Czyste powietrze elementem wyższej jakości życia w metropolii Adam Grochowalski Politechnika Krakowska Konferencja Komisji UMP ds. Ochrony Krajobrazu i Środowiska Kraków 3 kwietnia 2012 Konwencja Sztokholmska w sprawie trwałych zanieczyszczeń organicznych Najważniejsze zobowiązania Konwencji - ograniczenie produkcji i użytkowania pestycydów należących do grupy trwałych zanieczyszczeń organicznych - obowiązek ciągłej minimalizacji i dążenie do całkowitego wyeliminowania uwolnień do środowiska dioksyn, furanów, heksachlorobenzenu oraz polichlorowanych bifenyli (np. poprzez stosowanie najlepszych dostępnych technik BAT); - bezpieczne dla środowiska zagospodarowanie odpadów i pozostałości zawierających substancje kontrolowane Konwencją 1
Spalanie odpadów gospodarczych na wolnym powietrzu Źródłem toksycznych zanieczyszczeń są przede wszystkim niekontrolowane emisje do środowiska 2
Nieintencjonalne uwalnianie zanieczyszczeń do atmosfery Fot. Marek Chyc 3
Niezorganizowana emisja przemysłowa Spieklania rudy żelaza 4
Nowoczesne elektrownie węglowe NISKA EMISJA ZANIECZYSZCZEŃ Foto: Jarosław Małkowski Schemat nowoczesnej spalarni odpadów niebezpiecznych z rusztem ruchomym i oczyszczaniem spalin z zastosowaniem katalizatorów Ruchomy ruszt Katalizator deno x NISKA EMISJA ZANIECZYSZCZEŃ 5
Stężenie dioksyn w spalinach ng I-TEQ/m 3 Masa spalanego węgla t/h Natężenie emisji m 3 /h Współczynni k emisji µg I-TEQ/t węgla Nowoczesne kotły ze złożem fluidalnym 0.0012 16 330000 0.025 0.0015 9 200000 0.033 Rozporządzenia dla spalarni odpadów: zawartość dioksyn w spalinach < 0.1 ng I-TEQ/m 3 Grochowalski, A., Konieczyński, J. 2008, Chemosphere 73 Stężenie dioksyn w spalinach ng I-TEQ/m 3 Masa spalanego węgla t/h Natężenie emisji m 3 /h Współczynni k emisji µg I-TEQ/t węgla Małe piece do indywidualnego ogrzewania 9.2 0.05 1500 276 4.1 0.02 700 144 Efekt złego spalania węgla i niekontrolowanego spalania odpadów gospodarczych 6
Katalizator do usuwania sadzy w piecach domowych zawiera sole miedzi i powoduje 1000- krotny wzrost emisji dioksyn! 7
Katalizator do usuwania sadzy wprowadzany w sposób ciągły w elektrowni Table 10: Catalyst in 100g bag (10 kg of coal burnt from "KWK Piast" coal mine, Poland). Sample name Bottom ash - 50.23g Congener I-TEF Congener mass Partial TEQ PCDDs / PCDFs mi pg/g pg I-TEQ/g 2,3,7,8-TeCDD 1 2.95 2.95 1,2,3,7,8-PeCDD 0.5 9.11 4.56 1,2,3,4,7,8-HxCDD 0.1 19.8 1.98 1,2,3,6,7,8-HxCDD 0.1 35.9 3.59 1,2,3,7,8,9-HxCDD 0.1 35.8 3.58 1,2,3,4,6,7,8-HpCDD 0.01 784 7.84 OCDD 0.001 90800 90.8 2,3,7,8-TeCDF 0.1 33.6 3.36 1,2,3,7,8-PeCDF 0.05 84.5 4.23 2,3,4,7,8-PeCDF 0.5 185 92.5 1,2,3,4,7,8-HxCDF 0.1 521 52.1 1,2,3,6,7,8-HxCDF 0.1 570 57.0 1,2,3,7,8,9-HxCDF 0.1 49.0 4.90 2,3,4,6,7,8-HxCDF 0.1 918 91.8 1,2,3,4,6,7,8-HpCDF 0.01 9140 91.4 1,2,3,4,7,8,9-HpCDF 0.01 851 8.51 OCDF 0.001 29400 29.4 Summarised result in pg I-TEQ/g 550 ± 45 No catalyst used - 1.6 pg I-TEQ/g 8
Roczna emisja dioksyn Fuel µg I-TEQ / TJ g I-TEQ / year A NO CAT Hard coal 10 5.4 B CATALYST Hard coal 2000 1080 µg I-TEQ / ton g I-TEQ / year C NO CAT Wood 0.15 0.03 D CATALYST Wood 500 100 Data for calculation: COAL Annually energy production in Poland from hard coal is ca. 150 TW eh 1 Wh = 3.6 KJ it gives 540 PJ of energy Data for calculation: WOOD Annually wood consumption in Poland for individual heating - 200 000 tons 20 kg of wood generates 0.003 µg I-TEQ dioxin - no catalyst and 10 µg I-TEQ dioxin with catalyst add. Mechanizm wzrostu aromatyzacji tworzenie się sadzy w warunkach płomienia przy niedostatecznej ilości O 2 >O 2 >O 2 >O 2 >O 2 >O 2 Sadza lub grafit wg. Müfit Bahadir 9
