LEVEGÕTISZTASÁG-VÉDELEM
2.1
A levegőszennyezés helyzete és javításának lehetőségei Németországban Tárgyszavak: levegőszennyezés; korom; dízelüzemű jármű; részecskekibocsátás; emissziócsökkentés.
A legújabb epidemiológiai felmérésekből az derült ki, hogy a levegőszennyezéssel kapcsolatos költségeken belül az egészségügyi kiadások teszik ki a legnagyobb tételt. Az adatok ismeretében az EU 99/30 EC levegőminőségre vonatkozó keretirányelv a PM10 (particulate matter – PM) kibocsátását 2005-től megszigorította, 2010-től pedig további csökkentést írt elő. A megfelelő stratégia kialakítása helyzetfelméréssel kezdődött, ezt követte a várható kibocsátások előrejelzése és végül intézkedési terv összeállítása. A vizsgálatban kiemelt figyelmet fordítottak az egyes módszerek szelektivitására. Az elemzéshez a Baden-Württemberg tartomány által készített felmérés adatait használták fel.
Adatgyűjtés A szennyező forrásokat előzetesen csoportosították, és az adatgyűjtést eszerint végezték. Minden csoportra megadták a teljes porkibocsátást, a PM10- és PM2,5-frakciókat. A PM10-frakcióba a 10 µm-nél kisebb átmérőjű, a PM2,5-frakcióba pedig a tüdő alveolusokba bekerülő 2,5 µmnél kisebb porrészecskéket sorolták. A felmérésnél az 1998-as statisztikai adatokra támaszkodtak. Az elemzésben megvizsgált szennyező forrásokat az 1. táblázat foglalja össze. A felmérésben külön szerepeltek az engedélyhez kötött tevékenységek. A vizsgálatot a porképződéssel járó mindenféle tevékenység és technológia lehető legszélesebb körére kiterjesztették. A folyamatokat specifikus emissziós faktorokkal jellemezték, amelyeket úgy számítottak
1. táblázat Az emberi tevékenységhez kapcsolódó szennyező források Közlekedés Közúti közlekedés: A dízel- és benzinmotorok kibocsátása (meleg üzem és hidegindítás) Futófelület- és fékkopás, közlekedés által felkevert por Egyéb közlekedés: Légi közlekedés hajtóműkopásból eredő emissziója Vasúti dízelvonatatás kibocsátása, a vasúti közlekedésben valamennyi vágány-, kerék-, fékkopásból származó és fuvarozás során keletkező por Dízelvontatású vízi közlekedésből származó emisszió Egyéb közlekedés és önjáró munkagépek: A mezőgazdasági, erdészeti és építőipari dízel- és benzinmotorok kibocsátása, futófelület-kopás és a közlekedés által felkavart por, továbbá ipari és honvédelmi járművek kibocsátása A 4. BImSchV szerint engedélyköteles berendezések (a 11.BImSchV szerinti emisszióbevallás alapján) Tüzelőberendezések: Fűtő- és hőerőművek Ipari termelés (beleértve az üzemi tüzelőberendezéseket) Ásványi termékek: tégla, sóder, cement, mész, gipsz, beton és habarcs, kerámia, tűzálló termékek, üveg, üvegszál, aszfaltkeverékek stb. Fém (előállítás és feldolgozás): acél, alumínium, öntvények, nemvasöntvények, vasötvözetek, felületkezelés, pl. horganyzás, lakkozás, besugárzás stb. Vegyi termékek: szervetlen alapanyagok, kőolaj-finomítói termékek, gumi, műszál, műanyag, festékek és lakkok, savak, műtrágya, karbid stb. Élelmiszer: füstölés, gabonaőrlés, pörkölés, növényolajtermékek, maláta, sör stb. Egyéb termékek: farostlemez, papír, cellulóz, szénfeldolgozás stb. Egyéb engedélyköteles tevékenység: krematórium, motor-felülvizsgáló állomások, hulladékosztályozás, porképződéssel járó termékek rakodása Az 1. BImSchV szerint nem engedélyköteles tüzelőberendezések Kisteljesítményű tüzelőberendezések: háztartási készülékek, kisfogyasztók (beleértve a honvédséget) és ipar Egyéb nem engedélyköteles tevékenység Porképződéssel járó termékek rakodása: nem engedélyköteles gabonarakodás, kikötői rakodás Termelési folyamatok (kézműipar, mezőgazdaság, bányászat): asztalosműhely, állattartás, gabonafélék aratása és szárítása, építőipar (aszfalt-, beton-, habarcs-előállítás), kőtörés, sókitermelés BImSchV – Bundes Immissionschutz Verordnung = Szövetségi Immisszióvédelmi Rendelet
