Sektor komunalno-bytowy (indywidualne gospodarstwa domowe oraz lokalne źródła spalania o wysokości emitorów poniżej 40 m), a także transport to główne źródła tzw. niskiej emisji, nie tylko zresztą w Polsce.


foto: http://pl/fotolia.com

Niestety u nas sektor komunalno-bytowy jest największym udziałowcem w całkowitej krajowej emisji rocznej tlenku węgla, pyłu całkowitego (TSP) oraz jego subfrakcji TSP, PM10, PM2.5, Cd, Pb, As oraz wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych i dioksyn - odpowiednio: 63,5 proc., 46,4 proc., 56,6 proc., 49,7 proc., 70,6 proc., 33,6 proc., 47,2 proc., 85,8 proc. oraz 53,2 proc. (Raport Krajowy Bilans Emisji SO₂, NO_x, CO, NMLZO, NH₃, pyłów, metali ciężkich i TZO za lata 2009-2010 w układzie klasyfikacji SNAP i NFR, Warszawa, kwiecień 2012; http://www.kobize.pl/pozostale-zanieczyszczenia-powietrza.html).
W 2009 roku w gospodarstwach domowych zużyto 9 mln ton węgla, a w roku 2010 już 9,9 mln ton, czyli zużycie wzrosło o 10 proc. W 2010 roku wyemitowano ze spalania węgla w tym sektorze 142 680,18 kg pyłu całkowitego, o 18 proc. więcej niż w roku 2009. Emisja czterech wskaźnikowych związków z grupy wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (4 WWA - benzo- (a)piren, benzo(b)fluoranten, benzo(k)fluoranten oraz indeno(1,2,3-cd)piren) wyniosła 60685 ton, w tym emisja benzopirenu sięgała około 50 proc.

Jakość paliw węglowych a emisja zanieczyszczeń

Emisja zanieczyszczeń jest uzależniona zarówno od rodzaju paliwa, jak i jego właściwości oraz zastosowanej technologii spalania. Dlatego tak ważna jest standaryzacja jakości paliw w zależności od stosowanej techniki spalania. Paliwa węglowe są charakteryzowane za pomocą przede wszystkim takich parametrów jak: wartość opałowa, Q^r i (MJ/kg), zawartość wilgoci w stanie roboczym W^r_t (%), zawartość popiołu A^r (%), zawartość siarki S^t_d (%) oraz uziarnienie (mm).
Szczególnego znaczenia nabiera zawartość popiołu oraz uziarnienie w świetle wdrażanej dyrektywy 2008/50/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 21 maja 2008 r. w sprawie jakości powietrza i czystszego powietrza dla Europy, ustanawiającej dopuszczalne normy stężeń zanieczyszczeń w powietrzu atmosferycznym.
W latach 80. wprowadzono normę PN-82/G-97001, w której określono przeznaczenie sortymentów węglowych w zależności od uziarnienia oraz normę PN-82/G-97003 - Węgiel do celów energetycznych. Według tych standardów w indywidualnych paleniskach z rusztem stałym w gospodarce komunalnej mogły być zużywane jedynie sortymenty grube - kostka (200-60 mm) i orzech (80-25 mm). Natomiast dla energetyki zawodowej i przemysłowej przeznaczone były sortymenty średnie (groszek, 30-8 mm), drobne i miały. Muł (uziarnienie < 1 mm) stanowił produkt uboczny kierowany do przygotowywania mieszanek energetycznych. Wprowadzanie węzłów płukania w zakładach wydobywczych spowodował wzrost ilości mułów, które coraz częściej trafiają na rynek paliw węglowych. Przyczynia się do tego także wprowadzona od 01.01.2003 r. dobrowolność stosowania ww. norm, w tym PN-82/G-97003 - Węgiel do celów energetycznych, określających przeznaczenie paliw węglowych.