Reakcja katalityczna deno x kat NO x + NH 3 N 2 + H 2 O kat 6NO + 4NH 3 5N 2 + 6H 2 O katalizator V 2 O 5 + TiO 2, temp. 250 0 C redukcja dioksyn i PCBs o 90% Pasywne pobieranie próbek powietrza Próbniki zaprojektowane do tygodniowej, miesięcznej i rocznej ekspozycji 10
PUF-Disk PAS zastosowanie w terenie - Pomiary w Krakowie (Politechnika Krakowska) Obejma stalowa Próbnik PUF disk Cyrkulacja powietrza Nie wpływają na pomiar: słońce opady zmiany kierunku wiatru zapylenie Próbnik do pasywnego pobierania próbek powietrza do oznaczania dioksyn, PCB, HCB i HBCD PUF: 6 cm x 1 cm Politechnika Krakowska 11
Pasywne pobieranie próbek powietrza w Krakowie Próbniki po ekspozycji ok. 1500 m 3 powietrza 12
Naczynie próżniowe powlekane tantalem do pobierania próbek powietrza Wysokoobjętościowy próbnik do oznaczania zanieczyszczeń powietrza 13
Airpointer automatyczny analizator zanieczyszczeń powietrza Stężenie dioksyn w spalinach z węglowych pieców domowych ng-teq / m3 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0,34 2,5 Aktualne zalecenia UE i MŚ = 0,1 5,5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 16 28 numer pomiaru 77 14
Pobieranie fazy skondensowanej powietrza Sadza zatrzymana na filtrze Stacja monitoringu Środowiska Aleje Krasińskiego Zawartość dioksyn w powietrzu w Krakowie 2000-2008 pg-teq/m3 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Europejski standard = 0,05 0,2 0,29 4,9 6,8 8,2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Measurements Lato 2000 Zima 2000 Zima 2008 15
ng/nm³ TEQ 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 PCDD/PCDF emissions 2004 - Spot Cement Kilns dry method Measurem.: 243 Average: 0.016 Min: 0.000012 Max: 0.27 StDev: 0.31 Thermal substitution: 0 % (None) 0-10 % 10-40 % Above 40 % 0.05 0.00 Willem van Loo CEM Buro, Amsterdam, Holland, 2006 Ambient Air monitoring station Aleje Krasińskiego, Kraków, Poland 16
Cementownie właściwy sposób wykorzystania paliw alternatywnych Wg. Stowarzyszenia Producentów Cementu w Krakowie Wg. Stowarzyszenia Producentów Cementu w Krakowie 17
Surowy klinkier 12000C Wg. Stowarzyszenia Producentów Cementu w Krakowie Paliwo alternatywne z odpadów przemysłowych i komunalnych Cementownia CHEŁM S.A. 18
Wg. Stowarzyszenia Producentów Cementu w Krakowie Palnik do podawania paliwa (węgiel + paliwo alternatywne) Cementowni a CHEŁM S.A. Wg. Stowarzyszenia Producentów Cementu w Krakowie 19
PCDD/PCDF emissions 2004 - Spot Cement Kilns dry method 0.30 ng/nm³ TEQ 0.25 0.20 0.15 Measurem.: 243 Average: 0.016 Min: 0.000012 Max: 0.27 StDev: 0.31 Thermal substitution: 0 % (None) 0-10 % 10-40 % 0.10 Above 40 % 0.05 0.00 Willem van Loo CEM Buro, Amsterdam, Holland, 2006 Katalizator do niszczenia dioksyn i PCB Wg Dr hab. Inż.. Grzegorz Wielgosiński Politechnika Łódzka, Instytut Katalizy PAN Kraków, POLAND 20
Nowe, nierozpoznane zagrożenie - organiczne związki bromu Br Br Br Br Heksabromocyklododekan Br Br Tetrabromobisfenol A Br CH 3 HO Br OH Szkodliwe uniepalniacze tworzyw sztucznych Br CH 3 Br BFR 21
Odpady elektroniczne zawierają BFR Zawartość dioksyn w jajach Z przydomowych zagród Z ferm hodowlanych Ocelka Tomas ZUOVA, Republika Czeska 22