ki, hogy a teljes kibocsátást a tevékenység valamilyen egységére vonatkoztatták (pl. termékmennyiségre, felhasznált fűtőanyag-mennyiségre, menetteljesítményre stb.). Az emissziós faktorok és a statisztikákból származó aktivitási adatok szorzata adta a végeredményt. Az engedélyköteles tevékenységek elemzését az 1996. évi bevallások alapján végezték, amiből becsléssel következtettek az 1998-as teljes emisszióra. A folyamatra jellemző PM10- és PM2,5-értékeket irodalmi adatokból vették. A felmérés során méréseket nem végeztek, a rendelkezésre álló adatokat használták fel. A finom eloszlású porral kapcsolatos hiányosságokat a 2000-2003 között végzett újabb felmérések adataival, illetve a korábban figyelmen kívül hagyott folyamatokkal egészítették ki. Ezek között feltétlenül meg kell említeni a közúti közlekedésben felkavart port, amelyet az USA EPA által kidolgozott modell segítségével becsülték meg. Az 1998. évi adatok alapján több forgatókönyvet dolgoztak ki 2010re. Az előrejelzésben már a csökkentett kibocsátások szerepeltek. A becslésnél figyelembe vették az előkészítés alatt álló, és hamarosan életbe lépő törvényi változásokat, valamint a folyamatban levő technológiai és füstgáztisztítási fejlesztéseket is. A vizsgálatban külön hangsúlyt helyeztek a hatékonyságra. Az előrejelzésnél részben irodalmi forrásra, részben a gyártó cégek által rendelkezésre bocsátott dokumentációkra támaszkodtak. A 2010-re kidolgozott forgatókönyveket az egyes szennyező források kibocsátását csökkentő forgatókönyvek adataival vetették össze, amiből a csökkenés mértékére lehetett következtetni, illetve ennek alapján meg lehetett határozni a hosszú távú stratégia főbb elemeit.
Az emissziómeghatározás eredménye Az 1. ábrán Baden-Württemberg tartomány összes részecskekibocsátásai szerepelnek 1998-ban. A teljes kibocsátás 25,6 kt volt, ezen belül a PM10-frakció 15,3 ktonnát tett ki (60%). Becslések szerint a PM2,5 éves mennyisége kb.11,1 kt (43%). Az adatok között nem tüntették fel a közúti közlekedés által felkavart port, ezzel kapcsolatban csak tájékoztató számításra nyílt mód. A 2. ábrán a közúti közlekedés által okozott szennyezés értékei szerepelnek a kibocsátó forrás megjelölésével. A finomporfrakció főleg a dízelmotorokból származik, amelynek 60%-át a nehéz haszonjárművek (schweren Nutzfahrzeugen – Snf) teszik ki. A járművek futófelületeinek kopásakor kevés PM2,5 keletkezik. A közúti közlekedés PM10-frakciója az antropogén teljes kibocsátás 33%-a, de a PM2,5-frakció is nagy volt.
egyéb tevékenység; 4,3
PM, kt
közúti közlekedés*; 10,1
kis teljesítményű tüzelőberendezé sek; 1,7
engedélyköteles berendezések; 5,8
egyéb tevékenység; 2,3
egyéb közlekedés és járművek*; 3,7
PM10, kt
közúti közlekedés*; 5,2
kis teljesítményű tüzelőberendezé sek; 1,5
engedélyköteles berendezések; 3,4
egyéb közlekedés és járművek*; 2,9
PM2,5, kt egyéb tevékenység; 0,7 kis teljesítményű tüzelőberendezé sek; 1,3
közúti közlekedés*; 4,4
engedélyköteles berendezések; 2,1 egyéb közlekedés és járművek*; 2,6
* a felkevert por nélkül
1. ábra Baden-Württemberg tartomány valamennyi szennyező forrásának részecskekibocsátása 1000 t-ban 1998-ban
felvert útpor >1 100 t
abroncskopás fékkopás Otto-motorok PM2,5 PM 2,5
dízelüzemű személygépkocsik, könnyű haszonjárművek
PM10 PM 10 PM PM
dízelüzemű nehéz haszonjárművek 0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
emisszió, t
2. ábra A közúti közlekedés részecskeemissziója 1998-ban Baden-Württembergben A 3. ábrán szerepelnek az egyéb közlekedési eszközök és munkagépek által előidézett levegőterhelési mutatók. A szennyező források között vezetnek a dízelüzemű mezőgazdasági és építőipari gépek. Megállapították, hogy a futófelületek kopásából származó és a közlekedés által felkavart por mennyisége a kipufogógázhoz képest elhanyagolható. Az engedélyköteles berendezéseket osztályonként csoportosítva a 4. BImSchV sorolja fel. A 4. ábrán ezek szerepelnek kibocsátásukkal együtt. Legnagyobb kibocsátónak az első és második osztály bizonyult. Az emisszió részletes elemzéséből kiderült, hogy a szilárd és vegyes tüzelésű erőművek mellett a nagy mennyiségeket megmozgató mechanikai munkafolyamatok, pl. fuvarozás, rakodás, töltés, raktározás is nagy kibocsátással járnak. A füstgázkezelő berendezések alapján való megkülönböztetés során azt tapasztalták, hogy az engedélyköteles berendezésekből az összes porkibocsátás csaknem 50%-a 1996-ban a szekunder gáztisztítók nélküli folyamatokból származott (5. ábra). Itt nagyobbrészt a mechanikai folyamatok emissziói játsszanak szerepet, de jelentős PM2,5-emisszió származik a gáztisztítás nélküli üzemekből. Első helyen a tüzelőberendezések és az ipari üzemek (pl. lakkozó üzemek, füstölők, öntödék, fémolvasztók) álltak.
