MASARYKOVA UNIVERZITA

MASARYKOVA UNIVERZITA PEDAGOGICKÁ FAKULTA Katedra chemie

BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

Chemie trvale udržitelného rozvoje

Brno 2007

Vedoucí bakalářské práce: Mgr. Jiří Šibor, Ph.D.

Vypracovala: Ivana Macíková

5

Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci vypracovala samostatně s použitím uvedené literatury. Souhlasím s uložením práce v knihovně Pedagogické fakulty Masarykovi univerzity a s jejím zpřístupněním ke studijním účelům. V Brně dne 5. srpna 2007

………………………………

6

Děkuji Mgr. Jiřímu Šiborovi, Ph.D. za cenné rady a připomínky, kterými přispěl k vytvoření této bakalářské práce.

7

OBSAH………………………………………………………

5

1. Úvod………………………………………………………………. 2. Historie trvale udržitelného rozvoje ve světě…………………. 3. Historie trvale udržitelného rozvoje v ČR……………………...

6

3.1 Strategické cíle trvale udržitelného rozvoje pro ČR……………...

4. Chemie trvale udržitelného rozvoje……………………………

6 7 8

4.1 Dvanáct principů zelené chemie…………………………………...

9 9

5. Uplatnění principů zelené chemie v praxi……………………..

10

5.1 Pasivní domy a efektivní využití energie…………………………. 10 5.2 Využití obnovitelných zdrojů energie……………………………… 12 5.2.1 Energie vody……………………………………………... 5.2.2 Geotermální energie…………………………………….. 5.2.3 Větrná energie…………………………………………… 5.2.4 Solární energie…………………………………………... 5.2.5 Energie moří a oceánů………………………………….. 5.2.6 Biomasa………………………………………………….. 5.2.7 Využití obnovitelných zdrojů v ČR……………………..

5.3 Bezpečnější chemie-ekologická chemie………………………….. 5.3.1 Biologická ochrana rostlin ve světě……………………. 5.3.2 Biologická ochrana rostlin v ČR………………………..

5.4 Iontové kapaliny jako bezpečnější rozpouštědla………………… 5.5 Omezení vzniku odpadu, biodegradace………………………….. 5.5.1 Technologie biodegradace……………………………... 5.5.2 Využití procesu biodegradace v ČR……………………

5.6 Navrhování odbouratelných látek…………………………………. 5.6.1 Plasty se zkrácenou životností…………………………

5.7 Omezit vznik derivátů………………………………………………. 5.8 Využití průmyslové katalýzy……………………………………….. 5.9 Bezpečnější chemikálie a produkty……………………………….. 5.9.1 Fytochemikálie……………………………………………

5.10 Méně riskantní chemické syntézy……………………………….. 5.11 Maximalizace ekonomiky atomu, atomová ekonomie…………. 5.12 Analytické metody pro zjištění znečištění živ. Prostředí……….

6. Trvale udržitelný rozvoj a vzdělávání…………………………. 7. Závěr……………………………………………………………… Seznam použité literatury…………………………………………. Zdroje obrazové přílohy. . ……………………………………………………….

12 13 13 14 15 16 17 18 19 21 22 24 25 26 27 27 29 30 31 31 33 35 37 39 42 44 49

8

1. Úvod Úvodem je dobré se zmínit o tom, co si lze vlastně představit pod pojmem udržitelný rozvoj. V osmdesátých letech minulého století Světová komise pro životní prostředí a rozvoj při OSN připustila, že současné nároky lidstva vedou svět neudržitelnou cestou. Překročení limitů znečištění ovzduší, civilizační choroby, znečištění zdrojů pitné vody, skleníkové plyny či hrozba globálního oteplování, to vše je negativní stránkou úspěšného civilizačního vývoje. Uvědomíme-li si spojitost mezi lidskými potřebami a přírodními zdroji, můžeme hovořit o udržitelném rozvoji. Jde v podstatě o hledání a hlavně nalezení řešení, z něhož budou mít prospěch lidé, ekonomika i životní prostředí v dlouhodobém časovém horizontu. Hledáme tedy cestu k zajištění rovnováhy mezi potřebami lidí, možnostmi planety a požadavky ekonomického rozvoje.1 Přesnou definici poskytla Světová komise životního prostředí na svém zasedání v roce 1987: „Udržitelný rozvoj je takový způsob rozvoje, který uspokojuje potřeby přítomnosti, aniž by oslaboval možnosti budoucích generací naplňovat jejich vlastní potřeby.“ Velmi elegantním řešením pro splnění tohoto požadavku je, mimo jiné, využití chemie.2

2. Historie udržitelného rozvoje ve světě 1972 – k nápravě neudržitelného stavu světa poprvé vyzývá Organizace spojených národů na konferenci o životním prostředí člověka ve Stockholmu. 1987 – v tomto roce Organizace spojených národů ustavuje Světovou komisi pro životní prostředí a rozvoj. Do čela této komise je jmenována norská ministerská předsedkyně Gro Harlem Brundlandová. Úkolem komise je navrhnout způsob, jak překonat rozpory mezi ekonomickým rozvojem a zdravím životním prostředím. 1992 – na konferenci v Rio de Janeiro jsou podrobně vymezeny obsah a principy udržitelné rozvoje. Výsledkem této konference je dokument Agenda 21. Dokument se stává strategickým plánem rozvoje společnosti a určuje hlavní směry omezení negativních projevů naší civilizace v různých oblastech. 2002 – aktuální zhodnocení situace nastíněné v Riu je tématem Světového summitu o udržitelném rozvoji (World Summit on Sutainable Development, WSSD) konaný

9

v jihoafrickém

Johannesburgu.

Poukazuje

na

další

postupy

a

směry

v dosahování udržitelného rozvoje. Jde především o edukaci a informování široké veřejnosti.3

3. Historie trvale udržitelného rozvoje v ČR Před rokem 1989 nebyly v ČR principy trvale udržitelného rozvoje brány v potaz. Zlomem se stal rok 1992, kdy byl schválen první zákon o životním prostředí, který obsahuje, mimo jiné, definici trvale udržitelného rozvoje, velmi podobnou výše zmiňované definici z roku 1987: „Rozvoj, který současným i budoucím generacím zachovává možnost uspokojovat jejich základní životní potřeby a přitom nesnižuje rozmanitost přírody a zachovává přirozené funkce ekosystémů.“ V zákoně se též objevuje a zdůrazňuje právo člověka na příznivé životní prostředí.4 V devadesátých letech minulého století se v ČR začíná restrukturalizovat průmysl. Začínají se objevovat snahy o omezení znečištění ovzduší a vody, aniž by tím strádala ekonomika. V samotném začátku je také zájem o tříděný a recyklovaný odpad. Nic se však nezmění okamžitě, a v ČR není v novém režimu možná stagnace průmyslu a výroby. Proto i přes snahu eliminovat znečištění, zůstává energetická náročnost výroby v ČR výrazně nad průměrem Evropské unie. Změnu k lepšímu si sliboval zákon o podpoře využívání obnovitelných zdrojů energie z roku 2005. Zákon garantoval minimální výkupní ceny a možnost výrobcům uzavírat dlouhodobé smlouvy, pokud budou využívat výhradně obnovitelných zdrojů energie. Na tuto právní normu se ale snesla vlna kritiky, především od příznivců jaderné energetiky. Přesto byla schválena a nabyla platnosti.5 Udržitelný rozvoj se stal nevyhnutelně velmi diskutovanou záležitostí a v současné době se jím zabývá hned několik institucí s různými oblastmi zájmu, avšak stejným cílem. Snad nejvýraznější organizací, která se tomuto tématu věnuje, je Ústav pro ekopolitiku fungující již od roku 1992. Ústav byl vládou pověřen k vytvoření návrhu strategie udržitelného rozvoje ČR. Tento návrh byl vypracován a vládou schválen v prosinci roku 2004. Dokument obsahuje zhodnocení stávající situace v ČR, zmiňuje naše silné i slabé stránky, náš výhled do budoucna, ale především se zaměřuje na strategické cíle, podporující trvale udržitelný rozvoj v ČR. Cíle byly koncipovány podle definice o rozvoji, který nemá omezovat stávající generaci, ale musí

10

brát ohled na potřeby generací příštích. Ovšem s vědomím toho, že budoucí generace mohou mít názor na kvalitu života poněkud odlišný, než je ten náš. Některé cíle bych zde ráda zmínila.6

3.1 Strategické cíle trvale udržitelného rozvoje pro ČR •

Udržet stabilitu ekonomiky a zajistit její odolnost vůči negativním vlivům.

•

Podporovat ekonomický rozvoj, respektující kapacitu únosnosti životního prostředí a zajišťující udržitelné financování veřejných služeb.

•

Zajišťovat na území ČR dobrou kvalitu všech složek životního prostředí a fungování jejich základních vazeb a harmonické vztahy mezi ekosystémy; v nejvyšší ekonomicky a sociálně přijatelné míře uchovat přírodní bohatství ČR tak, aby mohlo být předáno příštím generacím a zachovat a nesnižovat biologickou rozmanitost.

•

Systematicky podporovat recyklaci, včetně stavebních hmot.

•

Minimalizovat střety zájmů mezi hospodářskými aktivitami a ochranou životního prostředí.

•

Zajišťovat ochranu neobnovitelných přírodních zdrojů včetně zemědělského půdního fondu.

•

Udržet stabilní stav počtu obyvatel ČR a postupně zlepšovat jeho věkovou strukturu.

•

Podporovat udržitelný rozvoj obcí a regionů.

•

Umožnit účast veřejnosti na rozhodování a tvorbě strategií ve věcech týkajících se udržitelného rozvoje, a s tím spojena informovanost a edukace.7,8

11

4. Chemie trvale udržitelného rozvoje Co si představit pod pojmem udržitelného rozvoje bylo řečeno v předchozím textu, nyní se budeme zabývat otázkou, jak může trvale udržitelnému rozvoji přispět oblast chemie nebo lépe řečeno, jak modifikovat chemii a chemickou výrobu aby udržitelnému rozvoji vyhovovala. Již na zasedání Světové komise pro životní prostředí a rozvoj při OSN v roce 1987 se začalo hovořit o chemii trvale udržitelného rozvoje nebo též „ zelené chemii“. Návrhem bylo využít chemii k ochraně životního prostředí a k ochraně zdraví člověka. Jako první se konkrétním využitím zelené chemie začínají zabývat Spojené státy americké. V roce 1990 vzniká Agentura pro ochranu životního prostředí (Environmental Protection Agency, EPA), která vydává „Program zelené chemie“. Velmi brzy se k tomuto programu přidávají další státy jako Austrálie, Německo a státy EU.

V roce 1996 bylo stanoveno dvanáct principů, kterými lze

dosáhnou efektivní ochrany životního prostředí a zdraví lidí, aniž by se tím snížily nároky na výrobu.9

4.1 Dvanáct principů zelené chemie •

Předcházet vzniku odpadu.

•

Navrhovat bezpečnější chemikálie a produkty.

•

Využívat obnovitelné zdroje energie.

•

Maximalizovat ekonomiku atomu.

•

Využití katalyzátorů.

•

Navrhování odbouratelných látek.

•

Omezit vznik derivátů.

•

Využívat méně riskantní chemické syntézy.

•

Využívat bezpečnější rozpouštědla.

•

Efektivně využívat energii.

•

Aktualizovat analytické metody pro zjištění znečištění.

