Preview emise prumysl

collections/_explainers/emise-prumysl.md

@@ -0,0 +1,141 @@
+---
+layout:      explainer
+title:       "Jak vznikají emise v průmyslu?"
+slug:        "emise-prumysl"
+published:   2023-06-01
+authors:
+  - id: "adam-bilek"
+  - id: "jirka-lnenicka"
+    minor-role: "editace"
+weight:      74
+tags-scopes: [  ]
+tags-topics: [  ]
+cover-source-author:        "CHUTTERSNAP"
+cover-source-text:          "Unsplash"
+cover-source-license:       "Unsplash License"
+cover-source-license-url:   "https://unsplash.com/license"
+cover-source-url:           "https://unsplash.com/photos/_EFvjSgbw1c"
+perex:       "Průmysl je jedním z hlavních zdrojů emisí skleníkových plynů. V tomto textu se zaměříme na to, jakým způsobem v rámci průmyslu emise vznikají."
+---
+## Jak v průmyslu vznikají emise?
+
+Průmyslové emise dělíme na dvě hlavní kategorie:
+
+- emise ze spalování (zahřívání)
+- emise z chemických reakcí
+
+**Spalování** fosilních paliv v průmyslu probíhá kvůli potřebě **dodání tepla tam**, kde si to produkční postupy žádají. Mnohdy jde o velmi vysoké teploty, které se momentálně zpravidla dosahují spalováním uhlí či zemního plynu. Například při výrobě cementu se pec zahřívá na více než 1400 °C.[^1400]
+
+Jako **průmyslové procesy** se pak označují **chemické reakce**, které při výrobě probíhají. Produkce CO<sub>2</sub> (či jiných skleníkových plynů)[^ekvivalent] je často přímým důsledkem těchto dějů, na nichž vznik potřebného produktu stojí. Příklad lze najít při výrobě cementu, kdy se uhličitan vápenatý mění na oxid vápenatý a při tomto procesu zároveň vzniká oxid uhličitý.
+
+## Kolik vzniká v průmyslu emisí?
+
+Země Evropské unie vyprodukují přibližně 3700 MtCO<sub>2</sub>eq ročně ze všech sektorů, tedy včetně energetiky, průmyslu, dopravy, zemědělství a spalování v domácnostech.
+
+430 MtCO<sub>2</sub> přijde na vrub spalování fosilních paliv a dalších 340 MtCO<sub>2</sub>eq vzniká při samotných průmyslových procesech. Zvláštní kategorií, která lze zařadit do průmyslu je rafinace ropy, která přispívá ročně 140 MtCO<sub>2</sub>eq. **Průmysl tak má zhruba čtvrtinový podíl na celkových emisích EU.**[^emiseeu]
+
+V tomto přehledu používáme **přímé emise, které vznikají v rámci chemických reakcí a spalování v daném průmyslovém podniku**. Je ovšem důležité dodat, že toto nejsou všechny emise, které jsou s daným produktem spojené. Dalším zdrojem emisí je například koupě elektřiny ze sítě, která se již kategorizuje jako nepřímá emise, jelikož nevznikla přímo v rámci průmyslového provozu. Pro některé průmysly jako například u výroby vápna jsou tyto nepřímé emise velmi malé, ovšem u některých průmyslů jako například u výroby hliníku tvoří tyto nepřímé emise většinu, jelikož v rámci výroby hliníku je klíčový proces elektrolýzy, tedy chemické reakce vyžadující přísun proudu. Dále lze zmínit emise spojené s těžbou surovin či dopravou, které v tomto přehledu nezapočítáváme.
+
+## Minerály a cement
+
+### Cement
+
+Cement je klíčovou příměsí betonu, který je druhou nejvíce spotřebovávanou látkou na světě po vodě.[^spotreba] Na každého obyvatele planety připadá spotřeba zhruba půl tuny cementu ročně.[^pultuna] Přibližně polovina cementu na světě se používá na výstavbu obytných a nebytových budov, zatímco zbytek připadá na budování různých typů infrastruktury, např. silnic, železnic a energetických zařízení.[^infrastruktura]
+
+Při produkci cementu **vzniká 60 % emisí CO<sub>2</sub> při chemické reakci**, která se nazývá kalcinace. Působením tepla se vápenec rozkládá na oxid vápenatý a oxid uhličitý. **Zbylých 40 % emisí připadá na výrobu potřebného tepla.**[^emisecement]
+
+Na tunu cementu vzniká průměrně 0.5-0.6 tun CO<sub>2</sub>, ovšem záleží mimo jiné i na druhu cementu.[^cementintenzita]
+
+### Vápno
+
+Vápno nachází uplatnění ve stavebnictví, zemědělství, papírnictví, potravinářství či při čištění pitné vody. Největší množství (co se týče jednotlivého účelu) pak využíváme v ocelářském průmyslu, kde slouží při zpracování surového železa na ocel.