Muły węglowe na runku paliw dla sektora komunalno-bytowego

Według danych Wojewódzkiego Inspektoratu Ochrony Środowiska w Katowicach w 2012 roku 788 308 ton mułów trafiło do indywidualnych gospodarstw oraz małych firm i warsztatów (źródło: dane WIOŚ przedłożone Urzędowi Marszałkowskiemu Województwa Śląskiego). Muły zostały wykorzystane w instalacjach spalania małej mocy o tradycyjnej organizacji procesu spalania, wskutek czego drastycznie wzrosła emisja zanieczyszczeń, zwłaszcza pyłu całkowitego, jego subfrakcji PM10 i PM2.5, benzo(a)pirenu i pozostałych WWA, lotnych związków organicznych, sadzy, tlenku węgla, dioksyn, metali ciężkich. Natomiast sprawność spalania znacząco uległa obniżeniu, nawet poniżej 50 proc. Potwierdzeniem tego faktu jest wykazywane wysokie stężenie pyłu zawieszonego (będącego głównym składnikiem smogu) w sezonie grzewczym, odczuwane przez lokalne społeczności prawie na całym obszarze województwa śląskiego.
Koszty transportu i niskie walory mułu jako paliwa powodują, że jest on wykorzystywany jako paliwo przede wszystkim w województwie śląskim oraz na sąsiadujących z nim obszarach, zwłaszcza w województwie małopolskim. W województwie śląskim w 2010 roku gospodarstwa domowe zużyły 1448 tys. ton węgla kamiennego, a 1659 tys. ton wykorzystano w sektorze drobnych odbiorców (http://www.stat.gov.pl/cps/rde/xbcr/gus/se_zuzycie_paliw_nosnikow_energii_ 2010.pdf).
Na tym terenie działa około 700 lokalnych kotłowni (762 lokalne kotłownie w 2009 roku, wg Infrastruktura komunalna w 2009 r. Wyd. GUS, Warszawa, 24 s. 2010). Biorąc te dane pod uwagę oraz dostępność mułów na rynku paliw dokonano oszacowania, że w województwie śląskim w źródłach małej mocy, mających udział w niskiej emisji, spala się około 2,0 mln ton węgla sortymentowego, w tym 0,4 mln ton mułów.
Na rysunku 1 przedstawiono wpływ wprowadzenia mułu do obrotu paliwami na wielkość krajowej emisji pyłu całkowitego z indywidualnych gospodarstw domowych oraz w województwie śląskim z lokalnych źródeł spalania (w tym z gospodarstw domowych). Wykorzystanie mułów w indywidualnych gospodarstwach domowych w całym kraju powoduje wzrost krajowej emisji o około 8 proc.
Wykorzystanie 400 tys. ton mułów w województwie śląskim powoduje ponad 2-krotny wzrost emisji pyłu. Do wyznaczenia emisji pyłu ze spalania węgla sortymentowego przyjęto wskaźnik 0,5 kg/GJ, wg KOBIZE (http://www.kobize.pl/pozostale-zanieczyszczenia-powietrza.html). Wprowadzenie mułu do części spalanego paliwa powoduje wzrost wskaźnika do około 1,2 kg/GJ. Spalenie samego mułu jest właściwie niemożliwe w piecach czy kotłach komorowych starej konstrukcji, a jeżeli spalanie jest prowadzone, to sprawność energetyczna nie będzie większa niż 35-40 proc. (rys. 1)
Zastosowanie do spalenia 2,4 mln ton węgla nowoczesnych kotłów z automatyzacją procesu spalania powoduje znaczącą redukcję emitowanej ilości pyłu (pozycja SE na rysunku 1).
Z emisją pyłu, a przede wszystkim technologią spalania, nierozłącznie związana jest emisja benzo(a)pirenu i pozostałych wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych. Jak wynika z oszacowania przedstawionego na rysunku 2, dodatkowe spalenie 0,4 mln ton mułów powoduje prawie 3-krotny wzrost emisji benzo(a)pirenu (poz. C i A rys.2). Między innymi skutkiem tego są niemal ciągłe przekroczenia stężenia tego związku w powietrzu w okresie grzewczym w aglomeracji śląskiej. Spalenie połowy tej ilości paliwa w formie kwalifikowanych sortymentów węglowych w nowoczesnych kotłach komorowych, a połowy w kotłach zautomatyzowanych zmniejszy ilość emitowanego benzo(a)pirenu o 30 proc. w stosunku do aktualnego. Natomiast wykorzystanie automatycznych kotłów ograniczy emisję o około 70 proc. (pozycja C).
Rozwiązaniem najbardziej optymalnym ekologicznie jest zastąpienie węgla gazem, wykorzystanie ciepła sieciowego, co jest wskazywane już od wielu lat. Emisja b(a)p pochodząca z lokalnych źródeł małej mocy, w tym indywidualnych gospodarstw domowych, zostałaby niemal całkowicie wyeliminowana. (rys. 2)

