aneb Jde o víc než jen o dva stupně Celsia

Dalo se předvídat, že po klimatické konferenci v Paříži se pozornost zaměří pouze na skleníkové plyny resp. CO₂ ekvivalenty (např. řada příspěvků v NP). Zájem médií se soustředil pouze na fyzikální účinek, tj. zvýšení teploty atmosféry o dva stupně Celsia. Kromě tohoto účinku má však oxid uhličitý, jako kyselý plyn, ještě účinek acidobazický a mírně okyseluje vodní prostředí. Okyselení se vyjadřuje pomocí stupnice pH, kde neutrální destilovaná voda má pH=7 (pH nabývá hodnot 0 -14, kyselina má hodnoty menší než 7, u zásad je tomu naopak). Lze vypočítat, že destilovaná voda v rovnováze s atmosférou má pH = 5,67, což je hodnota mediálně nezajímavá, a proto se v reklamě používá pH = 5,5. Je to spodní hranice kyselosti, na kterou jsme zvyklí, přičemž horní hranicí zásaditosti je pH=8,2 , což je rovnováha s uhličitanem vápenatým. Takto nám volný oxid uhličitý a vázaný na oxid vápenatý vymezil životní prostor ve vodě v intervalu 5,5 – 8,2.

Uhlí je heterogenní makromolekulární systém tvořený prvky C, H, O, N, S a vzniklo rozkladnými procesy z rostlin po jejich odumření. Sorpční procesy během života rostlin a iontová výměna v průběhu rašelinění pod vodní hladinou vedly navíc k obohacení uhlí o cca 70 stopových prvků. Z hlediska vlivu na životní prostředí se sleduje 17 prvků, a to jak karcinogenních As, Be, Cd, Cr(VI), Co a Ni, tak i znečišťujících (Hg, Tl, Se, Te, Sb, Sn, Mn, Cu, Pb, Zn a V), u nichž jsou pro spalovací procesy stanoveny emisní limity. Jinými slovy, karcinogenní prvky by v emisích vůbec být neměly. V Austrálii se např. uskutečnilo porovnání depozice z elektrárny a příspěvku reziduí umělých hnojiv v zemědělské půdě ve vzdálenosti 2 km od zdroje. Prokázalo se, že depozice karcinogenních prvků As a Cr byla stejná z obou zdrojů, u ostatních prvků převažoval i více jak desetinásobně příspěvek ze spalování uhlí než z hnojiv. Teprve ve vzdálenosti 20 km od elektrárny se oba příspěvky vyrovnaly.

Při spalování uhlí vznikají kromě slabě kyselého CO₂ ještě oxid dusnatý (NO) a oxid siřičitý (SO₂). Tyto plyny se v troposféře oxidují na NO₂ a SO₃ , které potom s atmosférickou vlhkostí poskytují kyselinu dusičnou a sírovou. Kyselina dusičná vzniká velmi rychle, a proto je její působení spíše lokální. Oxidace oxidu siřičitého trvá několik dnů, takže jeho acidifikační působení se projevuje na větší vzdálenost, např. naše hnědouhelné elektrárny způsobovaly acidifikaci jezer ve Skandinávii. Problémy s acidifikací se podařilo docela elegantně vyřešit tzv. fluidním spalováním směsi uhlí a vápence při teplotě 850 ^°C. Tato relativně nízká teplota je nutná k tomu aby nevznikal termický oxid dusnatý, neklesla účinnost za tvorby CO a docházelo k rozkladu vápence na CaO. Oxid vápenatý odsiřuje spaliny a jako vedlejší odpad vznikají u elektráren obrovské skládky sádry.

Významným zdrojem CO₂ a těžké kovy (TK) je výroba železa a oceli, která se podílí cca 10 % na celkové produkci emisí. V této oblasti probíhá v současné době rozsáhlý výzkum ULCOS (ultra low carbon oxide steelmaking), který měl původně pouze snížit emise CO₂. Výzkum je podporován evropskou komisí a výrobci železa a oceli. Výsledky výzkumu ukazují, že by dokonce bylo možné se obejít bez koksovatelného uhlí (zelená metalurgie) nebo vyrábět kovy na Měsíci přímou fotovoltaickou redukci měsíční půdy tzv. regolitu. O zelené metalurgii bez koksu bych pojednal v dalším příspěvku.

Kotlíkové dotace pro lokální topeniště sice zvýší účinnost spalování (méně uhlí a více tepla) a tím cca o 30 % snižují produkci CO₂, ale neodstraní emisi kyselých plynů a produkci prachových částic obsahujících těžké kovy.

Půda má schopnost udržovat po určitou dobu téměř konstantní hodnotu pH vůči kyselinám. Tato schopnost se vyjadřuje pomocí tzv. kyselinové neutralizační kapacity (ANC). V půdě s vysokou hodnotou ANC se prach s obsahem TK hromadí a čeká na svou příležitost, až se pufrační schopnost půdy vyčerpá (pH klesne pod 3,8). Potom dojde k náhlému uvolnění iontů TK do spodních a povrchových vod. Proces náhlého uvolnění TK jako reakce na pomalé změny acidifikace se nazývá „chemická časovaná bomba“ (CTB). V současné době se kvůli možnému spojování s terorizmem doporučuje používat politicky korektní termín „delayed geochemical hazard“ (DGH). Riziko vzniku CTB v rámci Evropy je zřejmé z přiloženého obrázku, kde je uvedena predikce stavu acidifikace lesní půdy v roce 2040 . I když už je dnes možné uvedené údaje upřesnit nebo dokonce zpochybnit, jedno bylo jasné už v roce 1990 - že od Šumavy k Tatrám to jednou budou mít stromy nahnuté.

Lze tedy konstatovat, že snížení produkce skleníkových plynů sice sníží acidifikaci prostředí, ale proces CTB nezastaví, pouze ho oddálí. Roční dotace 100 miliard dolarů chudým zemím povede spíše k obohacení určité vrstvy obyvatelstva než ke snížení produkce CO₂ a kyselých plynů. Kdyby se tato částka věnovala na výzkum alternativních zdrojů energie, tak je do 10 let energie dostatek, k velké nelibosti zemí OPEC. Dostatek levné energie by vedl ještě k většímu růstu počtu obyvatelstva. Růst obyvatelstva by zvýšil produkci skleníkových plynů, takže nakonec je přece jen lepší rozdělit dotaci mezi věrchušku rozvojových zemí.