•

Prevence nehod, bezpečnější chemie.10

12

5. Uplatnění principů zelené chemie v praxi

5.1 Pasivní domy a efektivní využití energie Jeden z principů zelené chemie, efektivní využití energie, je realizován v několika zemích Evropy stavbou nízkoenergetických nebo též tzv. pasivních domů. Pokud vezmeme v úvahu počet obyvatel ČR, kteří všichni bydlí, a spočteme nároky jedné obytné jednotky na energii, vyjde nám ohromné číslo. Stavba nízkoenergetických domů začala v Německu, kde co do počtu obyvatel a spotřeby energie získávali mnohem vyšší hodnoty než v ČR. Ještě před pár lety se zdála vize stavby těchto domů daleko v budoucnosti, zlomem nastal rok 2001, kdy v Německu začala být stavba nízkoenergetických domů podporována státními dotacemi. Tento postup se velmi osvědčil a od roku 2002 jsou dotovány pouze stavby, které mají parametry pasivního domu.11 V čem jsou tedy pasivní domy přínosem? Obrovskou výhodou pasivních domů je to, že se definitivně zbavují nutnosti využívat fosilní paliva. Studie dokazují, že zásoby těchto paliv budou v horizontu padesáti let prakticky zcela vyčerpány. Proto je nutné začít s výstavbou obydlí, která tato paliva nevyužívají. Pokud tedy nepotřebujeme v obydlí klasické topení, nezatěžujeme atmosféru emisemi fosilního uhlíku, tím brzdíme tempo globálního oteplování a tím se přesně začleníme do kritérií trvale udržitelného rozvoje. Kritériem pasivního domu je měrná spotřeba energie vztažená na podlahovou plochu budovy. Tedy počet kilowatthodin na metr čtvereční za rok. Zatímco u domů klasických je spotřeba energie na metr čtvereční 160 kWh za rok, u nízkoenergetických domů je limitní hodnota 70 kWh.m-2 za rok. Pro domy pasivní je tato hodnota ještě mnohem přísnější a měla by se pohybovat maximálně do 15 kWh.m-2 za rok. Tato hodnota je limitní pro to, aby dům nemusel mít klasické vytápění. Topení je možné uskutečnit přihříváním čerstvého vzduchu, který je do domu přiváděn mechanickým větracím systémem. Účinnost tohoto výměníku je téměř devadesát procent a i bez přihřívání se vzduch do nitra budovy dostává maximálně o stupeň chladnější, než je teplota interiéru. Slovo pasivní v názvu domu pak znamená, že vzduch uvnitř domu necirkuluje. Proudění vzduchu se uskutečňuje pouze větráním, nikoliv topením.

13

V pasivních domech není nutná klimatizace ani žádná aktivní topná jednotka, je nutný pouze kvalitní větrací systém.12 Aby mohl dům sloužit jako pasivní, je nutná nadstandardní tepelná izolace a výborné utěsnění. Nutná jsou také dobře izolující okna a zabezpečení větrání systémem rekuperace. Mechanický výměník vrací z vypouštěného vzduchu z budovy téměř všechno teplo zpět na ohřev vzduchu čerstvého, který je přiváděn z vnějšího prostředí. Tím by měl být zaručen stabilní přívod čerstvého vzduchu do budovy, což je další výhodou tohoto domu.13 I pasivní dům je ovšem závislý na dodávkách energie pro elektrospotřebiče nebo na ohřev vody. I tento odběr lze ale snížit pomocí tepelných čerpadel či využitím solární energie. V ČR je zatím stavba pasivních domů záležitostí novátorskou, ačkoliv se o ni začíná zajímat stále více lidí. Je jen otázkou, zda lidé začínají smýšlet ekologicky nebo spíše ekonomicky. Ačkoliv proč nespojit příjemné s užitečným, což pro nás výstavba těchto domů rozhodně znamená. OBRÁZEK1: Energetická bilance pasivních domů.1

14

5.2 Využití obnovitelných zdrojů energie Využití obnovitelných zdrojů energie je dalším z principů zelené chemie. Současná energetická politika se snaží utvořit vyrovnané partnerství mezi využitím klasických zdrojů jako je ropa, zemní plyn, uhlí, a využitím zdrojů alternativních, jako je solární, větrná nebo vodní energie. Podle výsledku průzkumu, provedeného statistickým úřadem EU Eurostat, považuje 90 % občanů členských zemí za jeden z prioritních úkolů svých vlád zvyšování podílu alternativních zdrojů energie na bilanci spotřeby energie.14 Ministerstvo průmyslu a obchodu ČR vytvořilo státní program na podporu úspor energie a využití obnovitelných zdrojů energie, tzv. Programefekt pro ČR. Nicméně místopisná poloha ČR není pro využití alternativních zdrojů ani zdaleka ideální. V dalším textu si ukážeme proč.15

5.2.1 Energie vody Hydroenergetika je perspektivní především v oblastech s prudkými toky a velkými spády vody. V ČR nejsou pro výstavbu vodních elektráren ideální podmínky. Nemáme ani dostatečný spád řek, ani dostatečný průtok vody. V ČR pracují vodní elektrárny jen jako posila elektráren klasických. Tyto elektrárny pracují na principu spojení turbíny a generátoru, vzniká tzv. turbogenerátor. Dochází k přeměně mechanické energie proudící vody na energii elektrickou. Nespornou výhodou takovéto výroby energie je její šetrnost k životnímu prostředí. Žádný odpad, bez znečištění ovzduší, bez devastace okolní krajiny a vysoká bezpečnost. Hydroelektrárny jsou také nezávislé na dovozu surovin. Pro využití potenciálu ČR slouží malé vodní elektrárny (s výkonem do 10 MW). Fungují většinou jako sezónní a jsou silně závislé na počasí. OBRÁZEK2: Schéma vodní elektrárny.2

15

5.2.2 Geotermální energie Takovéto elektrárny využívají k výrobě elektřiny tepelnou energii z nitra Země. Průzkumy dokázaly, že teplotní spád je na některých místech více než 55 stupňů Celsia na jeden kilometr hloubky. ČR opět nemá pro tyto elektrárny dostatečný potenciál. Geotermální elektrárny se staví ve vulkanicky aktivních oblastech. Principem je opět turbína a generátor, tady ale turbínu neroztáčí voda, nýbrž horká pára stoupající na povrch z gejzírů a horkých pramenů. Takovéto elektrárny jsou opět velmi šetrné k životnímu prostředí, jsou bezodpadní a nezávislé na dodávce paliva. Velkou nevýhodou ovšem je, že jsou maximálně využitelné jen na některých místech zemského povrchu, a výstavba je zhruba pětkrát dražší, než stavba jedné jaderné elektrárny. Podíl využití těchto elektráren je na celou Evropu minimální. Největší podíl geotermální energie je na Islandu, kde se tato energie využívá i na vytápění domů nebo ohřev vody.16

5.2.3 Větrná energie Využití větrné energie patří na našem území k nejstarším vůbec. První větrný mlýn byl postaven již v roce 1277 na zahradě Strahovského kláštera v Praze. Velký rozkvět výstavby větrných elektráren proběhl v ČR v letech 1990 až 1995. Bylo postaveno několik desítek elektráren, z nichž velké procento bylo poruchových a další část stála v naprosto nevyhovujících povětrnostních podmínkách. Od té doby vývoj větrných elektráren v tuzemsku poněkud stagnuje. Funkční elektrárny jsou asi na desítce lokalit ČR a jejich výkon se pohybuje do 1,5 MW. Působením aerodynamických sil na listy rotoru převádí turbína energii větru na rotační energii mechanickou, která je dále zdrojem elektrické energie. V ČR by se perspektivní větrné elektrárny mohly stavět v oblastech s nadmořskou výškou nad 700 metrů. Tomu vyhovují horská pohraniční pásma a oblast Českomoravské vrchoviny. Většina těchto vhodných míst ale leží v chráněných krajinných oblastech, kde je zakázáno stavět, což je první velkou nevýhodou těchto elektráren. Další nevýhoda spočívá v tom, že sice jedna elektrárna nepůsobí jako zásah do krajiny, ale pro optimální výkon je nutné stavět větrné farmy o obrovských rozlohách, které mohou zabírat i desetinásobek rozlohy jedné klasické elektrárny. Výhodou proti tomu je maximální šetrnost k životnímu prostředí, nevznikají žádné tuhé ani plynné odpady a obsluha je automatická. V ČR sice není větrná energie příliš využívána, ale ve státech jako je Dánsko, Německo a Velká Británie (státy

16

s přímým přístupem k moři) se tímto způsobem pokrývá až 10 % celkové spotřeby energie.17 OBRÁZEK3: Schéma větrné elektrárny.3

Popis: 1 - rotor s rotorovou hlavicí, 2 brzda rotoru, 3 - planetová převodovka, 4 - spojka, 5 - generátor, 6 - servopohon natáčení strojovny, 7 - brzda točny strojovny, 8 - ložisko točny strojovny, 9 - čidla rychlosti a směru větru, 10 - několikadílná věž elektrárny, 11

-

betonový

elektrárny,

12

armovaný -

základ

elektrorozvaděče

silnoproudého a řídícího obvodu, 13 elektrická přípojka.

5.2.4 Solární energie Takto získávaná energie je z hlediska životního prostředí nejčistším a nejšetrnějším způsobem její výroby. Podobně šetrné jsou i jaderné elektrárny, u nichž ale na rozdíl od elektráren solárních vzniká velmi nebezpečný odpad. Se současnými solárními systémy lze získat z jednoho čtverečního metru aktivní plochy až 110 kWh za rok. Účinnost přeměny sluneční energie na energii elektrickou má tedy obrovský potenciál a prakticky neomezený růst. Jde jen o vývoj účinnějších solárních panelů a jejich finanční dostupnost. A právě ekonomika je důvodem, proč v ČR zatím není solární energie využívána. Ve srovnání s klasickými zdroji je totiž podstatně dražší. V ČR je tedy získávání energie ze slunce zatím ve fázi vývoje. Vznikají různé projekty a programy (Státním fondem životního prostředí vyhlášený program Slunce do škol), výzkum a vývoj je podporován dotacemi, k dispozici jsou i dotace pro instalaci solárních systémů pro soukromé osoby.

17

Elektrickou energii lze z energie solární získat různými způsoby a to jak přímo, tak nepřímo. Přímá přeměna je založena na fotovoltaickém jevu, při němž se v látce prostřednictvím fotonů uvolňují elektrony. Tuto přeměnu zprostředkuje tzv. fotovoltaický článek. Solární článek je nejčastěji tvořen tenkou destičkou monokrystalu křemíku. Destička je z jedné strany obohacena atomy trojmocného prvku (např. bóru), tím vzniká polovodič typu P, z druhé strany obohacena atomy pětimocného prvku (fosfor, arsen) a vzniká polovodič typu N. Zadní strana článku je pak potažena tenkou vrstvou hliníku, která tvoří kladný pól, na stranu přední se v tenkých proužcích nanáší stříbro tak, aby mohlo světlo dále dopadat na křemík. Při dopadu fotonu na článek se uvolňují záporně nabité elektrony a zůstávají kladně nabité „díry“. Spojíme-li obě strany článku drátem, začne protékat elektrický proud. Napětí na jednom článku je asi 0,5 V. Spojením několika solárních článků vzniká solární panel, který může poskytnout až 150 W stejnosměrného proudu. Nepřímá přeměna je založena na získání tepla pomocí solárních sběračů, v jejichž ohnisku jsou umístěny termočlánky, které mění teplo v elektřinu. Tato přeměna je založena na tzv. Seebeckově jevu který říká, že v obvodu ze dvou různých drátů vzniká elektrický proud, pokud jejich spoje mají různou teplotu. Ve světě a také v Evropě se výrobě elektrické energie přímo z energie sluneční věnuje velká pozornost a je jen otázkou času, kdy začneme využívat solární energii opravdu ve velkém. Jednoduchým výpočtem lze totiž dokázat, že z jedné desetiny rozlohy pouští Sahary by se při dnešních možnostech slunečních elektráren vyrobil asi pětinásobek elektrické energie, než potřebuje celé lidstvo.18

5.2.5 Energie moří a oceánů Zatím nejméně známým a nejméně využívaným alternativním způsobem získávání energie, je využití neustálého pohybu moří a oceánů. Tento nepřetržitý pohyb je vyvoláván větrem, slapovými jevy nebo posunem zemských desek. Každopádně tato masa vody disponuje obrovským množstvím energie a kroky k jejímu praktickému využití již byly ve světě učiněny. Návrh Angličana Christophera Cockerella je jedním takovým krokem. Jeho myšlenkou je umístění trojdílných pontonů na hladinu oceánu a upoutat je ke dnu. Pohyb vln se potom přenáší na vodní motor spojený s alternátorem. Stephen Salter přinesl další zajímavý nápad pod názvem Ploeg. Jde o řadu plováků, které působením vln kmitají kolem své osy. Tento kmitavý pohyb je dále převáděn na