+
+**Dvě třetiny emisí vznikají při chemické reakci přeměny vápence na hašené vápno.** Tento proces přeměny v současnosti neumíme přímo nahradit jiným, který by byl emisně méně náročný. **Zbývající třetina emisí připadá na spalování.**[^emisevapno]
+
+Na tunu vápna při procesu jeho výroby připadá 0,75 tun emisí CO<sub>2</sub>.[^vapnointenzita]
+
+### Sklo
+
+Se sklem se setkáváme každý den a nejčastěji ve formě obalů či oken. Sklo se ovšem dá využít i v rámce dekarbonizace. Dvojitě či trojitě zasklená okna a izolující skelnou vatu potřebujeme pro snížení tepelných ztrát budov. Sklo je součástí solárních panelů a najdeme ho i ve větrných turbínách v podobě skleněných vláken. Ta se používají rovněž v automobilovém průmyslu coby náhrada za těžší materiály.
+
+U skla je hlavní zdroj emisí **spalování, které produkuje 75-85 % emisí CO<sub>2</sub>. Zbylých 15-25 % připadá na chemické reakce.**[^emisesklo] Zde se jedná o chemické procesy spojené se sklářskými surovinami jakým je například vápenec.
+
+Při výrobě skla vzniká přibližně 0,5 tun CO<sub>2</sub> na tunu skla.[^sklointenzita]
+
+## Ocel a další kovy
+
+### Ocel
+
+Ocel představuje jednu z nejdůležitějších surovin, kterou lidstvo využívá ve stavebnictví, výrobě aut a mnoha dalších nejen průmyslových odvětvích.
+
+Tři čtvrtiny dnes vyrobené oceli pochází z vysokých pecí[^vysokepece], které se neobejdou bez přidání koksu. Koks se vyrábí z černého uhlí a v metalurgii se používá kvůli vysokému podílu uhlíku a málo nečistotám. Při výrobě oceli slouží jednak k udržení vysoké teploty a jednak jako redukční činidlo, které umožňuje žádoucí chemické reakce (jejichž výsledkem je mimo jiné i CO<sub>2</sub>). **55 % procent emisí pochází z procesu spalování a zbylých 45% emisí pochází z chemických procesů.**[^emiseocel]
+
+Produkce jedné tuny oceli má na svědomí v průměru 1.85 tun CO<sub>2</sub>.[^ocelintenzita]
+
+### Hliník
+
+Hliník je velmi lehký kov s dobrými vodivými vlastnosti, který se hojně využívá v elektrotechnice a letectví.
+
+**Více než 60 % emisí při výrobě hliníku je spojeno s využitím elektřiny s vysokou uhlíkovou stopou.**[^hlinikelektrina] Zde se ovšem jedná o nepřímé emise, jelikož elektřina je zpravidla vyrobena mimo daný provoz. **Přímé emise výroby hliníku jsou spojeny se spalováním fosilních paliv pro dosažení potřebných teplot a s chemickými reakcemi** v rámci procesu elektrolýzy.
+
+## Chemikálie, hnojiva a rafinace ropy
+
+### Amoniak
+
+70 % veškerého amoniaku (jemuž se lidově říká také „čpavek“) používáme při výrobě hnojiv, zbylých 30 % připadá na jiné průmyslové využití.[^amoniak]
+
+Dnes je většina amoniaku produkována tzv. Haber-Boschovým procesem, při kterém se atmosférický dusík přeměňuje na výslednou surovinu prostřednictvím reakcí s vodíkem.[^haberbosch] Vzhledem k tomu, že při výrobě amoniaku je zapotřebí vysokých teplot dochází k emisím ze spalování, ovšem přítomné jsou i chemické procesy uvolňující CO2. Přesnější rozdělení poměru je těžké zobecnit z dostupných dat.