felvert útpor felületkopások légi közlekedés katonai járművek vasúti közlekedés
PM2,5 PM2,5 PM10 PM10
hajóközlekedés
PM PM
ipari járművek építőipari járművek mezőgazdasági járművek 0
300
600
900
1200
emisszió, t
3. ábra Egyéb közlekedés és járművek részecskeemissziója 1998-ban Baden-Württembergben 10
1: hőtermelés, bányászat, energia 2: kő- és talajkitermelés, üveg, kerámia, építőanyag 3: acél, vas és egyéb fémek előállítása, beleértve a feldolgozást 4: vegyipar, gyógyszeripar, kőolajfinomítás és feldolgozás 5: szerves anyagokkal végzett felületkezelés, műanyaggyártás és -feldolgozás, egyéb gyanta- és műanyag-feldolgozás 6: fa, cellulóz 7: élelmiszer, élvezeti cikkek, takarmányelőállítás, mezőgazdasági termékek 8: hulladékok hasznosítása és kezelése 9: anyagtárolás, ki- és berakodás 10: egyéb
9 8 7 6 5 4
PM2,5 PM 2,5
3
PM10 PM 10 PM PM
2 1 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
emisszió, t
4. ábra Engedélyköteles berendezések részecskeemissziója 1996-ban Baden-Württembergben
egyéb
PM2,5 PM 2,5 PM10 PM 10
ciklon, multiciklon
PM PM
szűrőszövet >2 900 t
véggáztisztító nélkül mosó elektroszűrő 0
200
400
600
800
1 000
1 200
emisszió, t
5. ábra Az engedélyköteles berendezések részecskeemissziója 1996-ban Baden-Württembergben Az ipari PM2,5-emisszió kb. 70%-a azokból a berendezésekből származott, amelyekhez szövetszűrő, elektromos porleválasztó vagy füstgázmosó tartozott. A felmérésben nem vették figyelembe a nagy portartalmú üzemi helyiségek kinyitásakor diffúz emisszió útján szabadba kikerülő pormennyiséget. A 6. ábrán a különböző kis háztartási tüzelőberendezések kibocsátása látható. Fő szennyező forrásnak a fatüzelésű berendezések tekinthetők, a gázüzemű berendezések kibocsátása elhanyagolható, az ábrán nem is szerepelnek. A 7. ábrán a nem engedélyköteles és egyéb tevékenységek, pl. különböző hőkezelési eljárások és a dohányfüst kibocsátása szerepel. Számottevő levegőszennyezéssel jár az állattartás, kőtörés és asztalos munka. A teljes emisszióban a részecskeméret-eloszlást tekintve a PM10-frakció van túlsúlyban. A 2. táblázat Baden-Württemberg tartomány 35 legnagyobb szenynyezéskibocsátóját foglalja össze, a rangsort a PM2,5-kibocsátás alapján állapították meg. A közúti közlekedésből származó port nem vették figyelembe. A teljes PM2,5-kibocsátás 90%-a származik a táblázatban felsorolt tevékenységekből. Első helyen a dízelmotorok kibocsátása áll, ezután következnek a tüzelőberendezések.