Niezbędne są działania administracyjne

Nie jest możliwe całkowite wyeliminowanie emisji b(a)p, ponieważ również w procesie spalania gazu powstają śladowe jego ilości. Podobnie jest w przypadku nawet najnowocześniejszych technologii spalania paliw stałych stosowanych aktualnie w ciepłownictwie zawodowym. Niestety, nie wchodzi także w grę natychmiastowa eliminacja spalania węgla, zarówno ze względów technicznych, jak i ekonomicznych.
Dlatego koniecznym i niezbędnym jest wprowadzenie standaryzacji jakości paliw węglowych kierowanych do sektora komunalnego z jednoczesnym całkowitym wycofaniem mułów węglowych z rynku paliw dla tego sektora. O podjęcie jak najszybszych działań w tym zakresie wnioskowała w swoich pismach do Ministerstwa Środowiska (Departament Ochrony Powietrza) i Ministerstwa Gospodarki (Departament Energetyki), utworzona przy Polskiej Izbie Ekologii, Platforma grupująca przedsiębiorców produkujących urządzenia grzewcze dla sektora komunalno-bytowego oraz producentów paliw (PPUGPS). Stosowne materiały są dostępne na stronie Polskiej Izby Ekologii www.pie.pl/platforma-ppugps.html.


Rys. 1. Roczna krajowa emisja pyłu ze spalania węgla w indywidualnych gospodarstwach domowych (tys. ton):
A – w roku 2009; B – w roku 2010; BM – w roku 2010 po uwzględnieniu wprowadzenia 788,308 tys. ton mułów;
Sl – ze spalenia 2 mln ton węgla sortymentowego w województwie; SM – ze spalenia 2 mln ton węgla sortymentowego i 0,4 mln ton mułów w województwie śląskim; SE – ze spalenia 2,4 mln ton wegla w nowoczesnych, automatycznych kotłach. Dane A i B pochodzą z raportów KOBIZE; http://www.kobize.pl/pozostale-zanieczyszczenia-powietrza.html.
Wartości BM, Sl, SM i SE stanowią własne obliczenia.


Rys. 2. Roczna emisja benzo(a)pirenu ze spalania węgla w lokalnych źródłach małej mocy w województwie śląskim (tys. kg):
A – 2 mln ton węgla sortymentowego; B – 2,4 mln ton paliwa sortymentowego; C – 2,4 mln ton paliwa węglowego, z uwzględnieniem współspalania 0,4 mln ton mułów; D – ze spalenia 1,2 mln ton kwalifikowanych sortymentów węgla w nowoczesnych kotłach komorowych i 1,2 mln ton węgla w nowoczesnych kotłach automatycznych;
E – ze spalenia 2,4 mln ton węgla w nowoczesnych, automatycznych kotłach; F – z zastąpienia energii zawartej w 2,4 mln ton węgla olejem opałowym (źródło: opracowanie własne, przyjęto wskaźniki emisji stosowane przez KOBIZE – http://www.kobize.pl/pozostale-zanieczyszczenia-powietrza.html, proponowane przez EIG http://www.eea.europa.eu/publications/emep-eea-emission-inventory-guidebook-2009 i własne dane dla współspalania mułu).