18

generátor vyrábějící elektrický proud. Velmi důmyslně vyřešili získávání energie z mořských vln na pobřeží Japonska. Elektrárna Kalimai připomíná 80 metrů dlouhý a 12 metrů široký převrácený tanker, ve kterém jsou umístěny tři turbíny. Tyto turbíny jsou poháněny vzduchem, který je stlačován pohybem vln pod elektrárnou. Elektrárna je zajímavá také v tom, že zároveň plní i funkci vlnolamu. Nejenom pohyb vln může mít rozsáhlé využití. Také síla mořského příboje je obrovskou zásobárnou energie. Momentálně se ale prakticky nevyužívá z prostého důvodu, v místech silného příboje se nestaví žádná velká města ani podniky, které by takto získanou elektřinu využily. Pro představu této obrovské síly je příklad z Francie, kde příbojové vlny posunuly betonový blok o váze 65 tun na vzdálenost 20 metrů. Jedna příbojová hydroelektrárna leží na pobřeží Bretagne, její úspěšnost však nebyla veliká. Velké využití především ve Francii a Velké Británii mají elektrárny přílivové. Za nejstarší přílivovou elektrárnu je považována anglická Dee Hydro Station z roku 1913. Novější elektrárny jsou v provozu v Bretagni. Velkou nevýhodou těchto elektráren je jejich závislost na nepravidelných slapových jevech. Jejich pracovní doba tedy nemusí odpovídat poptávce po odběru. Přesto je tato energie velmi nadějným zdrojem pro využití v budoucnosti.19

5.2.6 Biomasa Tento pojem označuje veškerou organickou hmotu vzniklou prostřednictvím fotosyntézy nebo hmotu živočišného původu. Pro energetické účely jde nejčastěji o dřevní odpad, zemědělské zbytky, slámu a dokonce exkrementy hospodářských zvířat (kejda). Biomasa se klasicky spaluje, podobně jako jiné suroviny, ale její nespornou výhodou je, že nezatěžuje životní prostředí nadměrnou produkcí oxidu uhličitého. Při spalování totiž dochází ke stejné produkci tohoto plynu, jako spotřebuje sama rostlina při svém růstu. Navíc se dá využít i popel jako poměrně kvalitní hnojivo. Tím se stává spalování biomasy bezodpadním zdrojem energie. V ČR se stává využívání biomasy, jako zdroje ekologické energie, velmi diskutovaným tématem. A nejedná se jen o zpracování stávající nebo vznikající biomasy, ale také o výsadbu rychle rostoucích dřevin, jako je vrba nebo topol, za účelem jejich pozdějšího využití. První takovýto projekt u nás byl realizován v Karlových Varech. Jednalo se o rekultivaci divoké skládky a následné osázení vzniklého prostoru fytomasou (biomasa rostlinného původu). Nejefektivnějším využitím tohoto zdroje jsou malé bioplynové stanice. Kotelna na biomasu s kohezní stanicí pro výrobu elektřiny byla zprovozněna v Bystřici

19

pod Pernštejnem. Jako palivo se využívá biomasa z okolních lesů a polí. K využití biomasy se přiklání i ČEZ, který začal v několika elektrárnách mísit uhlí se štěpkou a vytváří tak státem dotovanou ekologickou energii.20 OBRÁZEK4: Energie biomasy.4

5.2.7 Využití obnovitelných zdrojů energie v ČR V České republice se mapováním využívání různých obnovitelných zdrojů na různém území zabývá Sdružení pro záchranu prostředí (Calla). Podle těchto výzkumů je v současné době podíl čistých energetických zdrojů na celkové spotřebě energie pouze 1,9 %, a zatím poněkud stagnuje. Rozhodně to ale není číslo definitivní. Česká republika si letos, spolu s dalšími členskými státy Evropské unie, dala za cíl zvýšit do roku 2010 podíl využití čistých zdrojů energie na 12 %. Podle tohoto portálu je nejvyužívanějším zdrojem čisté energie spalování biomasy, následováno vodní energií a energií získanou z tepelných čerpadel. Solární energie je pro ČR velmi perspektivní, její využití je ale prozatím velmi malé.21 Několik informací o možnostech využití čisté energie přináší na svých internetových stránkách Agentura pro podporu obnovitelných zdrojů energie (Czech Renewable Energy Agency). Komentuje závislost zeměpisné polohy na využití

20

obnovitelných zdrojů energie, která ČR nutně o využití některých zdrojů ochuzuje. Je možné se zde dozvědět, kdy a zda je výhodné využít ten který zdroj alternativní energie. Jestli solární panel, či raději spalovat biomasu, nebo investovat do tepelného čerpadla.14 Společností, která se využitím obnovitelných zdrojů zabývá aktivně, je EkoWatt. Jejím úkolem je vytvářet územní energetické koncepce (ÚEK). Tyto koncepce obsahují pro příslušné území (kraj, mikroregion) konkrétní podmínky pro hospodárné nakládání s energií. Jde tedy o analýzu možných způsobů zásobování daného území palivy a energií včetně potenciálu využití obnovitelných zdrojů. Výsledkem je návrh cílů, nástrojů a opatření pro efektivní energetické hospodářství.22 OBRÁZEK5: Využití obnovitelných zdrojů energie v ČR.5

5.3 Bezpečnější chemie, chemická ekologie Jde o multidisciplinární vědní obor, jehož zájmem je poznání ekologie organismů na úrovni chemie a molekulární biologie. Hlavním předmětem této poměrně mladé vědní disciplíny je zkoumání signálních molekul, zajišťujících přenos informace z jednoho organismu na druhý. Myšlenkou tedy je, že vzájemné interakce živočichů i rostlin jsou řízeny stopovým množstvím organických sloučenin. Tyto organické látky jsou pro každý druh specifické, předmět zkoumání tohoto oboru je tedy prakticky nevyčerpatelný.

21

Chemická ekologie se jako samostatná vědní disciplína ustavila v šedesátých letech minulého století. Jejími největšími průkopníky byli D. Schneider z Německa a T. Eisner z USA. Začátkem let sedmdesátých vznikla Mezinárodní Společnost Chemické Ekologie (International Society of Chemical Ecology, ISCE) a byl vydáván časopis Journal of Chemical Ecology. Velký rozvoj ale chemická ekologie zaznamenala až v posledních dvaceti letech. Začíná se vydávat více publikací, zabývajících se touto problematikou a mnoho informací se dá nalézt na internetových stránkách.23

5.3.1 Biologická ochrana rostlin ve světě Praktické využití chemické ekologie je značně rozmanité. Spektrum sahá přes biologickou ochranu rostlin, toxikologii, farmacii až k medicíně. Konkrétní využití biotechnologických poznatků získaných chemickou ekologií přináší článek autorky Jennifer S. Thalerové publikovaný v časopise Nature. Autorka v něm prezentuje svůj výzkum, zaměřený na biologickou ochranu rostlin pomocí jasmonové kyseliny. Tato kyselina patří mezi fytohormony, což jsou přirozené metabolity rostlin, které v nízkých koncentracích regulují jejich růst a vývoj. Kyselina jasmonová je syntetizována z kyseliny linolenové. Doktorka Thalerová ve své publikaci zkoumá vliv jasmonové kyseliny na oktadekanovou metabolickou dráhu u rostlin, v souvislosti s reakcí rostliny k patogenům a jejich aktivním látkám. Výzkum byl prováděn na rostlinách rajčete, které byly vystaveny účinku kyseliny jasmonové. To mělo za následek aktivaci oktadekanové metabolické dráhy, která začne produkovat atraktivní látky pro přirozené nepřátele rostlinných škůdců. Takto ošetřené rostliny tedy lákají predátory herbivorních škůdců, a rostlina je chráněna bez použití insekticidních prostředků. Využití přirozených ochranných prostředků rostlin místo chemických látek je pro životní prostředí velmi pozitivní. Aplikace pesticidů v zemědělské výrobě je sice mnohem účinnější, ale známky jejich působení přetrvávají v půdě i vodě několik let. To degraduje stabilitu zeminy a snižuje vlastnosti následné produkce. Dalším negativem je nespecifičnost většiny pesticidních látek. Tyto látky hubí kromě škůdců i jiné organismy, které pro rostlinu nepředstavují nebezpečí. Biologická ochrana proti tomu je velmi specifická. Určitý druh atraktantu, vyvolaný biochemickou cestou, láká určitý druh přirozených nepřátel pro určitý druh parazitů. Obrázek v příloze dává konkrétní představu o využití biologické ochrany na rostlinách.

22

Práce doktorky Thalerové je jen jedna z mnoha podobných studií, které se v posledních letech provádějí jak u nás, tak ve světě. Chemická ekologie a oblast jejího zkoumání může do budoucna přinést velmi užitečné poznatky pro nás i pro trvale udržitelný rozvoj.24 OBRÁZEK6: Schéma principu biologické ochrany rostlin.6

23

5.3.2 Biologická ochrana rostlin v ČR V České republice se biologickou ochranou rostlin, tedy ochranou životního prostředí před látkami chemické povahy, zabývá společnost BIOCONT Laboratory. K ochraně hospodářsky významných plodin je využívána tzv. metoda matení samců škodlivých motýlů feromony. Jde o perspektivní a zatím poměrně novou metodu. Její princip je velmi prostý. Na pro nás hospodářsky důležitých rostlinách neškodí motýli, nýbrž jejich housenky, tedy nová generace škůdců. Principem této metody je nedovolit škůdcům rozmnožování. K tomuto účelu slouží feromony, což jsou přírodní chemické látky, na jejichž základě spolu komunikují jednotlivé druhy motýlů. Samice produkují mikrogramová množství této, z chemického hlediska lipoidní nebo terpenické, druhově specifické látky. Sameček podle produkce feromonů samičku vyhledá. Při využití metody matení samců, se na osázenou oblast instalují odparníky s feromony, specifickými pro daný druh škůdce. Na jeden hektar osázené plochy stačí přibližně osmdesát pět gramů látky. Feromony se pozvolna odpařují do okolního prostředí, vzduch je jimi provoněn a přesycen, a samečci jednoduše samičku, která produkuje jen minimální množství těchto látek, nenajdou. Ta zůstává neoplodněna a nevzniká nová generace škůdců. Tato metoda se zdá velmi prostá, leč ve výsledku poměrně účinná. Mezi výhody spojené s využitím této metody místo klasické chemické ochrany, patří především šetrnost k životnímu prostředí, ale také možnost využití státní dotace až ve výši šedesáti procent všech nákladů, spojených s touto biologickou ochranou. Dalším pozitivem je možnost využití několika druhů feromonů najednou pro jednu cílovou lokalitu. Feromony jsou látky chemicky velmi podobné, avšak spolu nereagující. Je tedy možné aplikovat tuto metodu na jedné lokalitě proti několika druhově rozdílným škůdcům. Tím se tato metoda stává efektivnější a finančně přijatelnější. Ale jako u všeho i tady najdeme negativa. Stačí špatné povětrnostní podmínky a pracně aplikované feromony nesplní svůj účel. Také sama syntéza těchto látek v laboratořích není zcela jednoduchá. Nahrazení využívání pesticidů jinými agrotechnickými a biologickými metodami ochrany patří v současné době k velmi diskutovaným tématům, kterým se zabývají přední odborníci ve světě i v České republice. Vyvíjí se stále nové metody, ty stávající se zdokonalují. Ať už jde o ochranu pomocí aplikace přirozených predátorů rostlinných škůdců, využití feromonů nebo různých mikroorganismů.25