kis teljesítményű széntüzelésű
PM2,5 PM 2,5 PM10 PM10 PM PM
ipar összesen olajtüzelés kis teljesítményű berendezéssel háztartási széntüzelés kis teljesítményű fafűtés háztartási olajtüzelés háztartási fafűtés 0
100
200
300
400
500
600
700
emisszió, t
6. ábra Kis teljesítményű tüzelőberendezések részecskeemissziója 1998-ban, Baden-Württembergben egyéb gabonarakodás sókitermelés állattartás, szárnyas
PM2,5 PM2,5 PM10 PM10 PM
gabonaszárítás kőfejtés
PM
asztalos üzem állattartás, szarvasmarha állattartás, sertés ~ 1180 t
dohányfüst tüzelés 0
100
200
300
400
500
600
700
800
emisszió, t
7. ábra Nem engedélyköteles termelési és egyéb tevékenység részecskeemissziója 1998-ban Baden-Württembergben
900
2. táblázat Baden-Württemberg releváns PM2,5-kibocsátói 1996-ban Szennyező forrás Dízel gépjármű, személy- és tehergépkocsik Dízel gépjármű, tehergépkocsi utánfutóval Egyéb mezőgazdasági jármű, dízelmotor Dízel gépjármű, tehergépkocsi utánfutó nélkül Egyéb gépjárművek, építőipari gépek, dízelmotorok Háztartási fatüzelésű berendezések Széntüzelésű erőművek Aprítás, őrlés, kőosztályozás Dízel gépjármű, targonca Egyéb ipari jármű, dízelmotor Dízel gépjármű, busz Tűzoltóság Hajózás, dízelmotor Cementgyártás Dízel gépjármű, könnyű haszonjármű Háztartási olajtüzelésű berendezések Otto-motor gépjármű, katalizátoros személygépkocsi Kis teljesítményű fatüzelésű berendezések Dohányfüst Dízelvontatású vasúti közlekedés Kőolaj-feldolgozás, kőolajipari termékek Ipari fatüzelésű berendezések Dízel gépjárművek, hidegindítású személygépkocsik, könnyű haszonjárművek Gépjármű fékkopás, személygépkocsi Egyéb dízeljárművek, honvédség Otto-motor gépjármű, katalizátor nélküli személygépkocsi Barnaszén-tüzelésű kis teljesítményű berendezések Olajtüzelésű kis teljesítményű tüzelőberendezések Állattartás, sertés Vas- és acélöntödék Állattartás, szarvasmarha Egyéb mezőgazdasági járművek, Otto-motorok Vasúti közlekedés, fékkopás Papír- és kartongyártás Lakkozó/szárító berendezések Részesedés a teljes kibocsátásból, %-ban
PM (t) 1216 1139 1029 730 715 682 1025 2136 256 251 236 364 248 492 208 206 223 214 165 189 320 270 160 240 156 131 134 124 1179 168 844 63 369 89 100 63
PM10 (t) 1208 1132 978 725 679 671 688 831 255 238 234 328 223 359 207 206 203 199 165 170 193 200
PM2,5 (t) 1156 1083 926 694 644 639 547 368 244 226 224 219 211 207 198 193 192 172 165 161 155 152
159 206 149 126 120 124 530 138 380 60 119 73 71 81
152 151 141 118 110 96 94 86 84 56 55 55 55 90
A 8. ábra a 2010-ben várható abszolút változást tünteti fel PM10-re az 1998-as állapothoz viszonyítva. Az összesítésben az utcai por felverése is szerepel. A változások nagyságát tekintve a dízelmotorok kibocsátása vezet, ami az EURO-3 és EURO-4 kipufogógáz-határértékekhez kapcsolódik. A nagyobb menetteljesítménnyel együtt jár az abroncskopásból és a közúti porból származó emisszió növekedése. Kedvező változás várható az Otto-motorok kibocsátásában is. Általánosságban valamennyi közlekedési eszköznél javulás mutatkozik az előrejelzés szerint, ami részben a fajlagos kibocsátáscsökkenéssel, illetve a kisebb üzemanyag-felhasználással függ össze. összesen útporral együtt összesen útpor nélkül egyéb tevékenységek kis teljesítményű tüzelőberendezések engedélyköteles termelő tevékenységek engedélyköteles tüzelőberendezések egyéb járművek egyéb közlekedés gépjármű-közlekedés által felvert utcai por gépjárműfékkopás gépjármű-abroncskopás benzinüzemű gépjárművek dízel gépjárművek -4200
-3400
-2600
-1800
-1000
-200
600
a PM10-emisszió változása, t
8. ábra A PM10-emisszió-változás abszolút értéke 2010-ig az 1998-ban mért adatokhoz viszonyítva Az engedélyköteles berendezések emissziócsökkenése a szigorúbb előírásokra és részben a régi berendezések korszerűbb típusokra való cseréjére vezethető vissza. A kis teljesítményű berendezések kibocsátásánál az alternatív fűtőanyagok bevezetése hozhat javulást. Az újabb készüléktípusoknál már kisebb emissziós faktorral lehet számolni.