+
+V současné době využíváme především šedý vodík ze zemního plynu, což má za následek, že za každou tunu amoniaku vypustíme do atmosféry 2 tuny CO<sub>2</sub>.[^amoniakintenzita]
+
+### Petrochemikálie
+
+Petrochemikálie se získávají z fosilních zdrojů - tedy ropy, zemního plynu a uhlí. Výslednými produkty jsou mimo jiné metanol nebo takzvané high value chemicals (HVC), k nimž se řadí ethylen, propylen, toluen, benzen a xyleny. Z petrochemikálií se vyrábí všechno možné od plastů, přes pneumatiky až po čisticí prostředky.
+
+Převládajícím zdrojem emisí je tomto sektoru z **85 % spalování tepla**. Zbylých **15 % můžeme řadit mezi procesní emise**[^emisepetrochemikalie], kde je primárně o proces krakování. Při tomto procesu dochází k tepelnému rozkladu uhlovodíků, který umožňuje jejich další zpracování.
+
+### Rafinace ropy
+
+Rafinace ropy je proces, při kterém se surová ropa, která byla vytěžena z podzemních ložisek, upravuje na různé druhy paliv a dalších produktů. Tento proces se provádí v rafinériích. Během rafinace se surová ropa rozděluje na různé složky, jako jsou benzín, nafta, topné oleje a maziva.
+
+**60 % emisí pochází ze spalování a zbylých 40 % mají na starost chemické procesy** kdy se jedná převážně o proces krakování a dále výrobu vodíku.[^emiserafinace]
+
+## Náhrady za látky poškozující ozonovou vrstvu
+
+### Halogenderiváty uhlovodíků
+
+Nezanedbatelnou porci skleníkových plynů představují náhražky za freony a další látky, které mají na svědomí ozonovou díru. Freony a jím podobné sloučeniny se dříve používaly převážně v chladících zařízeních (ledničkách, klimatizacích atp.), ale po prokázání jejich negativního účinku na ozonovou vrstvu[^ozon] se v 80. letech podařilo v rámci tzv. Montrealského protokolu dosáhnout celosvětové dohody o jejich zákazu. Postupně byly nahrazovány zejména takzvanými F-plyny, které sice nepoškozují ozonovou vrstvu, ale jsou skleníkovými plyny.
+
+Jedná se o velmi silné skleníkové plyny. Účinek úplně nejsilnějších z nich je na jednu molekulu až 23000 krát silnější v porovnání s CO2.[^23000] Už řádově menší koncentrace tak stačí, aby představovaly problém. Tyto emise klasifikujeme jako procesní emise.
+
+## Celulóza, papír a obaly
+
+Význam tohoto průmyslu spočívá kromě produkce papíru, obalů nebo hygienických potřeb i v potenciálu nahrazovat některé používané plasty.
+
+Emise v papírenském průmyslu pochází ze **spalování**, které je nutné pro sušení papíru v rámci výroby.
+
+## Zdroje a poznámky
+
+[^1400]: [Jedná se o teplotu nutnou pro to aby probíhal proces kalcinace](https://www.carbonbrief.org/qa-why-cement-emissions-matter-for-climate-change/)
+[^ekvivalent]: Mnohá průmyslová odvětví vypouštějí primárně CO2, avšak třeba u chemického průmyslu se v podstatné míře setkáváme též s dalšími skleníkovými plyny - například s metanem či s takzvanými F-plyny. V tomto textu proto pracujeme také s jednotkou CO2 ekvivalent (CO2eq) na níž se produkce těchto dalších emisí přepočítává. Zda píšeme CO2 nebo CO2eq záleží především na metodologii studií, z nichž v případě jednotlivých průmyslových odvětví vycházíme.
+[^emiseeu]: Tyto data shromažduje pro EU i jednotlivé členské státy [Eurostat a EEA](https://docs.google.com/spreadsheets/d/1K5dbcngapuIdgrCRG0V8uV-c0ppirfYTwvvp8t54V3w/edit#gid=283480625).
+[^spotreba]: [Spotřeba cementu může do roku 2050 vzrůst o 45 %](https://www3.weforum.org/docs/WEF_NetZero_Industry_Tracker_2022_Edition.pdf)
+[^pultuna]: [Jedná se o globální průměr](https://iea.blob.core.windows.net/assets/7f8aed40-89af-4348-be19-c8a67df0b9ea/Energy_Technology_Perspectives_2020_PDF.pdf) Spotřeba cementu na osobu se ovšem výrazně liší napříč světěm.
+[^infrastruktura]: [Rostoucí spotřebu ovlivňuje právě přítomnost cementu v naprosto základních stavbách](https://iea.blob.core.windows.net/assets/7f8aed40-89af-4348-be19-c8a67df0b9ea/Energy_Technology_Perspectives_2020_PDF.pdf).
