Uhlíková stopa jako parametr hodnocení variant modernizace úpraven vody doc. Ing. Vladimír Kočí, Ph.D. Ústav chemie ochrany prostředí, VŠCHT Praha Ing. Martina Klimtová Vodárna Plzeň a.s.
Environmentální aspekty úpravy vody ‐ aktuální téma
VODA FÓRUM 2012
2
Životní cyklus výrobku Life Cycle Assessment ‐ LCA Analytický nástroj hodnocení environmentálních dopadů produktů ČSN EN ISO 14040 a 44
www.lcastudio.cz www.lca.cz VODA FÓRUM 2012
3
Hodnocení environmentálních dopadů ‐ zastaralý přístup
Suroviny
VODA FÓRUM 2012
Zpracování
Výroba
4
Spotřeba
Odstranění
Hodnocení environmentálních dopadů ‐ moderní přístup
Suroviny
VODA FÓRUM 2012
Zpracování
Výroba
5
Spotřeba
Odstranění
Fáze LCA – ČSN EN ISO 140 40 a 140 44 Definice cílů a rozsahu
Inventarizační analýza
Interpretace
Hodnocení dopadů
VODA FÓRUM 2012
6
Princip výpočtu ekovektoru
VODA FÓRUM 2012
7
Hodnocení dopadů Výstupy z inventarizace
Klasifikace
Charakterizace
CO2
N2O
CH4
NOx
Atd.
Globální oteplování
Ozónová díra
Acidifikace
Atd.
CO2 ekv.
CFC ekv.
SO2 ekv.
Atd.
Normalizace, vážení VODA FÓRUM 2012
CFC
8
Hodnocené vodárenské provozy Hrdějovice, České Budějovice Homolka, Plzeň ‐ a projektové varianty ozonizace
Funkční jednotka, referenční tok: 1000 l upravené vody Data z roku 2010, 2011
Výsledky nelze úplně vzájemně srovnávat – jiná kvalita vstupní vody a tudíž i jiná náročnost na technologii VODA FÓRUM 2012
9
Surovinová náročnost Kg/1t
Hrdějovice
Homolka
9,39E‐05
3,61E‐02
3,06E‐04
4,19E‐02
Ropa Černé uhlí Hnědé uhlí Zemní plyn
3,99E‐02
4,22E‐01
4,09E‐04
1,17E‐01
Uran
7,30E‐07
5,06E‐06
VODA FÓRUM 2012
10
Environmentální dopady Abiotické suroviny, kg Sb ekv. Fosilní suroviny, MJ Acidifikace, kg SO2 ekv. Eutrofizace, kg PO43‐ ekv. Sladkovodní ekotoxicita, kg DCB ekv. Globální oteplování, kg CO2 ekv. Humánní toxicita, kg DCB ekv. Ozónová díra, kg R11 ekv. Vznik fotooxidantů, kg C2H4 ekv. VODA FÓRUM 2012
Půdní ekotoxicita, kg DCB ekv.
Hrdějovice 1,2E‐09 4,7E‐01 1,5E‐04 7,0E‐06
UV Homolka 2010 8,6E‐08 1,1E+01 1,6E‐02 3,0E‐04
6,6E‐05
1,6E‐03
7,8E‐02 3,9E‐04 1,2E‐08
1,0E+00 5,5E‐02 1,2E‐07
6,7E‐06 11 1,4E‐05
7,5E‐04 2,1E‐03
UV Homolka % podíl technologických celků Čerpání Abiotické suroviny 2,7 Fosilní suroviny 11,7 Acidifikace 21,6 Eutrofizace 14,2 Sladkovodní ekotoxicita 9,7 Globální oteplování 12,3 Humánní toxicita 19,8 Ozónová díra 14,4 Vznik fotooxidantů 19,2 Půdní ekotoxicita 13,6
VODA FÓRUM 2012