24

5.4 Iontové kapaliny jako bezpečnější rozpouštědla Novým směrem v chemii trvale udržitelného rozvoje se v posledních několika desetiletích staly tzv. iontové kapaliny (ionic liquids). Za iontové kapaliny můžeme považovat látky, které mají bod tání nižší než 100°C, jsou složeny z organického kationu a anorganického anionu. Jejich strukturou je síť molekul, propojených vodíkovými vazbami.26 Tyto látky disponují obrovským množstvím výhod, zejména pak iontové kapaliny kapalné při laboratorní teplotě (tzv. Room Temperature Ionic Liquids – RTILs). Jednou z hlavních výhod je prakticky nulová tenze par, tedy nulový tlak par nad kapalinou, který vzrůstá se vzrůstající teplotou. S nízkou tenzí par je potom spojena i velmi nízká těkavost iontových kapalin. Jako další přednosti těchto látek lze uvést vysokou termostabilitu, nízkou toxicitu, nehořlavost, velmi široké rozmezí kapalného skupenství a nadstandardní solvatační vlastnosti.27 Sečteme-li všechna tato pozitiva, potom využití iontových kapalin jako prostředí pro uskutečnění chemických reakcí se přímo nabízí. Jsou vhodné jako náhrada za organická rozpouštědla, jejichž těkavost

je spojena s uvolňováním škodlivin do

ovzduší. Jedinou nevýhodou iontových kapalin je jejich vysoká viskozita v porovnání s běžnými organickými rozpouštědly. Viskozita iontových kapalin se pohybuje v rozmezí 35 a 500 mPas, (viskozita vody je 0,9 mPas a viskozita glycerolu asi 150 mPas). Viskozita se mění s teplotou a je ovlivněna přítomností nečistot. Nicméně i přes jedno malé mínus jsou iontové kapaliny jako náhrada organických rozpouštědel velmi perspektivní a skýtají široké využití. Celá řada reakcí probíhá v iontových kapalinách, použitých jako rozpouštědlo, rychleji a s většími výnosy, než při průběhu stejné reakce v klasickém organickém rozpouštědle. Mnohdy se může stát výhodou také možnost recyklace, či snadnější izolace produktu ze směsi. Iontové kapaliny mohou také sloužit k separaci plynných i kapalných směsí, tím získávají využití v chromatografii. Vývoj iontových kapalin začal v sedmdesátých letech minulého století, kdy byl zahájen výzkum sloučenin, které by měly iontový charakter a současně nízkou teplotu tání. Do této doby pracovali vědci pouze s nízkotajícími anorganickými solemi, kterých se využívalo jako elektrolytů v bateriích. Podmínku iontového charakteru a nízkého bodu tání splňovaly soli, v nichž nedochází ke koordinaci mezi anionem a kationem, tedy tehdy, když jsou oba ionty dostatečně objemné a jejich náboj je delokalizován.

25

Jako vhodné se jeví kationy imidazoliové, například 3-butyl-1-methylimidazolium (BMIM) nebo 3-ethyl-1-methylimidazolium (EMIM), nebo kationy pyridiniové (NEhylPy) a další kationy obsahující kvartérní atom dusíku. Jako aniony v iontových kapalinách mohou vystupovat halogenidy, PF6- , BF4-, C2H5SO4- a další. Dnes existuje několik typů iontových kapalin. Iontové kapaliny první generace byly průkopníky tohoto odvětví organické chemie. Jejich nestálost na vzduchu a citlivost k vzdušné vlhkosti vedly k vývoji iontových kapalin druhé generace. Účelem bylo využití takových iontů, které nebudou náchylné k hydrolýze a oxidaci. To se podařilo a výzkum a vývoj se mohl posunout až k iontovým kapalinám generace třetí, které měly sloužit nejen jako rozpouštědla pro chemické reakce, ale také jako katalyzátory nebo chelatační činidla. Jako nejnovější se prezentují iontové kapaliny čtvrté generace, které se díky své chyralitě dají využít v asymetrické analýze nebo jako náplně do chromatografických kolon. Iontové kapaliny tedy představují perspektivní a multifunkční látky, dokonale spadající do principu podmínek trvale udržitelného rozvoje. Prakticky je tedy lze využít jako bezpečnější rozpouštědla, v homogenní i heterogenní katalýze, mohou fungovat jako stabilizátory enzymů, využití najdou i při bezpečnější manipulaci s jaderným odpadem či při izolaci polutantů ve formě kovů z vodních toků. Investice do výzkumu a vývoje těchto látek bude krok správným směrem.26

26

5.5 Omezení vzniku odpadu, biodegradace. Omezení vzniku odpadu, zvláště pak toho toxického, patří bezesporu k jednomu z nejdůležitějších a nejpotřebnějších cílů zelené chemie. Je totiž mnohem jednodušší přemýšlet a zkoumat, jak odpad vůbec nevyprodukovat, než potom přemýšlet a zkoumat ještě více, jak se ho co nejšetrnějším způsobem zbavit. Je možné konstatovat, že nejekologičtější odpad je takový, který vůbec nevznikl.28 S omezováním vzniku odpadu se bezpochyby setkal již každý z nás, a to v běžném životě. Hovořím o tříděném odpadu a jeho následné recyklaci. V domácnostech jde především o třídění plastů, papíru a skla. Ve větších podnicích potom může jít o technické a průmyslové plasty, popřípadě o elektrotechnický šrot. Jedna osoba vyprodukuje ročně 350 až 400 kilogramů komunálního odpadu.29 Pokud se nad tímto údajem zamyslíme, je nasnadě, že třídění odpadu pro jeho opětovné využití není vůbec zbytečnou záležitostí. V dnešní velmi pokrokové době je ovšem složité nevyprodukovat žádný odpad, je tedy potřeba přijít na způsob jeho šetrného a ekologického odstraňování. Většina odpadu se uchovává na skládkách, které nejsou nejlepším řešením. Nejsou totiž bezedné ani šetrné k okolní krajině. Další možností je spalování komunálního odpadu ve spalovnách. Již samo slovo spalování vyvolává dojem, že odstranění odpadu je spojené s vytvořením odpadu dalšího, a to mnohdy velmi nebezpečného. Tato technologie je spojena s úniky emisí do ovzduší a s produkcí zbytkového popelu a popílku. Při spalování například plastů mohou do okolí unikat dioxiny, což jsou látky silně toxické s karcinogenními a mutagenními účinky. Podobné nebezpečí mohou představovat furany, či jiné chlorované organické látky, které jsou schopny přetrvat v přírodě v nezměněném stavu enormně dlouhou dobu. Popílek může obsahovat těžké kovy jako jsou olovo, kadmium nebo rtuť a to ve velmi koncentrované formě.30 Některé škodliviny mohou unikat i ze skládek, které se mnohdy vymykají kontrole. Můžeme tedy zkusit eliminovat škodliviny, spojené s klasickým odstraněním odpadu nebo přistoupit na „zelenější“ varianty, mezi něž patří výše zmiňované třídění a recyklace nebo k odstranění již vzniklého odpadu využít tzv. biodegradace.

27

5.5.1 Technologie biodegradace Biodegradace neboli biologický rozklad materiálu některým biologickým činitelem, nejčastěji mikroorganismy. Definice může působit složitě, prakticky je proces biodegradace využíván zcela běžně a dlouhou dobu. Příkladem může být kompostování, kdy se z organických zbytků působením mikroorganismů stává prostředek pro zlepšení kvality půdy.31 Otázkou je, jak a zda je možné tuto biochemickou aktivitu využít pro rozklad látek sice organického původu, ale znečišťujících životní prostředí. Výzkumy dokázaly, že některé druhy mikroorganismů jsou schopné svými enzymy štěpit polyamidovou nebo dokonce esterovou vazbu. Tím látku znečišťující prostředí degradují na látku méně toxickou nebo až na produkty, které mohou být využity jinými organismy jako základní nutrienty.32 Nejrozšířenějšími kontaminanty v ČR jsou organické látky těkavé (benzen, toluen, nižší alkany a alkeny a ostatní těkavé ropné uhlovodíky) a organické látky obtížně těkavé (polyaromatické uhlovodíky, polychlorované bifenyly, fenoly). Konkrétně chlorované uhlovodíky se mohou do prostředí dostávat jako pesticidní přípravky nebo jako chlorovaná rozpouštědla. Přitom jde o látky vysoce toxické a velmi těžko odbouratelné. K jejich odstraňování je využíváno například reduktivní dehalogenace nebo chemické oxidace. Novou metodou je aerobní biodegradace, tedy rozložení řetězce mikroorganismy až na oxid uhličitý, vodu a chlorid. Nezbytnou součástí této metody je izolace vhodných kmenů bakterií, které jsou pro degradaci sledovaných látek vybaveny. Byly popsány tři hlavní metabolické dráhy, pomocí kterých jsou mikroorganismy schopné odbourávat halogenované organické látky. Jednou z možností je začlenění molekuly polutantu do centrálního metabolismu bakterie. Příkladem mohou být methylotrofní a methanotrofní bakterie, které tyto uhlovodíky využívají přímo jako zdroj energie. Další možnost využívají mikroorganismy, které jsou schopné redukovat halogenované organické látky za současné produkce ATP. Třetí a poslední možností je proces kometabolismu. Bakterie mající ve svém enzymatickém vybavení široké spektrum katabolických enzymů, mohou transformovat organické látky bez jejich zapojení do metabolismu energie či uhlíku.33,34

28

5.5.2 Využití procesu biodegradace v ČR Biodegradaci, jako progresivní ekologickou metodu odstraňování organických kontaminantů z prostředí, hojně využívají především země v západní Evropě. V České republice se vývojem a informacemi o této technologii zabývá společnost PROTE (Progresive Technology), fungující již od roku 1992. Od svého založení prošla tato firma různými fázemi vývoje a v současné době se věnuje odstraňování především uhlovodíkových polutantů pomocí speciálních degradujících bakterií, jejichž působením dochází k rozkladu, degradaci, těchto látek až na oxid uhličitý a vodu. Mikroorganismy využívají tyto znečišťující látky jako jediný zdroj uhlíku a energie tedy v podstatě jako svoji potravu. V příznivých podmínkách tak kolonie bakterií začnou produkovat enzymy, kterými rozštěpí vazby v polutantu a rozloží ho na jednodušší řetězce, bez vzniku jakéhokoliv dalšího odpadu. Tohoto principu lze využít při odstranění ropného znečištění, při sanaci starých ekologických zátěží či při odstranění polyaromatických uhlovodíků z prostředí. Využití nachází proces biodegradace také při rozkladu rostlinných i živočišných tuků, cukrů, škrobu a bioexkrementů. V běžné praxi se tento princip hodí pro septiky a čističky odpadních vod, a to především v masném průmyslu, konzervárnách, nemocnicích či v kosmetickém průmyslu.35 V čističkách odpadních vod se využívá při biologickém čištění aerobních i anaerobních bakterií. Aerobní mikroorganismy využívají k životu kyslík a ve svém metabolismu odbourávají organické znečištění vody principem popsaným výše. Z tohoto stupně čištění odchází již voda čistá, využitelná pro zavlažování nebo jako voda oplachová, a tzv. aktivovaný kal. Tento kal je využíván jako zdroj energie pro anaerobní mikroorganismy, v procesu čištění za nepřístupu vzduchu. Bakterie kal zpracovávají za současné tvorby tzv. bioplynu. Ten lze dále využít jako zdroj ekologické energie. Zbylý kal se nazývá kalem anaerobně stabilizovaným a je využíván při skládkování nebo jako hnojivo.36 Novinkou v biologickém čištění vody jsou čističky pracující pouze s anaerobním stupněm čištění, tedy bez přístupu vzduchu. Tím je vyloučen zápach či možnost jakékoliv biologické nákazy. Procesu biodegradace se tedy využívá při ekologickém odstraňování biologického odpadu a to velmi hojně. Ostatně už Louis Pasteur řekl: „ Pánové, jsou to mikroby, které mají poslední slovo.“35

29

5.6 Navrhování odbouratelných látek S omezováním vzniku odpadu, popřípadě s jeho následným ekologickým odstraněním, je úzce spjat další z cílů chemie trvale udržitelného rozvoje, a to navrhování odbouratelných látek. Navrhování látek, které by bylo možné biologicky odstranit po jejich využití například pro potřeby průmyslu a obchodu, je pro udržení stability životní prostředí a pokrok jednou z nejlepších možností. Pokud bychom k biologické degradaci přidali ještě výrobu těchto látek z čistě přírodních obnovitelných zdrojů, dostali bychom perpetuum mobile trvale udržitelného rozvoje. Oblast výzkumu se v současnosti zaměřuje na látky rostlinného původu, které mohou v některých případech nahradit látky syntetické. Z látky neekologické lze nahrazením některé její části biologickým produktem vytvořit látku stejně využitelnou, ale více příznivou k životnímu prostředí.