Összegezve az elmondottakat, 1998-hoz képest 2010-ben a teljes porkibocsátás kb. 16%-kal, a PM10 27%-kal és a PM2,5 33%-kal csökken a közúti por nélkül. Amennyiben ezt is figyelembe veszik, akkor a csökkenés mértéke a következőképpen alakul: teljes porkibocsátás kb. 6%, PM10 16%, PM2,5 28%.
Csökkentési lehetőségek A hatékony műszaki légszennyezés-csökkentő módszerek egész sora rendelkezésre áll már, köztük a dízelrészecske-szűrők, a földgázzal üzemelő járművek, a nagy hatékonyságú szövet- és elektroszűrő berendezések. A tüzelőberendezéseknél komoly haladást jelenthetne a szén és nehéz fűtőolaj helyettesítése földgázzal. A háztartási fafűtéses tüzelőberendezéseket is folyamatosan korszerűsítik. A közúti közlekedésre vonatkozó intézkedéseket 2005-től vezetik be. A dízelszűrőkkel ellátott új járművek üzembe állítását követően az alábbi csökkenés várható: személygépkocsiknál és könnyű haszonjárműveknél az EURO-4 határértékhez képest 90%-os, nehéz haszonjárműveknél 70%-os. A mezőgazdasági gépek, ipari és építőipari berendezések emissziós faktorának csökkenése megközelíti a 90%-ot. A régebbi járművek felszerelése szűrőkkel a fajlagos emisszió 60–90%-os javulását eredményezheti. A földgázüzemű nehéz haszonjárművek kibocsátása nagyjából megegyezik a szűrővel felszerelt dízelmotorokéval. A személygépkocsipark korszerűsítése a fajlagos emisszió kismértékű csökkenését jelentheti. A 9. ábráról a szűrővel ellátott dízelmotorok hatására bekövetkező változás olvasható le a közlekedéssel összefüggő teljes kibocsátás százalékában kifejezve. Eszerint 2010-ben a személygépkocsik és könnyű haszonjárművek PM10-emissziója 5%-kal, a PM2,5-emisszió 7%-kal csökken. A kedvező hatás a későbbiekben még erőteljesebben érzékelhető a régi járművek új, korszerűbb típusokra cserélésekor. Nehéz haszonjárműveknél elhúzódó hatással kell számolni, 2010-re még csak szerényebb mértékű változás várható, a csökkenés később jelentkezhet. A legnagyobb tartalékot vitathatatlanul a személygépkocsik és a könnyű haszonjárművek jelentik, már csak nagy számuk miatt is. Az ábrán a többi gépjárműtípus és egyéb munkagép korszerűsítésének hatása is szerepel. Tekintettel arra, hogy ezeknek a járműveknek (mezőgazdasági gépek) a többi kibocsátó forrással összehasonlítva lé-
nyegesen nagyobb az átlagos életkora, javulás csak a szűrők felszerelésével érhető el. A csökkenés ennek ellenére jelentős, még ha a fajlagos emissziócsökkenés jóval a kívánatosnak tartott 90% alatt marad is.
egyéb gépjárművek utólag felszerelt dízelrészecskeszűrővel (csökkenés 90%) egyéb gépjárművek utólag felszerelt dízelrészecskeszűrővel (csökkenés 60%)
dízelrészecske-szűrővel ellátott egyéb új gépjárművek
nehéz haszonjárművek utólag felszerelt dízelrészecskeszűrővel (csökkenés 90%)
PM2,5 PM2,5 PM10 PM10
nehéz haszonjárművek utólag felszerelt dízelrészecskeszűrővel (csökkenés 60%) személygépkocsik/könnyű haszonjárművek utólag felszerelt dízelszűrővel (csökkenés 90%) személygépkocsik/könnyű haszonjárművek utólag felszerelt dízelszűrővel (csökkenés 60%)
dízelszűrővel ellátott új nehéz haszonjárművek
dízelrészecske-szűrővel ellátott új személygépkocsik/könnyű haszonjárművek 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13
2010-ben várható csökkenés a teljes kibocsátás %-ában
9. ábra A dízelrészecske-szűrővel ellátott mobil szennyező források által elérhető csökkenés 2010-ben a teljes antropogén kibocsátás %-ában (a közúti közlekedés által felkevert por nélkül) Az engedélyköteles berendezésekre vonatkozó előrejelzéskor a bevallásokra támaszkodtak. Ugyanakkor nincsenek pontos információk a működő rendszerek hatékonyságáról. Legnagyobb hiányosság a finom, ultrafinom poroknál tapasztalható, aminek az az oka, hogy az adatszolgáltatásban nem kell feltüntetni a részecskeméret szerinti megoszlást.