ČOV 0,7 0,7 2,0 15,6 7,4 11,2 2,8 0,5 2,8 21,9
Distribuce Filtrace 5,5 0,1 24,0 0,6 44,3 1,1 29,0 0,7 19,8 0,5 25,2 0,6 40,6 1,0 29,6 0,7 39,2 0,9 27,9 0,7
Chlorace Koagulace Ozonizace Režie 30,4 50,7 1,9 2,3 0,2 39,0 8,1 5,2 0,0 7,5 15,0 1,0 0,2 16,7 9,8 1,1 0,2 47,9 6,7 1,4 0,3 23,8 8,5 1,1 0,1 13,1 13,8 1,1 0,3 36,9 10,0 0,9 0,1 16,1 13,3 1,4 0,1 7,0 9,4 1,1
12
Usazování Ztvrzování 0,5 5,3 2,3 8,1 4,3 3,1 2,8 9,9 1,9 4,4 2,5 14,6 3,9 3,7 2,9 3,8 3,8 3,3 2,7 15,6
Hrdějovice % podíl technologických celků Aerace Alkalizace Čerpání Abiotické suroviny 10,2 3,1 36,1 Fosilní suroviny 18,4 3,4 65,9 Acidifikace 18,2 1,8 64,9 Eutrofizace 15,9 2,7 56,8 Sladkovodní ekotoxicita 18,4 2,3 65,7 Globální oteplování 18,5 4,5 66,0 Humánní toxicita 17,4 2,9 62,2 Ozónová díra 19,1 1,4 68,2 Vznik fotooxidantů 17,4 2,5 62,2 Půdní ekotoxicita 2,0 44,3 7,1
VODA FÓRUM 2012
13
COV 0,7 0,2 4,3 15,0 2,6 0,1 6,5 0,1 6,9 44,2
Filtrace Chlorace 0,8 42,4 1,5 0,1 1,4 0,1 1,3 0,2 1,4 0,1 1,5 0,1 1,4 0,3 1,5 0,1 1,4 0,1 0,2 0,4
Režie 6,8 10,5 9,3 8,2 9,5 9,4 9,3 9,6 9,5 1,8
UV Homolka % podíl skupin procesů Odpady Elektřina Abiotické suroviny 0,67 13,46 Fosilní suroviny 0,65 54,01 Acidifikace 1,99 91,04 Eutrofizace 15,60 59,96 Sladkovodní ekotoxicita 7,43 41,74 Globální oteplování 11,24 52,22 Humánní toxicita 2,82 83,58 Ozónová díra 0,51 60,98 Vznik fotooxidantů 2,78 81,03 Půdní ekotoxicita 21,89 57,70
VODA FÓRUM 2012
14
Výroba vstupů 85,62 44,55 6,78 22,27 50,32 35,91 13,24 38,50 15,77 20,23
Transport 0,25 0,79 0,18 2,18 0,52 0,63 0,36 0,01 0,42 0,18
Hrdějovice % podíl skupin procesů Abiotické suroviny Fosilní suroviny Acidifikace Eutrofizace Sladkovodní ekotoxicita Globální oteplování Humánní toxicita Ozónová díra Vznik fotooxidantů Půdní ekotoxicita
VODA FÓRUM 2012
Odpady 0,7 0,2 4,3 15,0 2,6 0,1 6,5 0,1 6,9 44,2
15
Elektřina Výroba vstupů 54,5 44,8 97,6 2,2 95,1 0,6 83,3 1,7 96,3 1,1 96,7 3,2 91,5 2,0 99,8 0,1 91,7 1,4 11,2 44,6
Srovnání různých environmentálních dopadů
VODA FÓRUM 2012
16
Technologické schéma LCA modelu
VODA FÓRUM 2012
17
Výsledky indikátorů kategorií dopadu Abiotické suroviny, kg Sb ekv. Fosilní suroviny, MJ Acidifikace, kg SO2 ekv. Eutrofizace, kg PO43‐ ekv. Sladkovodní ekotoxicita, kg DCB ekv.
UV Homolka 2010 8,6E‐08 1,1E+01 1,6E‐02 3,0E‐04 1,6E‐03
Globální oteplování, kg CO2 ekv.
1,0E+00
Humánní toxicita, kg DCB ekv. Ozónová díra, kg R11 ekv. Vznik fotooxidantů, kg C2H4 ekv.