5.6.1 Plasty se zkrácenou životností Plastické hmoty jsou většinou organické makromolekulární látky, tzv. polymery. Jejich výroba spočívá v chemické přeměně přírodních látek (vulkanizace kaučuku, přeměna celulózy) nebo syntézou z uhlí, ropy či zemního plynu. Mezi jejich nesporné výhody patří malá hmotnost, chemická netečnost a velmi snadné zpracování. Pro tyto přednosti se staly plastické hmoty i produkty z nich nedílnou součástí našeho každodenního života. Jejich obrovskou nevýhodou ovšem zůstává proces jejich odstranění. Plastické hmoty, jako látky chemicky velmi stabilní, přetrvávají v přírodě v nezměněném stavu velmi dlouhou dobu.37 Jak tedy nakládat s plasty potom, co doslouží? Jednou možností je jejich recyklace a opětovné využití, druhou možností je využití v určitých aplikacích tzv. plastů se zkrácenou životností. Takto nazvaná skupina látek má velmi rozličnou stavbu i chemické složení, jejich společným znakem je, že šedesát procent veškerých organických součástí se v této látce rozloží během šesti měsíců. Toho lze dosáhnout změnou jejich struktury nebo přídavky látek. Plasty se zkrácenou životností lze vyrábět jak z fosilních, tak i z obnovitelných zdrojů, přičemž druhá z variant je pro nás jistě výhodnější. Pro efektivní využití těchto plastů v konkrétních oblastech je někdy nutná kombinace obou. Plastické hmoty takto upravené lze využít všude tam, kde jejich krátká doba rozkladu neomezí jejich účelnost a efektivnost využití. Především pak v zemědělství, ve

30

zdravotnictví i při náhradě klasických obalových materiálů. Jako konkrétní využití lze zmínit výrobu jednorázových kořenáčů, mulčovacích fólií, kompostovatelných odpadových sáčků či při kontrolované aplikaci hnojiv. Přínosem ve využívání takto upravených plastických hmot je také způsob jejich degradace. Organické části těchto látek se vždy rozkládají jedním z následujících procesů : chemodegradací, fotodegradací, termodegradací popřípadě biodegradací.38 Proces chemodegradace využívá prostředí jako zdroj chemicky aktivních látek, které většinou v kombinaci s některými dalšími vlivy vyvolají degradaci plastu. Tento proces je efektivní převážně u plastů, které mají ve svém řetězci zavedeny funkční skupiny. Například polyvinylalkohol, který ve své struktuře obsahuje hydroxylové funkční skupiny, reaguje s vodou, v níž se rozpouští. Podobně jsou méně chemicky odolné plasty, u kterých jsou vodíky ethylenové jednotky nahrazeny acetátovými funkčními skupinami, jako například polyvinylacetát nebo polyakrylové kyseliny. Fotodegradace, při které se k rozkladu využívá sluneční svit, může být také variantou degradace polymeru. Polymer, respektive jeho vazby, musí sluneční záření absorbovat, fotochemická reakce pak vyvolává jejich rozklad. Teplotní vlivy, neboli termodegradace, přispívají k rozkladu polymeru změnou jeho konformace nebo porušením jeho vazeb. K rozštěpení molekuly dojde v místě nejslabší vazby.38 Procesem biodegradace a jeho principy jsme se zabývali v předchozí kapitole. Při degradaci plastů se zkrácenou životností se jako biologičtí činitelé nejčastěji uplatňují plísně. Klasické plastické hmoty, přítomné prakticky všude kolem nás, lze tedy upravit pomocí aditiv nebo plniv na plasty se zkrácenou životností, které se rozkládají některou z cest uvedených výše. Veškeré plasty se samozřejmě takto upravit nedají, nicméně v určitých oblastech výroby mají plasty se zkrácenou životností „zelenou budoucnost“.

31

5.7 Omezit vznik derivátů Další cílem chemie trvale udržitelného rozvoje je omezování vzniku derivátů. V podstatě jde opět o jinak nazvaný princip předcházení vzniku odpadu. V předchozích dvou kapitolách jsem se zmiňovala o odpadu komunálním a jeho recyklaci, o odpadu biologickém a jeho degradaci pomocí biologických činitelů či o výrobě látek, ze kterých odpad sice vzniká, lze jej však odstranit některým z výše zmiňovaných procesů. Tento cíl zelené chemie ovšem naráží především na odpadní látky stávajících průmyslových technologií. Při průmyslové výrobě nežádoucí odpadní látky vznikají a vznikat budou, cílem tedy je aktualizovat technologie výroby tak aby se jejich produkce alespoň omezila. Problémové mohou být především nežádoucí produkty syntéz v chemickém průmyslu, které jsou mnohdy jedovaté pro člověka, nevhodné pro životní prostředí a zároveň velmi rezistentní. Jde o tzv. balastní produkty řady chemických syntéz, které vznikají spolu s látkami, které chceme syntetizovat. Někdy je možné tyto nadbytečné produkty využít v některých dalších procesech, jindy je nutné jejich šetrné odstranění. Další možností by bylo upravit proces výroby tak, aby žádný nežádoucí derivát nevznikl. Současný systém v ČR je založen na vzniku firem a společností, které se specializují na odvoz a likvidaci odpadních látek z průmyslové výroby či na likvidaci nebezpečného odpadu. Měnit stávající technologie se může ze začátku jevit jako velmi obtížné, z dlouhodobého časového horizontu však výhodné. Řada odborníků ve světě i u nás se tak zabývá tvorbou nových či aktualizací stávajících reakčních mechanismů, při kterých by vznikaly pouze látky požadované, nikoliv balastní produkty.39 Zájem o zlepšení kvality životního prostředí bez omezení produkce ale nemají pouze vědečtí pracovníci, také průmyslové závody, kterých se to týká především mají ve vlastních stanovách podporu a ochranu životního prostředí na jednom z prvních míst. Snížení nepříznivého dopadu průmyslové výroby na životní prostředí se tak stává prioritou většiny velkých podniků. Pomocí může být vytvoření nových technologií a procesů výroby a s jejich pomocí omezení vzniku průmyslových derivátů. Proces bezesporu dlouhý avšak pro udržení stability mezi produkcí a zdravým životním prostředím v současné době nevyhnutelný a velmi důležitý.

32

5.8 Využití průmyslové katalýzy Chemická reakce je proces, při kterém se mění chemická struktura látek. Jednoduše řečeno dochází k zániku starých a vzniku nových chemických vazeb mezi molekulami. Z látek do reakce vstupujících (reaktantů) se některým procesem přeměny (izomerace, syntéza, dekompozice, substituce, atd.) stanou látky nové, z reakce vystupující (produkty). Každá reakce má určitou rychlost a vyžaduje určitou aktivační energii. A právě v souvislosti s aktivační energií a rychlostí reakce je možné hovořit o využití katalyzátorů.40 Katalyzátor je látka, která do reakce vstupuje, reakce se účastní a vystupuje v nezměněném stavu. Proč se tedy využívá? Katalyzátor je výhodné využít všude tam, kde chceme zvýšit rychlost reakce nebo naopak snížit aktivační energii. Katalyzátor vytvoří s jedním z reaktantů málo stabilní komplex, který reaguje se zbylým reaktantem. Přítomnost katalyzátoru tedy mění reakční mechanismus reakce. Při homogenní katalýze jsou reaktanty i katalyzátor ve stejné fázi, při katalýze heterogenní bývá katalyzátorem nejčastěji pevná látka zatímco reaktanty jsou nejčastěji plynné. Katalyzátorem mohou být různé druhy sloučenin i některé čisté prvky z nichž nejvyužívanějšími jsou platina či rhodium.41

Některé katalyzátory se řadí mezi

organokovové sloučeniny. Katalyzované reakce jsou méně energeticky náročné, mohou probíhat rychleji než reakce nekatalyzované a katalyzátor se během reakce nespotřebovává. To jsou důvody, proč je možnost katalýzy chemických reakcí začleněna jako jeden z principů chemie trvale udržitelného rozvoje. Katalyzátorů se velmi hojně využívá především v petrochemickém a chemickém průmyslu. Reakce jsou díky využití katalyzátorů méně náročné na spotřebu energie i času a mohou být vysoce specifické. Průmyslově nejrozšířenějším typem katalyzátorů, používaných k iniciaci polymerace 1-alkenů a dienů jsou Ziegler-Nattovy katalyzátory. Tyto katalyzátory získaly obrovské využití při výrobě polyethylenu a polypropylenu, a jejich objev přinesl oběma vědcům Nobelovu cenu. Polyethylen se vyrábí za velmi vysokého tlaku, nízkotlaký a tedy bezpečnější postup

je

umožněn

právě

využitím

Ziegler-Nattových

katalyzátorů

((CH3CH2)3Al+TiCl4). 42 Průmyslové katalyzátory se používají většinou ve formě, kdy aktivní složka (většinou oxidy kovů nebo čistě kovy) je nanesena na inertním nosiči (oxid hlinitý,

33

aktivní uhlí, křemelina, zeolity, atd.). Až šedesát procent všem průmyslových reakcí probíhá za přítomnosti katalyzátorů a rozhodně to není číslo konečné. Malou nevýhodou využívání výhradně katalyzovaných reakcí je v náročnosti výroby katalyzátorů. Výroba je náročná energeticky, spotřebovává zemní plyn, elektřinu, technologickou páru a chladící vodu. I přesto se využití průmyslových katalyzátorů ve výrobě rozhodně neztratí, naopak jeho procento s příchodem nových technologií ještě vzroste. A je to jen dobře, protože katalýza chemických reakcí bezesporu patří mezi „zelené cesty“ chemie.

5.9 Bezpečnější chemikálie a produkty V červnu roku 2007 schválil Evropský parlament, pro členské státy Evropské Unie, závazná pravidla pro nakládání s chemickými látkami v podobě nařízení o Registraci, Evaluaci a Autorizaci Chemických látek (REACH). Nařízení přináší snahu o zlepšení stávající situace a jedním z bodů je využívání bezpečnějších chemických látek. Některé perzistentní látky a látky, které se hromadí v životním prostředí, by měly být nahrazeny bezpečnějšími alternativami. 43 Jako bezpečnější vystupují především přírodní chemické látky, převážně rostlinného původu, tzv. fytochemikálie. Tyto látky nacházíme v rostlinách, v plodech a v kůře plodů. Velkou zásobárnou fytochemikálií jsou citrusové plody, ze kterých lze izolovat například monoterpeny, limonoidy, flavonoidy či karotenoidy. Těmto látkám se v posledních několika letech věnuje veliká pozornost. Byla dokázána nejen jejich vyšší bezpečnost, ale také jejich preventivní účinek před řadou onemocnění. Například konzumace citrusových plodů je spojována s prevencí vzniku kardiovaskulárních onemocnění, vývojových poruch plodu či dokonce rakoviny.44

5.9.1 Fytochemikálie Jedním z druhů fytochemikálií jsou monoterpeny. Jsou to uhlíkaté sloučeniny vznikající sloučením dvou isoprenových jednotek. Získávají se z čerstvého či sušeného materiálu destilací s vodou nebo vodní parou, některé také lisováním. Jejich využití je především ve farmaceutickém, kosmetickém a potravinářském průmyslu. Jako příklad lze uvést menthol (2-isopropyl-5-methylcyklohexanol) či thymol (2-isopropyl-5-

34

methylfenol).45 Avšak nejčastějším monoterpenem v konzumních rostlinách je limonen. Tento monoterpen slouží nejen v kosmetickém a potravinářském průmyslu, lze ho také využít v průmyslu chemickém jako bezpečné rozpouštědlo. Využití nachází jako náhrada za xylen, který je silně toxický a především hořlavý. Další výhodou je možnost vytvoření isopropyltoluenu (p-cymen) dehydrogenací limonenu, a následnou oxidací této látky získat kyselinu tereftalovou.46 Kyselina tereftalová je jednou z výchozích surovin pro výrobu polyesterů používaných při výrobě vláken. Následnou reakcí této kyseliny s ethylenoxidem se vyrábí polyethylenglykoltereftalát (PET) jehož se využívá při výrobě tzv. PET-lahví.47 Jistě by málo koho napadlo, že plastové obaly lahví mohou mít původ v citrónové kůře.