A csökkentés mértékére csak a folyamatra jellemző és a maximális hatékonyság mellett elérhető emissziós faktorok összehasonlításából lehetett következtetni. A hatásfokot a nyersgázoldali emissziós faktor és a leválasztási hatásfok összevetése, ill. a legkisebb emissziós faktor segítségével becsülték meg. Nagy számú mérési adat alapján a finomporleválasztás maximális hatásfokát 99%-nak fogadták el. Az engedélyköteles berendezéseknél az elsődleges csökkentés lehetőségét a hatékonyabb füstgáztisztító rendszerek alkalmazása, ill. a meglevő berendezések hatásfokának javítása jelenti. kis teljesítményű berendezések - a technika mindenkori állásának megfelelő színvonalú fatüzelés kis teljesítményű berendezések földgáztüzelés ipari hőerőművek és indirekt folyamatok, földgázzal
PM2,5 PM2,5 PM10 PM10
nagy tüzelőberendezések, földgázzal
ipari termelési folyamatok - 99%-os porleválasztás mellett ipari hőerőművek és indirekt hőközlő folyamat 99%-os porleválasztás mellett nagy tüzelőberendezések 99%-os porleválasztás mellett 0
1
2
3
4
5
6
7
8
2010-ben várható csökkenés a teljes kibocsátás %-ában
10. ábra A stacioner forrásokból származó kibocsátáscsökkenés 2010-ben a teljes antropogén kibocsátás %-ában Baden-Württembergben
Az üzemek kibocsátásának alakulását a 10. ábra szemlélteti. A hőerőművek és távfűtőművek PM10-kibocsátásánál 3,5%-os, PM2,5 esetében 5%-os csökkenéssel lehet számolni, az összes kibocsátás pedig kb. 3%-kal csökkenhet. A finompor-leválasztásban a fatüzeléses rendszerek és a nehéz kőolajpárlattal dolgozó finomítók rendelkeznek a legnagyobb tartalékkal. Üzemi kibocsátásnál 99%-os leválasztási hatásfokkal számolva összességében 6–7%-os javulás várható. Az önjáró munkagépeknél és a szabadban végzett tevékenységeknél (aprítás, őrlés, kőzetosztályozás) is kedvező változás várható. A lakkozó üzemek, öntödék, füstölők esetében, valamint a farost- és farostlemez-előállító telepeken kb. 2%-os csökkenéssel lehet számolni. Ugyanakkor a cementiparban, a tégla- és üveggyártásban nem várható említésre érdemes javulás. Fűtőanyag-helyettesítők elterjedése és a technológiaváltás lassú folyamat, ezért ezen a területen 2010-ig jelentős javulással nem lehet számolni. A feketekőszenes erőműveknél, ipari tüzelőberendezéseknél és a kisebb üzemeknél végzett felmérés azt mutatta, hogy legnagyobb jelentősége a feketekőszénről gázra való átállásnak lehet (max. 5%). A folyamatot hátráltatja, hogy az átállás költséggel jár, és a fűtőanyagköltség is megemelkedik. Ebben a csoportban a szén és nehéz kőolaj helyettesítése földgázzal további 2%-os csökkenést hozhat. Ebben a kategóriában egyébként a finomítók számítanak a legnagyobb nehézolajfelhasználónak. Az engedélyhez nem kötött fatüzeléses rendszereknél a korszerű berendezések üzembe állítása a jelenlegi állapothoz képest 70%kal csökkentheti a fajlagos emissziót, ami a teljes kibocsátás 1%-át teszi ki. A közúti közlekedésben és az engedélyköteles berendezésekkel kapcsolatos korszerűsítésekkel elérhető javulás a 11. ábráról olvasható le. A dízelszűrőkkel felszerelt régebbi gépkocsitípusoknál 60%-os hatásfokkal számoltak. 2010-re a két területen összesen kb. 30%-os javulás érhető el PM10 vonatkozásában, és 38% PM2,5 esetén. Ha a csökkenést az egészségkárosítás szempontjából első helyen álló tüzelőberendezések teljes kibocsátására vonatkoztatják, akkor a csökkenés mértéke akár 50%-os is lehet. A felmérésben nem szerepelt, de a közúti emisszió csökkentésének egyik leghatásosabb módja – különösen hosszú távon – az alternatív hajtórendszerek (üzemanyagcella, elektromos motor) bevezetése. További tartalékkal rendelkeznek a biomasszát hasznosító hőtermelő rend-
2010-re várható csökkenés a teljes kibocsátás %-ában
szerek, különböző energiatakarékossági intézkedések bevezetése, és a nem engedélyköteles berendezések felszerelése hatékony szűrőkkel. 16
