka Kontakt Vladimír Kočí Vlad.Koci@vscht.cz www.lcastudio.cz Tel.: 608055972 Martina Klimtová M.KLIMTOVA@VODARNA.CZ VODA FÓRUM 2012 30