Menthol

Limonen

Thymol

p-Cymen

Tereftalová kyselina

35

Dalším druhem přírodních rostlinných látek jsou látky flavonoidní neboli flavonoidy. Jde o velmi rozsáhlou skupinu rostlinných fenolů. V současné době je zjištěno na několik tisíc těchto látek a objevují se stále nové. Jsou odvozeny od kyslíkaté heterocyklické sloučeniny flavanu. Tyto látky jsou významnou součástí antioxidačního systému, zabraňují peroxidaci lipidů a likvidují volné kyslíkové radikály. Jsou běžně dostupné v ovoci a zelenině a byl prokázán jejich pozitivní účinek při předcházení vzniku kardiovaskulárních onemocnění. Přínos flavonoidních látek tedy rozhodně není zanedbatelný.48

Flavan

Stejnou schopností jako flavonoidy, likvidovat volné radikály, se vyznačuje další skupina látek, karotenoidy. Z chemického hlediska patří karotenoidy do skupiny tetraterpenoidů. Nejjednodušším karotenem je lykopen. Dělí se na karoteny a xantofyly a vyskytují se v rostlinách jako fotosyntetická barviva. Patří mezi antioxidanty a jejich přínos pro zdravý organismus je prokázán již léta.49 Lykopen

Je toho v přírodě mnoho, co lze alternativně využít pro potřeby nejen chemického průmyslu. Kromě vyšší bezpečnosti, nám tyto látky čistě přírodního původu pomáhají také při plnění jiného cíle, kterým je snaha o snížení využívání fosilních a vyčerpatelných zdrojů látek. Snahou vědců je tedy nahrazení například ropy či zemního plynu produkty čistě přírodními, tím pádem obnovitelnými.

5.10 Méně riskantní chemické syntézy

36

V předchozí kapitole jsem hovořila o snaze společností využívat pro výrobu bezpečnější chemikálie a tím získávat bezpečnější produkty. Využití méně riskantních chemických syntéz, při využití bezpečnějších chemikálií, je nasnadě. Pokud tedy můžeme reaktanty, pro zdraví člověka i životního prostředí škodlivé či nebezpečné, nahradit látkami bezpečnějšími, nejlépe rostlinného původu, získáme zároveň méně riskantní procesy výroby produktů. Další možností je nahrazení některého z reaktantů látkou, která zjednoduší podmínky reakce, například sníží teplotu nebo omezí vznik meziproduktu. V každém případě jsou tyto dva cíle spolu velmi úzce spjaty. Příkladem může být výroba bionafty proti klasické naftě motorové. Nafta je jedním z produktů ropy, tedy fosilního a vyčerpatelného zdroje energie. Vyrábí se destilací ropy ve velmi složitém a výkonném zařízení, kde se oddělují její jednotlivé složky (benzin, petrolej a plynový olej). Plynový olej se dále luhuje roztokem silné zásady aby došlo k odstranění kyselých sloučenin (naftenových kyselin).50 Proti tomu bionafta se získává esterifikací vylisovaného oleje ze semen olejnatých rostlin. Substitucí methylalkoholu za glycerin se získává methylester oleje, který má podobné vlastnosti a výhřevnost jako motorová nafta. Lze ho využít jako náhrada za motorovou naftu, jejíž proces výroby je složitější a nesplňuje ani další z podmínek trvale udržitelného zdroje, kterým je využívání obnovitelných zdrojů energie.51 Další příklad „zelené syntézy“ udává profesor John W. Frost. Předmětem jeho výzkumné práce jsou biosyntézy, katalýza chemických reakcí a méně riskantní chemické syntézy. Benzen je velmi užitečná chemická látka. Především v organické chemii vystupuje v řadě reakcí jako výchozí látka. Přitom benzen je řazen mezi látky velmi toxické s karcinogenními a mutagenními účinky na lidský organismus. Profesor Frost ve svém článku správně podotýká, že mnoho lidí riskuje kvůli chemickému průmyslu svoje zdraví. Přitom by to tak nemuselo být. Výzkumy nejen doktora Frosta dokázaly, že toxický benzen jako výchozí látka při řadě syntéz, může být nahrazen látkou netoxickou a přírodní, glukózou. Glukóza, jako látka pro lidský organismus i životní prostředí naprosto nezávadná, může nahradit benzen například při syntéze fenolu, katecholu, kyseliny adipové, hydrochinonu, resorcinolu a několika dalších látek.52 Tyto produkty jsou nadále využívány v průmyslu. Fenol slouží k výrobě antiseptik a léků. Jako průmyslová surovina je využíván při výrobě aspirinu, herbicidů či bakelitu. Hydrochinon, katechol i resorcinol jsou látky toxické a karcinogenní, přesto například hydrochinon nalezl uplatnění ve fotografických vývojkách. Mezi důležité průmyslové chemikálie patří i kyselina adipové. Využívá se k výrobě nylonových vláken a polyuretanu.53 Samozřejmě existují chemické syntézy, ve kterých reagující

37

látky nahradit nelze nebo jsme náhradu zatím nenašli. Takové reakce tedy zůstanou v kolonce riskantní, nicméně veliká snaha, především vědců v USA a Evropské Unii, nalézt méně riskantní chemické syntézy nám tuto kolonku pomalu ale jistě zužuje.

5.11 Maximalizace ekonomiky atomu, atomová ekonomie Již jsem v textu hovořila o chemických reakcích a jejich katalýze. Atomová ekonomie, možno odhadnout již podle názvu, popisuje chemické reakce z hlediska vstupujících a vystupujících atomů. Jde tedy o procentuální atomovou ekonomii chemické reakce, neboli kolik vznikne z určitého počtu atomů reaktantů čistě atomů produktu a kolik zůstává v reakci atomů nevyužitých. Tento vztah se uvádí výpočtem, kde v čitateli je molární hmotnost látky, kterou jsme chtěli reakcí získat a ve jmenovateli je molární hmotnost všech produktů reakcí vzniklých, to celé násobeno stem. Pro ideální chemické procesy by byla atomová ekonomie stoprocentní.54 Drtivá většina chemických reakcí však nesměřuje pouze ke kýženému produktu, ale vzniká při nich také spousta látek nežádoucích. Maximalizace ekonomiky atomu patří k jednomu z nejdůležitějších pilířů filozofie zelené chemie, jelikož v sobě nese i několik cílů dalších. Pokud by se podařilo upravit reakce tak aby vznikaly pouze požadované produkty, předešlo by se vzniku odpadu, vzniku nežádoucích derivátů, vzniku nežádoucích toxických látek a tím vytvořit bezpečnější chemii. Konkrétním příkladem může být následující reakce:

V reakci jsou zeleně označeny atomy, které byly využity pro syntézu brombutanu, hnědě jsou označeny atomy, které vystupují jako nežádoucí produkt. Molární hmotnost produktu je 137 g.mol-1, molární hmotnost všech produktů je 275 g.mol-1. Po vydělení těchto dvou čísel a vynásobení 100 nám vychází atomová ekonomie reakce 50 %.55

38

Jako příklad reakcí maximálně výnosných mohou sloužit Diels-Alderovy reakce. Při těchto reakcích reaguje konjugovaný dien s dienofilem, kterým je alken, za tvorby cyklohexenu. Vzniká pouze chemicky dále velmi využitelný cyklohexen, nikoliv další nežádoucí produkty. Z látek do reakce vstupujících tedy vychází pouze produkt, a právě z tohoto důvodu byli pánové Otto P. H. Diels a Kurt Alder v roce 1950 oceněni Nobelovou Cenou za přínos chemii.56

Diels-Alderova reakce:

Odlišným příkladem je Cannizzariho reakce. Již v roce 1853 popsal Stanislao Cannizzaro reakci mezi benzaldehydem a uhličitanem draselným. Jako produkty této disproporcionační reakce získal benzylalkohol a benzoovou kyselinu. Nutno podotknout, že tato reakce na tom není co do atomové ekonomie nijak dobře, její výtěžnost je ale stoprocentní.57 Cannizzariho reakce:

39

5.12 Analytické metody pro zjištění znečištění Využití analytických metod při zjišťování znečištění životního prostředí a jejich aktualizace, je dvanáctý a poslední princip chemie trvale udržitelného rozvoje. Princip poslední pořadím, ale rozhodně v neposlední řadě. V předchozích kapitolách jsem několikrát zmiňovala, jak je pro udržitelný stav životního prostředí důležité a hlavně velmi výhodné, předcházet vzniku odpadu, jaké jsou možnosti jeho šetrného odstranění pokud již vznikl, a jaké jsou možné metody nápravy stávající situace. Metody pro odstranění vzniklého nečištění tedy existují a jsou více či méně upravované podle zásad zelené chemie. Aby však tyto metody mohly být využity, je nutné znečištění napřed důkladně a přesně detekovat. Je třeba zjistit o jaký druh znečištění se jedná a v jakém rozsahu. Hovořím o odpadu, který není na první pohled viditelný. Při pohledu na skládku je poměrně jednoduché určit, jaký odpad je přítomen a kolik ho tam je. Podobné je to i s čistotou vody nebo ovzduší. Opravdu silné znečištění je viditelné na první pohled. Co ale vody podzemní nebo půda. Úniky různých druhů látek do podzemních vod a do půdy jsou všudypřítomné. Od využívání pesticidů v zemědělství, přes chemicko-technologický průmysl až po lidský faktor. Ke zjišťování znečištění, které není patrné na první pohled, nám slouží tzv. instrumentální analýza. Jde o oblast analytické chemie, která je založena na kvalitativním i kvantitativním zkoumání složek analyzovaného vzorku za pomoci různých analytických metod a přístrojů.58 Metody instrumentální analýzy lze rozdělit na optické, separační a elektrochemické.

40

Optické metody jsou založeny na různé prostupnosti světelného paprsku vzorkem, na lomu světla nebo na jeho odrazu. Vznikají různá emisní spektra, dle kterých lze určit složení daného vzorku. Pro kontrolu znečištění životního prostředí látkami anorganického původu je využitelná atomová absorpční i atomová emisní spektrometrie a spektrofotometrie. Při stanovování látek organických se využívá polarimetre či infračervené spektrometrie. Metody separační pracují na principu oddělování jednotlivých složek systému mezi několik (ve většině případů mezi dvě) vzájemně nemísitelných fází. Nejznámější separační metodou je chromatografie. Při chromatografii se dělí jednotlivé složky vzorku mezi fázi mobilní a fázi stacionární. Podle povahy mobilní fáze pak dělíme chromatografii na plynovou a kapalinovou. Jako výsledek separace získáváme chromatografický záznam (chromatogram), ze kterého lze odečíst kvantitativní i kvalitativní informace o vzorku. Plynová chromatografie se využívá ke zjištění reziduí polychlorovaných bifenylů nebo herbicidů ve vzorcích půdy. Dalšími separačními metodami jsou extrakce, elektroforéza či izotachoforéza. Mezi nejznámější elektrochemické metody patří polarografie. Metoda je založena na přívodu stejnosměrného napětí na elektrochemický článek složený ze dvou elektrod, z nichž jedna je polarizovatelná a druhá nikoliv. Stanovovaná látka funguje jako depolarizátor polarizovatelné elektrody. Napětí přiváděné na článek se mění s časem a tím se mění také proud procházející článkem. Grafickým vyhodnocením této závislosti, tedy proudu na napětí, je polarografická vlna. Polarografická vlna opět poskytuje kvantitativní i kvalitativní informace o stanovovaném vzorku. Této metody lze využít pro stanovování jak anorganických, tak řady organických látek. V ČR je polarografie známá díky Jaroslavu Heyrovskému, kterému byla za její objevení v roce 1959 udělena Nobelova Cena za chemii.58 Metody je potřeba také neustále aktualizovat. S vývojem doby vznikají stále nové a nové chemické látky a sloučeniny, které je nutné v případě potřeby umět nejen v prostředí analyzovat, ale také odstranit. Metody instrumentální analýzy se také snaží vyhovovat ostatním principům zelené chemie. Je tedy výhodné využívat takové metody, při kterých nevzniká žádný další odpad, které je možné využít přímo v místě znečištění a u kterých jsou vyhodnocené výsledky komplexní a rychlé (tím je potom urychlena i možnost nápravy, sanace).