PM10 PM 2,5
14
PM2,5 PM 10
12 10 8 6 4 2 0 dízelrészecske-szűrővel ellátott régi és új gépjárművek
egyéb dízelszűrővel ellátott régi és új járművek
engedélyköteles berendezések (99%-os poleválasztás mellett)
11. ábra A közlekedés és engedélyköteles berendezések kibocsátásának várható csökkenése Baden-Württembergben 2010-ben a teljes antropogén kibocsátás %-ában
Összefoglalás Baden-Württemberg tartományban a finompor-kibocsátással kapcsolatos felmérés során megállapították, hogy a fő szennyező forrást a dízelüzemű közlekedési eszközök, a szilárd tüzelőanyagot használó égetőművek és bizonyos ipari tevékenységek (őrlés, törés, kőzetosztályozás, cementgyártás, kőolaj-finomítók, vas- és acélöntödék, papírgyártás és lakkozó üzemek) jelentik. A közúti közlekedésben felkavarodó pormennyiség becslésénél az amerikai EPA által kidolgozott elméleti modell szerint jártak el. Az eredményből az a következtetés vonható le, hogy ez a PM10-kibocsátás nagyjából megegyezik az egyéb közlekedésből származó PM10-emisszióval. Feltételezések szerint a PM2,5-frakciónál is hasonló módon lehet számolni, ami számottevő kibocsátást jelent. A módszer kiforratlansága miatt nagy a becslés bizonytalansága, továbbá viszonylag kevés adat állt rendelkezésre, ezért célszerű a kapott ered-
ményeket fenntartással kezelni. A megbízható előrejelzéshez további nemzeti és nemzetközi mérések szükségesek. Az előzőekhez hasonló bizonytalansággal találkoztak a szakemberek a diffúz ipari emisszió felmérésekor. A pontos előrejelzés fő akadálya a megfelelő mérési módszerek hiánya. Az elemzés rámutatott a poreloszlással kapcsolatos ismeretek hiányára is. Alig található összkibocsátáson belüli adat a PM2,5 és ennél kisebb mérettartományba tartozó részecskék megoszlásáról. A részecskeméret és az egészségi kockázat közötti összefüggés megállapításához további mérések szükségesek. A 2010-ben várható kibocsátással kapcsolatban jelentős javulásra lehet számítani a közúti közlekedésben. Az ipari üzemek esetén már nem ilyen kedvező a helyzet. A közúti közlekedésben a dízelmotorok kibocsátása a meghatározó. A dízelüzemű járműveken belül egyre nő a személygépkocsik számaránya, a nehézjárművek pedig fokozatosan visszaszorulnak. Az egyéb közlekedési eszközök és munkagépek számaránya enyhe emelkedést mutat. Az emissziócsökkentés műszaki oldalát vizsgálva megállapították, hogy a nano-, illetve ultrafinomrészecske-kibocsátás csökkentéséhez már ma igen hatékony eszközök állnak rendelkezésre. Legjobb eredmény akkor érhető el, ha mind a régi, mind az új dízelüzemű járműveket szűrővel látják el, illetve földgázüzemű típusra cserélik. Egyébként a dízelszűrő valamennyi területen (mezőgazdaság, ipar, építőipar) javulást hozhat. Az előrejelzés szerint 2010-ben a legnagyobb terhelést a nehéz haszonjárművek, és az egyéb régebbi járművek kibocsátása idézi elő. Itt még hosszú távon is csak dízelrészecske-szűrők alkalmazása jöhet számításba. A szakemberek a határértékek szigorításától remélnek további változást, elsősorban a személygépkocsik és a könnyű haszonjárművek területén. A kedvező tendencia további erősödése az alternatív hajtású járművek megjelenésétől várható, amelyek széles körű bevezetését a gazdasági és műszaki körülmények határozzák meg. Az ipari üzemek kibocsátása másodlagos intézkedésekkel, pl. szövetszűrők, elektroszűrők felszerelésével csökkenthető, amelyekkel elsősorban az ultrafinom porok választhatók le. Ezen a területen a technológiai tartalékok feltárása is javulást hozhat. Az engedélyköteles égetőműveknél és ipari üzemeknél látványos javulásra lehet számítani, ha 99%-os finompor-leválasztási hatásfokot sikerül elérni. A felmérésben feltárt hiányosságok pótlása (technológiák és berendezéstípusok részletes feltérképezése) nagyban elősegítheti a
