Ekologie
Ekologické aspekty záměny fosilních paliv za biomasu
PCDD/PCDF, PCB, PAU
Polychlorované dibenzo-p-dioxiny/dibenzofurany (PCDD/PCDF)
Polychlorované dibenzo-p-dioxiny (PCDD) a polychlorované dibenzofurany (PCDF) patří mezi perzistentní organické polutanty (POPs). PCDD a PCDF v čistém stavu, kdy jde o laboratorní chemikálie, jsou bílé krystalické látky, za normální teploty tuhé.
PCDD/PCDF vznikají jako nežádoucí vedlejší produkty při řadě antropogenních procesů. PCDD/PCDF jsou emitovány z termických procesů spalujících organickou hmotu a chlór jako výsledek neúplného spalování. Velkými stacionárními zdroji emisí PCDD/PCDF mohou být následující provozy:
- Spalování odpadů, včetně spoluspalování
- Rermické metalurgické procesy, například produkce hliníku a dalších neželezných kovů, produkce železa a oceli
- Spalovací paliv pro vytápění domácností
- Specifické chemické výrobní procesy uvolňující meziprodukty a vedlejší produkty
PCDD/PCDF jsou hepatotoxické a jsou pokládány za promotory rakovinných a teratogenních (vývojových) onemocnění.Hlavní toxikologické vlastnosti PCDD/PCDF:
- Jsou vysoce persistentní v lipidových složkách buněk a orgánů
- Jsou karcinogenní pro řadu zvířat, avšak až při akutně toxických dávkách
- Mají schopnost podporovat růst nádorů
- Jsou teratogenní (způsobující vznik vrozených vývojových vad) v dávkách akutně toxických pro matku
- Při vysokých dávkách - neurologické účinky
Biomasa má u malých kotlů cca 2krát vyšší emisní faktor, ale vyskytlo se i měření, které mělo naopak emisní faktor oproti uhlí přibližně třetinový, viz. obrázek. Při srovnání emisních faktorů u velkých kotů s emisními faktory u malých kotlů jsou emisní faktory u velkých zdrojů téměř o tři řády nižší.
Jednotlivá paliva vykazují značné rozdíly v množství emisí v rámci jednoho paliva, z čehož plyne, že produkce PCDD/F je velice závislá na použité technologii a provozních podmínkách.
Polychlorované bifenyly (PCB)
Polychlorované bifenyly (PCB) je souhrnný název pro 209 chemicky příbuzných látek (kongenerů), které se liší počtem a polohou atomů chlóru navázaných na molekule bifenylu (bifenyl je uhlovodík, v němž jsou jednoduchou vazbou spojena 2 benzenová jádra).
PCB se vyznačují chemickou a fyzikální stabilitou, jsou stálé i za teplot 300°C, nehořlavé, prakticky nerozpustné ve vodě, dobře se ale rozpouští v organických rozpouštědlech a tucích. K hoření PCB dochází až při teplotách nad 1 000°C.
PCB byly v poměrně nedávné minulosti průmyslově vyráběné a intenzivně používané. Po zjištění perzistence PCB v prostředí a jejich škodlivých účinků včetně poškození zdravotního stavu člověka byla již koncem 70. let výroba zastavena.
Hlavními zdravotními příznaky exponovaných osob jsou kožní potíže, snížení kapacity plic a dýchací potíže, poškození jater. Pravděpodobně jsou některé z těchto látek také karcinogenní. Nahrazením části fosilního paliva biomasou došlo k částečnému snížení emisí PCB při spalování.
Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU)
Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU) vznikají kondenzací dvou a více benzenových jader. PAU jsou za normálních podmínek tuhé látky, většinou bezbarvé, bílé nebo žluté. Fyzikálně-chemické vlastnosti PAU jsou obecně podmíněny molekulovou hmotností.
Dominantním zdrojem PAU v ekosféře dnešního světa je však činnost člověka. Vznikají zejména z nedokonalých spalovacích procesů, přičemž největší množství vzniká v domácích topeništích na tuhá paliva, dále pak ve spalovacích motorech. PAU se v životním prostředí většinou nevyskytují jednotlivě, ale jako složitá směs s širokým rozsahem molekulových hmotností.
Hlavním důvodem zájmu o PAU jsou karcinogenní účinky některých sloučenin tohoto typu a podezření, že do určité míry má minimální mutagenní účinky většina PAU.
Emisní faktory jednotlivých paliv při spalování v kotlích malého výkonu zobrazuje následující obrázek. Emisní faktor pro biomasu je cca 2krát nižší než pro černé uhlí. Podobné výsledky vykazují i měření na velkých kotlích, kdy při částečném nahrazení uhlí biomasou došlo ke snížení tvorby PAU. Při spalování paliv ve velkých zdrojích jsou však tyto emise více jak o 3 řády nižší.