41

6. Trvale udržitelný rozvoj a vzdělávání V předchozím textu jsme si ukázali, jak mohou principy trvale udržitelného rozvoje a jejich dodržování přispět našemu, a nejen našemu, životnímu prostředí. Aby však tyto principy mohly být důkladně využity a uvedeny v praxi, je nesporně nutná informovanost odborné i laické veřejnosti. Je důležité upozornit na problémy životního prostředí, ačkoliv vnímavý jedinec takovéto upozornění nepotřebuje, a zdůraznit možnost jejich nápravy prostřednictvím politiky trvale udržitelného rozvoje. Jinými slovy trvale udržitelný rozvoj se jako pojem musí dostat mezi širokou veřejnost. Spojením trvale udržitelného rozvoje a vzdělávání se v ČR zabývá Ústav pro ekopolitiku. Založen byl již v roce 1992 jako nadace, od roku 1998 ale působí jako obecně prospěšná společnost. V době vzniku této společnosti patřila Česká republika mezi nejvíce znečištěné země v Evropě, kde valná většina lidí neměla povědomí o možnostech a způsobech ochrany životního prostředí. Přednější byla ekonomická efektivnost výroby, nikoliv její ekologická šetrnost. Ústav pro ekopolitiku začal s utvářením politik pro trvale udržitelný rozvoj a zdravé životní prostředí prakticky od nuly. Největší ambice této společnosti byly, a stále jsou, v ovlivnění a případné změně dokumentů celostátního významu. Ústav si za dobu svého působení vybudoval vlastní odborné zázemí, které se neustále rozšiřuje. Snahou ústavu je vstoupit lidem do povědomí formou seminářů, přednášek a sympozií nejen pro odbornou veřejnost. Primárním cílem je seznámení s problematikou trvale udržitelného rozvoje zástupce městských úřadů, mikroregionů či jiných neziskových organizací podobného zájmu. Lidé v těchto vyšších postech potom mohou pokračovat v předávání informací. V posledních několika letech se začal Ústav pro ekopolitiku 42

věnovat také edukaci ve školách. Jde o místní projekty, většinou po regionech. Studenti se seznamují s pojmem trvale udržitelného rozvoje, se současným stavem našeho životního prostředí a naší budoucností. Jsou jim také nastíněny základní principy trvale udržitelného rozvoje a možnost jejich využití. Další aktivitou této společnosti je již několikáté pořádání letní školy pro odborné pracovníky, studenty i širokou veřejnost. Letošní ročník má jako téma dopravu a změny klimatu. Cílem této letní školy je vytvoření mezinárodní platformy složené z expertů i studentů se zaměřením na environmentální aspekty dopravy. Další pozitivní snahou této akce je navrhování inovativních řešení, která by se dala komplexně a především účelně využít, a jejich následné začlenění do vzdělávacího programu. Dalším krokem potom může být školení zaměstnanců ve vyšších funkcích především v průmyslové výrobě, a také školení pedagogických pracovníků, kteří mají předávání získaných informací přímo v popisu práce.59 Některé principy a zásady trvale udržitelného rozvoje se však objevují ve výuce, převážně na vysokých školách, již několik let. Nejde však o ucelený přehled, informace jsou rozčleněny do několika disciplín, které mají ekologický či environmentální charakter. Předměty jako jsou základy ekologie, environmentální vzdělávání nebo základy ochrany přírody však přináší pouze kusé znalosti. Samozřejmě záleží na druhu studia. Velmi zajímavé informace přináší článek Jiřího Matouška:“Trvale udržitelný rozvoj jako globální strategie pro budoucnost a výzva pro vzdělávání inženýrů.“ Hlavní myšlenkou článku je podle autora přijetí globalizace jako objektivní reality, a trvale udržitelný rozvoj jako východisko, které tuto situaci respektuje. Nejlepším prostředkem jak naplnit tuto myšlenku, je v inovaci ve vzdělávání inženýrů. V minulých letech bylo vzdělávání technického rázu zaměřeno především na ekonomickou efektivnost a vysokou produktivitu veškerých aktivit. Absolventi těchto škol mají velmi specifické postavení především v materiální sféře, kdy nakládají s obrovským množstvím materiálu, energie, kontrolují dopravu či výstavbu. Svým působením mohou životní prostředí ovlivňovat jak z negativní, tak pozitivní stránky. Velmi výhodné by tedy bylo změnit onen technokratický přístup výuky na poněkud citlivější co do udržitelnosti životního prostředí. Hlavní ideou je naučit studenty, jak eliminovat škodlivé důsledky svých vlastních aktivit. Tato snaha již existuje v podobě výše zmiňovaných základů ekologie či environmentalistiky. Do budoucna se však plánují předměty zaměřeny a samostatné disciplíny zaměřené na ekologii. Jako konkrétní příklad poslouží chemická fakulta VUT v Brně, která se rozhodla pro vytvoření samostatného oboru pod názvem : Trvale udržitelný rozvoj a čistší produkce. Cílem je přijetí

43

trvale udržitelného rozvoje jako rozvojové strategie. Některé části obsahu disciplíny bych ráda uvedla: •

Globální problémy lidstva vstupujícího do třetího tisíciletí.

•

Indikátory trvale udržitelného rozvoje a odraz udržitelného rozvoje ve státní politice vyspělých států.

•

Stav životního prostředí v ČR: atmosféra, voda, půda, potravní řetězce, nerostné zdroje, biodiverzita.

•

Realizace čistší produkce.

•

Vnitřní a vnější recyklace.

•

Změna materiálů, výrobků a technologických postupů.60

Je patrné, že obsahem této disciplíny jsou principy chemie trvale udržitelného rozvoje, a cílem je uvedení těchto principů a zásad do praxe. Je jasné, že výuka principů trvale udržitelného rozvoje patří k základním pilířům celé jeho strategie. Nicméně nemusí jít pouze o edukaci vysokoškolsky vzdělaných lidí a vysoko postavených zaměstnanců. S přijetím některých zásad udržitelného rozvoje je možné začít již u dětí či na základním stupni. Zůstává na rodičích, jak dítěti vštípit, že příroda je prvek který je nutné ochraňovat, a zůstává na učitelích, jak v této snaze rodičům pomohou.

44

7. Závěr Ve své práci jsem se zaměřila na sledování dvou cílů. Prvním cílem bylo zjistit, jak a zda je možné uplatnit teoretické principy chemie trvale udržitelného rozvoje v praxi. Ve dvanácti kapitolách jsem se snažila popsat alternativní metody, postupy a přístupy k dané problematice. Některé metody již jsou především v západních zemích Evropy běžně využívány, některé se teprve jako inovace začínají uplatňovat. Do skupiny metod již využívaných patří například stavba nízkoenergetických a pasivních domů v Německu, využívání alternativních zdrojů energie ve Francii (přílivové elektrárny) a ve Velké Británii (příbojové elektrárny) či různé způsoby recyklace komunálního i průmyslového odpadu fungující prakticky v celé Evropě. Mezi metody splňující podmínky trvale udržitelného rozvoje, které si své místo teprve hledají může patřit čistě biologická ochrana zemědělských rostlin, nahrazení chemických látek látkami rostlinného původu (fytochemikálie) nebo využívání odbouratelných látek pro potřeby průmyslu a obchodu (plasty se zkrácenou životností a biodegradace). Jako druhý cíl jsem chtěla zjistit, jak konkrétně jsou principy trvale udržitelného rozvoje uplatňovány v České republice a jakou má u nás zelená chemie pozici. Nutno konstatovat, že Česká republika udělala za poslední desetiletí obrovský pokrok co se týče přijetí trvale udržitelného rozvoje jako nezbytné filozofie pro udržení úrovně života i života jako takového. Svůj podíl na tom má především vstup ČR do Evropské unie. V rámci

45

přizpůsobení se trendům západních zemí, které jako první začali hovořit o nevyhovujícím stavu životního prostředí, přijímáme jejich strategie, rady a snažíme se respektovat jejich požadavky. Také existence organizací jako je Ústav pro ekopolitiku, Arnika, společnosti Biom, Prote, EkoWatt či sdružení Calla, které představují pouze zlomek jim podobných, existujících v ČR, nás může utvrzovat v tom, že trvale udržitelný rozvoj a jeho principy jsou v ČR vnímány jako nezbytnost. Existují lidé, nejen odborníci, kteří se snaží strategii trvale udržitelného rozvoje uvádět do praxe a zároveň informovat širokou veřejnost o přínosech, které nám tato aktivita může poskytnout. Informací se začíná objevovat stále větší množství a to především díky fenoménu internetu. Lze nalézt nespočet stránek s radami pro „zelené domácnosti“. Jak ušetřit za tepelnou energii, jak je možné i v menším měřítku využívat alternativní zdroje energie, jak jednoduché a neuvěřitelně výhodné může být recyklování odpadu atd. Tyto informace si však čtenář musí vyhledat sám a tomu musí předcházet nějaký impuls, který by vzbudil potřebu. Proto další aktivitou společností zmiňovaných výše je tvorba a realizace projektů, přednášek, kurzů a školení, které by svým obsahem zaujali natolik aby v posluchačích vzbudili zájem o další a další informace. Hlavní snahou těchto ekologicky zaměřených společností však je přizpůsobit principům trvale udržitelného rozvoje dokumenty celorepublikového významu. Zasadit některá pravidla přímo do stanov určujících průmyslovou výrobu a obchod. V některých případech se tento postup začíná dařit, jde však o záležitost s dlouhodobým časovým horizontem. Jako příklad může sloužit energetický kolos ČEZ, který se začíná zajímat o výrobu ekologické energie z biomasy nebo některé chemicko technologické společnosti, které orientují svoji produkci na bezodpadní, popřípadě s odpadem snadno odstranitelným či recyklovatelným. Shrnu-li všechny zjištěné informace, mohu říci, že pojem trvale udržitelného rozvoje si ve světě i v České republice právem získává pozici na jedné z nejvyšších příček důležitosti. Je však pravdou, že proti západním zemím Evropy je naše republika v aplikaci těchto principů do praxe poněkud pozadu. Nicméně odborné zázemí má trvale udržitelný rozvoj v ČR dobré a neustále se rozrůstající. Je tedy pouze otázkou času, kdy budou principy trvale udržitelného rozvoje brány jako samozřejmost, která nám a našim dětem zajistí adekvátní prostor k životu. Jako úplný závěr mé práce jsem vybrala velmi trefný a krásný citát od Antoina de Saint Exupéry: „Nedědíme Zemi po našich předcích, pouze si ji vypůjčujeme od našich dětí.“