5,5E‐02 1,2E‐07 7,5E‐04
Půdní ekotoxicita, kg DCB ekv. VODA FÓRUM 2012
18
2,1E‐03
UV Homolka % podíl technologických celků Čerpání Abiotické suroviny 2,7 Fosilní suroviny 11,7 Acidifikace 21,6 Eutrofizace 14,2 Sladkovodní ekotoxicita 9,7 Globální oteplování 12,3 Humánní toxicita 19,8 Ozónová díra 14,4 Vznik fotooxidantů 19,2 Půdní ekotoxicita 13,6
VODA FÓRUM 2012
ČOV 0,7 0,7 2,0 15,6 7,4 11,2 2,8 0,5 2,8 21,9
Distribuce Filtrace 5,5 0,1 24,0 0,6 44,3 1,1 29,0 0,7 19,8 0,5 25,2 0,6 40,6 1,0 29,6 0,7 39,2 0,9 27,9 0,7
Chlorace Koagulace Ozonizace Režie 30,4 50,7 1,9 2,3 0,2 39,0 8,1 5,2 0,0 7,5 15,0 1,0 0,2 16,7 9,8 1,1 0,2 47,9 6,7 1,4 0,3 23,8 8,5 1,1 0,1 13,1 13,8 1,1 0,3 36,9 10,0 0,9 0,1 16,1 13,3 1,4 0,1 7,0 9,4 1,1
19
Usazování Ztvrzování 0,5 5,3 2,3 8,1 4,3 3,1 2,8 9,9 1,9 4,4 2,5 14,6 3,9 3,7 2,9 3,8 3,8 3,3 2,7 15,6
UV Homolka % podíl skupin procesů Odpady Elektřina Abiotické suroviny 0,67 13,46 Fosilní suroviny 0,65 54,01 Acidifikace 1,99 91,04 Eutrofizace 15,60 59,96 Sladkovodní ekotoxicita 7,43 41,74 Globální oteplování 11,24 52,22 Humánní toxicita 2,82 83,58 Ozónová díra 0,51 60,98 Vznik fotooxidantů 2,78 81,03 Půdní ekotoxicita 21,89 57,70
VODA FÓRUM 2012
20
Výroba vstupů 85,62 44,55 6,78 22,27 50,32 35,91 13,24 38,50 15,77 20,23
Transport 0,25 0,79 0,18 2,18 0,52 0,63 0,36 0,01 0,42 0,18
Rekonstrukce ozonizace Stávající stav – Komplex ozonizace na ÚV Plzeň se skládá ze sušek vzduchu (výroba ozonu ze vzduchu), ozonizačních jednotek, reakčních nádrží a destruktorů. Výrobě ozonu předchází příprava vzduchu sušením v suškách. Vysušený vzduch je vstupním médiem pro ozonizační generátory, ve kterých se vyrábí ozon. Vnos ozonu do vody je řešen difúzním systémem na dně reakčních nádrží. Zbytkový ozon se likviduje v destruktorech. VODA FÓRUM 2012
21
Ozonizace 1 Stejné procesy jako je v současném stavu na ÚV Efektivnější a výkonnější technické zařízení Princip výroby ozonu je stejný z vysušeného vzduchu Zúčastněné procesy: sušičky, ozonizátory, reakční nádrže s difúzním systémem vnosu ozonu a destruktory
VODA FÓRUM 2012
22
Ozonizace 2 Ozon se v ozonizátorech vyrábí z kyslíku dovoz v lahvích
Vnos ozonu do vody je navržen difúzním systémem. Na konci celé jednotky jsou zařazeny destruktory.
VODA FÓRUM 2012
23
Ozonizace 3 Ozon se v ozonizátorech vyrábí z kyslíku Vnos ozónu do vody je navržen tzv. GDS‐systémem (Gas dispersion system) Tento systém je na bázi statických mísičů a mísičů umožňujícími maximální možný kontaktní čas ozonu s vodou.
VODA FÓRUM 2012
24
Uhlíková stopa různých variant ozonizace, kg CO2 ekvivalentů za rok
VODA FÓRUM 2012
25
Výsledné snížení uhlíkové stopy kg CO2 ekv./1 tunu vody
VODA FÓRUM 2012
26
Výsledné snížení environmentálních dopadů UV Homolka UV Homolka UV Homolka 2011 2011 2011 UV Homolka Ozonizace 1 Ozonizace 2 Ozonizace 3 2011 Abiotické suroviny, kg Sb ekv.
100
98,6
98,6
98,6
Fosilní suroviny, MJ
100
93,5
92,7
92,9
Acidifikace, kg SO2 ekv.
100
87,5
85,1
85,5
Eutrofizace, kg PO43‐ ekv. Sladkovodní ekotoxicita, kg DCB ekv.
100
91,7
90,3
90,6
100
94,8
94,2
94,3
Globální oteplování, kg CO2 ekv.
100
92,6
91,8
91,9
Humánní toxicita, kg DCB ekv.
100
88,7
86,8
87,1
Ozónová díra, kg R11 ekv.
100
92,1
91,5
91,6
Vznik fotooxidantů, kg C2H4 ekv.
100
89,1
87,1
87,4
Půdní ekotoxicita, kg DCB ekv.
100
91,2
89,7
90,0
VODA FÓRUM 2012
27
Suma normalizovaných výsledků indikátorů kategorií dopadu
VODA FÓRUM 2012
28
Závěr Uhlíková stopa není univerzální „ekologický“ index LCA umožňuje identifikovat který technologický stupeň má největší dopady a kde má smysl inovovat Hlavní vliv na výsledné environmentální dopady úpravy vody má výroba elektrické energie Výroba vstupních chemikálií
Volbou dodavatele lze změnit environmentální dopady produkovaného výrobku U výroby pitné vody je to významný podíl. VODA FÓRUM 2012
29
Poděkování Autoři děkují za poskytnutí dat Kolegům z ÚV Homolka
Kontakt Vladimír Kočí
[email protected] www.lcastudio.cz Tel.: 608055972 VODA FÓRUM 2012
Martina Klimtová
[email protected]
30