valóságos helyzet megismerését, és ennek megfelelő hatékony intézkedések kidolgozását. Az egyes technológiai módosításokat gazdaságossági számításokkal kell kiegészíteni. A technika mindenkori állását tükröző intézkedések meghozatalakor a BImSchG (Szövetségi Immisszióvédelmi törvény) az irányadó. Az égetőművek vonatkozásában bebizonyosodott, hogy az elsődleges intézkedések, pl. technológiaváltás, fűtőanyag-helyettesítők, szilárd fűtőanyagok helyett gáz alkalmazása vagy porkibocsátás nélküli alternatív energiák (nap- és szélenergia) a leghatékonyabb módszer. A korszerűsítés fő akadálya gazdasági jellegű, de a hosszú távú stratégiában az előnyök is jelentkeznek. Az üzemeltetőket már most erre ösztönzik a jelenlegi nagy energiaköltségek. A diffúz szennyező források lehetséges csökkentésével kapcsolatban nem készült előrejelzés, de a feladat elvégzése már nem halogatható sokáig. Összeállította: Haidekker Borbála Pregger, T.; Friedrich, R.: Untersuchung der Feinstaubemissionen und Minderungspotenziale am Beispiel Baden-Württemberg. = Gefahrstoffe – Reinhaltung der Luft, 64. k. 1/2. sz. 2004. p. 53–60. Bailey, D.; Solomon, G.: Pollution prevention at ports: clearing the air. = Environmental Impact Assessment Review, 24. k. 7–8. sz. 2004. okt.–nov. p. 749– 774.
Röviden… Energia emberi extrementumokból – amerikai újdonság Energia – ha tetszik, a lakás világítása – a toaletten lehúzott vízből: ezt ígérik a Pennsylvania State University kutatói, akiknek sikerült kifejleszteniük egy szennyvízzel táplált generátort, amely ráadásul ellátja az ártalmatlanító szennyvízkezelés feladatát is. A „mikrobiális fűtőanyagcella” (microbial fuel cell, MFC) a szervezetben a táplálék lebontásához hasonló kemizmust használ, de a felszabaduló elektronokat a villamos energiát termelő reakciók felé irányítja. A szennyvízből termelt energia így maga gondoskodhatna az energiaigényes szennyvíztisztítás szükségletéről, ill. fedezné annak költségét, ami
különösen a fejlődő országokban egyszerre enyhítené az energetikai és higiéniai gondokat. A szennyvízben levő szerves anyagokat (szénhidrátokat, fehérjéket, lipideket) az ugyancsak ott élő baktériumok enzimei oxidálják. Az e reakciókban felszabaduló elektronok normális körülmények között a sejtek légzésében vesznek részt, oxigénmolekulákkal együtt. A baktériumokat azonban az MFC egyik oldalán megfosztva az oxigéntől, az elektronok is eltéríthetők áram fejlesztése és fenntartása céljából. Az új elem 15 cm hosszú henger, közepén a rúdkatóddal, amelyet csak protonokat áteresztő protoncserélő membrán vesz körül. Ugyancsak a katód köré van elrendezve nyolc hosszanti anód, amelyeken a baktériumok összetömörülnek és lebontják a hengeren átszivattyúzott szennyvíz szerves anyagait, miközben elektronok és protonok válnak szabaddá. Az elektronokat „elfogyasztó” oxigén hiányában a baktériumok az anódokhoz továbbítják őket, a protonok pedig a vízen át a katódhoz vándorolnak. A protoncserélőn polarizált molekulák a protonokat a katód felé való áthaladásra késztetik, ahol a levegő oxigénjével és a katódon felgyűlt elektronokkal vízmolekulákká egyesülnek. Az elektródokon ez az elektrontranszfer feszültséget hoz létre, amely képessé teszi a baktériumsejteket külső áramkör fenntartására. Az MFC elődei csak glükózoldattal működtek. A jelenlegi mikrobiális fűtőanyagcellák még csak a tizedrészét termelik annak, amire a berendezés a kutatók szerint képes. Ipari méretben 100 000 fő hulladékából 51 kW teljesítményre lehet számítani, de az anódfelület növelésétől és az anódok alkalmasabb anyagából még ennél több is remélhető. Mikrobiológus szakember véleménye szerint a szennyvízből villamos energia termeléséig még igen hosszú az út. Az MFC fejlesztése jelenleg ott tart, ahol a napenergia-program tartott 20 vagy 30 évvel ezelőtt: az elv bemutatása meggyőző, de hasznosításáig még hatalmas munkát kell elvégezni. (New Scientist, 181. k. 2438. sz. 2004. márc. 13. p. 21.)