46

Seznam použité literatury 1. [cit. 2007-05-05]. Dostupné z: 2. Ministerstvo životního prostředí ČR.Udržitelný rozvoj [online]. [cit. 2007-05-05]. Dostupné z: http://www.env.cz/AIS/web.nsf/pages/udrzitelny_rozvoj 3. Sustainable Development [online]. Last update 24.04.2007. [cit. 2007-05-05]. Dostupné z: http://ec.europa.eu/sustainable/history/index_en.htm 4. Zdroj: 4/1992 Sbírky zákonů, str.81. O životním prostředí [online]. [cit. 2007-05-07]. Dostupné z: http://www.env.cz/www/zakon.nsf/7ec40e2a462b9ba6c125683800702ce6/a2b0f160fe8cf f3ac12564e3006a7cf2 5. [cit. 2007-05-07]. Dostupné z: http://www.tzb-info.cz/t.py?t=15&i=22 6. Ústav pro ekopolitiku, o.p.s. [online]. c2006. [cit. 2007-05-09]. Dostupné z: http://ekopolitika.cz/ 7. MM Průmyslové spektrum-11/2005 [online]. [cit. 2007-05-09]. Dostupné z: http://www.cni.cz/NP/NotesPortalCNI.nsf/key/AAE0789F3FB2100DC1256F90004BD21 1/$File/2005-11.pdf 8. Udržitelný rozvoj v novém stavebním zákoně. Str.5 [online]. [cit. 2007-05-11]. Dostupné z: http://www.uur.cz/images/konferencepraha/markvart.pdf 9. EnviWiki. Mezinárodní jednání o udržitelném rozvoji. [online]. Poslední editace 18.06.2007. [cit. 2007-05-11]. Dostupné z: http://www.czp.cuni.cz/enviwiki/index.php/Mezin%C3%A1rodn%C3%AD_jedn%C3%A 1n%C3%AD_o_udr%C5%BEiteln%C3%A9m_rozvoji 10. NAVAJO (otevřená encyklopedie). Zelená chemie. [cit. 2007-05-14]. Dostupné z: http://zelena-chemie.navajo.cz/ 11. Hollan, Jan. Proč pasivní domy? [online]. Publikováno 31.10.2001. [cit. 2007-05-14]. Dostupné z: http://www.veronica.cz/energie/jh/PROC_PAS.HTML 12. [cit. 2007-05-14]. Dostupné z: http://www.kdnsystem.cz/nizkoenergeticke-pasivni-domy.php?cs/pasivni-dum/ 13. Centrum pasivního domu.[online]. Poslední aktualizace 2007. [cit. 2007-05-14]. Dostupné z: http://portal.pasivnidomy.cz/

47

14. Agentura pro podporu obnovitelných zdrojů energie. [cit. 2007-05-20]. Dostupné z: http://www.czrea.org/ 15. Česká energetická agentura. Státní program na podporu úspor energie a využití obnovitelných zdrojů energie. [online]. [cit. 2007-05-20]. Dostupné z: http://www.ceacr.cz/?page=sprg_info_cz&tisk=1 16. Alternativní zdroje energie.[online]. [cit. 2007-05-20]. Dostupné z: http://www.alternativni-zdroje.cz/vodni-geotermalni-energie.htm 17. Alternativní zdroje energie.[online]. [cit. 2007-05-20]. Dostupné z: http://www.alternativni-zdroje.cz/vetrne-elektrarny.htm 18. Alternativní zdroje energie.[online]. [cit. 2007-05-20]. Dostupné z: http://www.alternativni-zdroje.cz/slunecni-solarni-elektrarny.htm 19. Alternativní zdroje energie.[online]. [cit. 2007-05-20]. Dostupné z: http://www.alternativni-zdroje.cz/energie-prilivu-priboje.htm 20. Alternativní zdroje energie.[online]. [cit. 2007-05-20]. Dostupné z: http://www.alternativni-zdroje.cz/vyroba-energie-biomasa.htm 21. Calla-Sdružení pro záchranu prostředí.[online]. [cit. 2007-05-20]. Dostupné z: http://calla.ecn.cz/ 22. EkoWATT, Středisko pro obnovitelné zdroje a úspory energie.[online].

[cit. 2007-

05-20]. Dostupné z: http://ekowatt.cz/ 23. Chemická řeč přírody.[online].c2001. [cit.2007-05-26]. Dostupné z: http://www.vesmir.cz/soubory/2001_011.pdf 24. Vacek, J. Kizek, R. Chemická ekologie . Ochrana přírody, 57, 2002, č.9.[online]. [cit.2007-05-26]. Dostupné z: http://old.mendelu.cz/~kizek/publikace/pdf/che2002.pdf 25. Biocont Laboratory. Biologická ochrana rostlin.[online]. [cit.2007-05-26]. Dostupné z: http://www.biocont.cz/ 26. Hanusek, J. Iontové kapaliny-nový směr v „zelené chemii“, Chem. Listy 99 (263-294) 2005.[online]. [cit.2007-06-03]. Dostupné z: http://www.uochb.cas.cz/Bulletin/bulletin362/bulletin362.pdf 27. CHEMagazin.Č.5.(ročník XV, 2005). Cejpková, Zuzana. Iontové kapaliny-nové materiály pro nové aplikace.[online]. [cit.2007-06-03]. Dostupné z: http://www.chemagazin.cz/Texty/CHXV_5_cl3.pdf

48

28. Ekologie.[online]. [cit.2007-06-03]. Dostupné z: http://www.volny.cz/spl.jbc/ekologie.htm 29. Graf produkce komunálního odpadu podle krajů v roce 2005.[online].

[cit. 2007-

06-05]. Dostupné z: http://www.czso.cz/xl/edicniplan.nsf/t/3E0049E422/$File/graf10.pdf 30. Dioxiny.[online]. [cit. 2007-06-05]. Dostupné z: http://arnika.org/dioxin/ 31. Slejška, A. Testování biodegradability. [online]. [cit. 2007-06-05]. Dostupné z: http://stary.biom.cz/clen/as/biodegr_test.html 32. Wikipedie, otevřená encyklopedie. Biodegradace. [online]. Editováno 12.3.2007. [cit. 2007-06-05]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Biodegradace 33. Arnika.Program Toxické látky a odpady.[online]. [cit. 2007-06-07]. Dostupné z: http://www.arnika.org/toxickelatky.shtml 34. Minařík, M., Sotolářová, M. Aerobní degradace TCE, DCE-nová sanační technologie.[online]. [cit. 2007-06-07]. Dostupné z: http://209.85.135.104/search?q=cache:lA46u1qgbbEJ:www.epssro.cz/clanekTCE.pdf+Mi na%C5%99%C3%ADk,+Sotol%C3%A1%C5%99ov%C3%A1,+biodegradace&hl=cs&ct =clnk&cd=5&gl=cz 35. PROTE (progressive technology). [cit. 2007-06-10]. Dostupné z: http://www.prote.cz/ 36. WIKIPEDIE. Čistírna odpadních vod. [online]. Poslední editace 19.06.2007. [cit. 200706-10]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/%C4%8Cist%C3%ADrna_odpadn%C3%ADch_vod 37. Ilustrovaný encyklopedický slovník. Zpracoval kolektiv autorů EI ČSAV, ACADEMIA. Praha 1981. 960 str. 38. Honzík, R. Plasty se zkrácenou životností a způsoby jejich degradace.[online]. Biom.cz.,2004. [cit. 2007-06-12]. Dostupné z: http://www.biom.cz/index.shtml?x=194542 39. Kuchyňková, K., Šibor, J.:Zelená chemie.[online]. [cit. 2007-06-12]. Dostupné z: http://svp.muni.cz/ukazat.php?docId=308 40. WIKIPEDIE. Chemická reakce. [online]. Poslední editace 17.06.2007.

[cit. 2007-

06-12]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Chemick%C3%A1_reakce 41. WIKIPEDIE. Katalyzátor. [online]. Poslední editace 05.07.2007.

[cit. 2007-

06-12]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Katalyz%C3%A1tor

49

42. Přehled průmyslových technologií. [online]. Str.31. [cit. 2007-06-14]. Dostupné z: www.fzp.ujep.cz/ktv/uc_texty/ppt/ppt_dist2BC_support.rtf

43. Ekonet. REACH byl schválen. [online]. [cit. 2007-06-14]. Dostupné z: http://eko-net.cir.cz/1819383/reach-byl-schvalen 44. Zechariah, Madar.Přeložil Svítek, Marek. Dietní a zdravotní aspekty citrusových plodů. [online]. Editováno 2005. [cit. 2007-06-20]. Dostupné z: http://citrusykiwi.wz.cz/zdravotni%20aspekty.html 45. Monoterpeny. [online]. [cit. 2007-06-20]. Dostupné z: http://faf.vfu.cz/html/txts/monoterpeny.html 46. Kuchyňková, K., Šibor, J. Zelená chemie. [online]. [cit. 2007-06-20]. Dostupné z: http://svp.muni.cz/ukazat.php?docId=308 47. Hovorka, F. Technologie chemických látek. [online]. Praha 2005.

[cit. 2007-

06-20]. Dostupné z: http://vydavatelstvi.vscht.cz/knihy/uid_isbn-80-7080-5889/pdf/179.pdf 48. Flavonoidy.[online]. Editováno 06.05.2003. [cit. 2007-06-20]. Dostupné z: http://www.jergym.hiedu.cz/~canovm/alkaloid/prirlatk/f2.html 49. Vlastnosti karotenoidů. [online]. [cit. 2007-06-20]. Dostupné z: http://sweb.cz/HPLC1/Carotenoids/ch_karotenoids.htm 50. Energetik. Informace o energiích. [online]. [cit. 2007-06-28]. Dostupné z: http://www.energ.cz 51. Mastný, V. Zdroje pohonu železničních hnacích vozidel. [online].

[cit. 2007-

06-28]. Dostupné z: http://envi.upce.cz/pisprace/ks_pce/mastny.pdf 52. FROSTLAB. Green synthesis. [online]. [cit. 2007-07-04]. Dostupné z: http://www.frostchemlab.com/green-Synthesis.htm 53. WIKIPEDIE. [online]. [cit. 2007-07-04]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Hlavn%C3%AD_strana 54. WIKIPEDIE. Atom economy. [online]. Last update 02.06.2007. [cit. 2007-07-04]. Dostupné z: http://en.wikipedia.org/wiki/Atom_economy 55. ATOM ECONOMY: A Measure of the Efficiency of a Reaction. [online].

[cit. 2007-

07-04]. Dostupné z: http://academic.scranton.edu/faculty/CANNM1/organicmodule.html

50

56. WIKIPEDIE. Diels-Alder reaction. [online]. Last update 22.07.2007. [cit. 2007-07-04]. Dostupné z: http://en.wikipedia.org/wiki/Diels-Alder_reaction 57. WIKIPEDIE. Cannizzaro reaction. [online]. Last update 23.06.2007. [cit. 2007-07-04]. Dostupné z: http://en.wikipedia.org/wiki/Cannizzaro_reaction 58. Jančářová, I., Jančář. L.Analytická chemie. Mendlova zemědělská a lesnická univerzita v brně. C2003. str.195. 59. Ústav pro ekopolitiku, o.p.s. [online]. [cit. 2007-07-12]. Dostupné z: http://www.ekopolitika.cz 60. Matoušek, J. Trvale udržitelný rozvoj jako globální strategie pro budoucnost a výzva pro vzdělávání inženýrů. Fakulta chemická, VUT v Brně. [online]. [cit. 2007-07-12]. Dostupné z: http://www.czp.cuni.cz/projekty/konf_hledani/sbornik/matousek.htm

51

Zdroje obrazové přílohy: 1. Dostupné z: http://www.env.cz/AIS/webpub.nsf/$pid/MZPVVFFD3S63/$FILE/Barta_TUR2006.pdf 2. Dostupné z: http://www.priroda.cz/detail_foto.php?id1=100&id2=95 3. Dostupné z: http://www.i-ekis.cz/?page=vitr 4. Dostupné z: http://stary.biom.cz/publikace/biomasa.jpg 5. Dostupné z: http://www.vukoz.cz/vuoz/biomass.nsf/pages/oze.html 6. Dostupné z: http://www.nature.cz/publik_syst2/files16/OP%202002-09.pdf

52