+[^emisecement]: [Proces kalcinace je nutný mezikrok pro tvorbu slínku](https://www3.weforum.org/docs/WEF_NetZero_Industry_Tracker_2022_Edition.pdf)
+[^cementintenzita]: Zde se jedná o [globální průměr](https://iea.blob.core.windows.net/assets/7f8aed40-89af-4348-be19-c8a67df0b9ea/Energy_Technology_Perspectives_2020_PDF.pdf).
+[^emisevapno]: [Tento poměr je poměrně obecně platný](https://www.hycapgroup.com/this-global-first-sees-industrial-lime-produced-with-clean-hydrogen-in-uk/).
+[^vapnointenzita]: [Intenzitu způsobuje chemický proces kalcinace](https://www.eula.eu/wp-content/uploads/2019/02/A-Competitive-and-Efficient-Lime-Industry-Summary_0.pdf).
+[^emisesklo]: Zde se jedná o [data z Velké Británie](https://www.britglass.org.uk/sites/default/files/British%20Glass%20-%20Net%20Zero%20Strategy.pdf).
+[^sklointenzita]: Zde se jedná o [data z Velké Británie](https://www.britglass.org.uk/sites/default/files/British%20Glass%20-%20Net%20Zero%20Strategy.pdf).
+[^vysokepece]: [Výroba oceli ve vysokých pecích je emisně výrazně náročná ve srovnání s alternativami](https://www.mckinsey.com/capabilities/sustainability/our-insights/spotting-green-business-opportunities-in-a-surging-net-zero-world/transition-to-net-zero/steel).
+[^emiseocel]: Zde se jedná o [data z EU](https://docs.google.com/spreadsheets/d/1K5dbcngapuIdgrCRG0V8uV-c0ppirfYTwvvp8t54V3w/edit#gid=283480625).
+[^ocelintenzita]: Zde se jedná o [globální průměr](https://www.mckinsey.com/industries/metals-and-mining/our-insights/decarbonization-challenge-for-steel).
+[^hlinikelektrina]: [Emisní intenzita hliníku je tak výrazně závislá na emisní intenzitě elektřiny, ze které je vyroben](https://www.spglobal.com/commodityinsights/en/market-insights/latest-news/coal/031621-global-aluminum-needs-up-to-15-trillion-investment-to-decarbonize-energy-supplies-iai#:~:text=Global%20aluminum%20needs%20up%20to,supplies%3A%20IAI%20%7C%20S%26P%20Global%20Platts).
+[^amoniak]: [Amoniak je tak klíčový pro globální potravinovou bezpečnost](https://www3.weforum.org/docs/WEF_NetZero_Industry_Tracker_2022_Edition.pdf). Další využití je například v oblasti plastů, syntetických vláken a výbušnin.
+[^haberbosch]: Přeměna na amoniak se zároveň stává jedním z hlavních prostředků jak transportovat samotný vodík. Je to kvůli tomu, že jinak je vodík velmi objemný a špatně se zkapalňuje, což dost komplikuje přepravu.
+[^amoniakintenzita]: [Výroba vodíku ze zemního plynu je výrazně emisně náročná](https://e360.yale.edu/features/can-the-worlds-most-polluting-heavy-industries-decarbonize).
+[^emisepetrochemikalie]: Zde se jedná o [globální průměr](https://www.iea.org/reports/the-future-of-petrochemicals).
+[^emiserafinace]: Zde se jedná o [data z USA](https://www.wri.org/insights/technologies-decarbonize-petroleum-refineries).
+[^ozon]: [Od 70. let se vědělo o negativních účincích, což vedlo k zákazu používání](https://www.epa.gov/ozone-layer-protection/basic-ozone-layer-science).
+[^23000]: Jejich [vliv na globální klima](https://www.eea.europa.eu/themes/climate/ozone-depleting-substances-and-climate-change) je podstatně menší než klasické skleníkové plyny jako CO2, ovšem jejich spotřeba od 90. let roste.

collections/_topics/emise.md

@@ -121,6 +121,7 @@ subtopics:
   - emise-dychani
   - emise-sr
   - 2020-globalni-zprava-o-elektrine
+  - emise-prumysl
   qa:
   - q: "Uvolňují se skleníkové plyny nejen v důsledku lidské činnosti, ale také přírodních procesů?"
     a: |