Uhlíková stopa odpadu na cestování: diplomová práce o dopadech letecké a silniční dopravy

Vliv lidské společnosti má stále větší dopad na přírodu a s tím spojené změny klimatu, které způsobují stále se zvyšující množství skleníkových plynů v atmosféře. Právě uhlíková stopa je měřítkem množství skleníkových plynů, především oxidu uhličitého (CO₂), které se uvolňují do atmosféry v důsledku lidské činnosti.

Tyto emise jsou vyjádřeny v ekvivalentech CO₂ a měří se v gramech, kilogramech nebo tunách. Výpočet uhlíkové stopy (jednotlivce, instituce, státu, odvětví nebo města) zahrnuje tedy součet všech vyprodukovaných skleníkových plynů z různých činností.

Uhlíková stopa a její základní členění

Uhlíkovou stopu, tedy celkové emise oxidu uhličitého (CO₂) spojené s lidskými aktivitami, můžou být hodnoceny z různých perspektiv. Dvě hlavní jsou produkční a spotřebitelská perspektiva.

Přímá a nepřímá uhlíková stopa

Přímá (primární) uhlíková stopa: Skleníkové plyny, které jsou přímo uvolňovány při konkrétních činnostech, jako je spalování fosilních paliv při dopravě, topení nebo vaření.

Nepřímá (sekundární) uhlíková stopa: Emise spojené s celým životním cyklem produktů nebo služeb, například s výrobou automobilu, přípravou potravin nebo balením produktů.

Tyto emise jsou odvozeny například z množství spáleného paliva. Emise CO₂ lze také kompenzovat, například vysazením stromů nebo nákupem uhlíkových kompenzací, tzv. uhlíkových „odpustků”, které vyrovnávají emise z aktivit, jako je letecká doprava.

Globální význam uhlíkové stopy

Dle aktuálních údajů EUROSTATU (2024) v roce 2021 globální emise CO₂ dosáhly 37,9 miliard tun. Z toho EU vyprodukovala 3 miliardy tun, což představuje přibližně 8 % celosvětových emisí.

Konečná spotřeba v EU však způsobila emise ve výši 3,5 miliardy tun, což je přibližně 9 % globálních emisí. V rámci spotřebitelských emisí CO₂ v EU pocházelo 69 % z ekonomiky EU samotné.

Uhlíková stopa dopravy

Mezivládní panel pro změnu klimatu (IPCC) uvádí, že v roce 2019 (.pdf, str. 44) byl přepravní sektor odpovědný za 15 % globálních emisí skleníkových plynů.

Většinu emisí v tomto sektoru přitom podle dat IPCC produkuje silniční přeprava, která je ve výsledku zodpovědná za 10 % světových emisí skleníkových plynů (.pdf, str. 22-23 z 80).

Zatímco před dvěma desítkami let bylo létání stále ještě něco neobvyklého, i v České republice se stalo normální si na víkend někam zaletět, „užít si eurovíkend“. I stále více zboží je přepravováno letadly.

Letectví je zodpovědné za významnou část celkových emisí skleníkových plynů na světě, i když létá méně než 10 % světové populace. Letecká doprava je nejvíce poškozující způsob dopravy.

Průměrné emise komerčních letů na celém světě jsou asi 75 až 95 g CO2 osobokilometr, přičemž u regionálních letů do 500 km rostou až na téměř 160 g CO2 na osobokilometr. [zdroj: icct.org]

V samotné Evropě je to téměř 100 g oxidu uhličitého na osobokilometr.

Proč nelze srovnávat pouze množství spáleného paliva

Autor totiž poukazuje na množství paliva, které tyto přepravní prostředky spálí za konkrétní čas, a tyto údaje zjevně dává do souvislosti s uhlíkovou stopou jednotlivce. Na tu má ale zásadní vliv i to, jak daleko daná osoba cestuje a kolik spolucestujících s ní v dopravním prostředku je.

V souvislosti s dopadem cestování na životní prostředí je obecně problematické srovnávat spotřebu různých typů dopravních prostředků za stejný časový úsek - například právě letadla totiž dosahují násobně vyšších rychlostí než auta, a za hodinu tak logicky urazí mnohem větší vzdálenost.

Z tohoto důvodu se při vyjadřování uhlíkové stopy většinou uvádí množství emisí CO₂ (nebo obecně skleníkových plynů) připadající na osobu za 1 km cesty.

Zároveň se autor textu odkazuje na článek z webu Průmyslová ekologie, podle kterého je to ještě o jeden litr za sekundu více. Příspěvek k tomu doplňuje, že letoun spálí za den stejně paliva jako 247 aut se spalovacím motorem za jeden rok.

Předpokládá přitom, že auta by měla spotřebu 7 litrů na 100 km a za zmíněný rok by najela 15 tisíc km.

Obsazenost dopravních prostředků

Vyvstává ovšem otázka: Má vůbec smysl uvedeným způsobem srovnávat silniční a leteckou dopravu?

Zaprvé je třeba uvést, že pokud se mluví o uhlíkové stopě jednotlivce, je vhodnější přepočítat uvedená čísla na jednoho cestujícího.

Boeing 747 pochopitelně uveze více cestujících než osobní auto, ale pro přesnější srovnání letecké a automobilové dopravy jsou třeba podrobnější údaje o běžné obsazenosti vozidel.

Data o průměrné obsazenosti aut zveřejňuje řada institucí. Výzkumné centrum Michiganské univerzity např. uvádí, že průměrná obsazenost aut byla v roce 2019 v USA 1,5 osob na vozidlo.

Ke stejnému číslu došel i výzkum za rok 2022, který probíhal pod záštitou amerického Ministerstva energetiky.

Vědecké publikace, které srovnávají průměrnou obsazenost aut napříč zeměmi, ukazují, že údaj je pro jednotlivé státy zpravidla relativně podobný (.pdf, str. 8).

Obsazenost letadel je samozřejmě výrazně vyšší. Podle zprávy Mezinárodní organizace pro civilní letectví (ICAO) bylo v roce 2019 přepraveno na pravidelných linkách asi 4,5 miliardy osob v rámci více než 38 milionů letů.

Je vhodné doplnit, že zmíněný Boeing 747 nabízí v různých modelech 276 až 467 pasažérských míst.

Kapacita cestujících v dopravních letadlech bývá podle zprávy ICAO naplněna v průměru asi z 82 %.

Pokud bychom na základě uvedených čísel předpokládali, že na palubě průměrného dopravního Boeingu 747 bude cca 300 cestujících, jednalo by se asi o 200× vyšší obsazenost oproti průměrnému autu.

Efektivita letecké dopravy podle délky trasy

Obecně platí, že uhlíková stopa jednotlivce bude pravděpodobně vyšší, pokud při cestě na krátkou vzdálenost zvolíme letadlo namísto auta.

To je ovlivněno zejména vysokým množstvím emisí, které letadlo vypustí při startu a při přistání.

Při prodlužování trasy se ale bude rozdíl mezi cestou letadlem a autem postupně snižovat, až se dostane do bodu, kdy se efektivita prostředků obrátí.

Z tohoto důvodu neplatí, že cestování autem se spalovacím motorem je pro planetu vždy šetrnější než absolvování stejné cesty letadlem.

Ze­jména při cestování na vzdálenosti v řádech tisíců kilometrů je pro minimalizaci uhlíkové stopy jednotlivce vhodnější zvolit cestu letadlem.

Pokud letíme letadlem, máme uhlíkovou stopu až třikrát větší, než když stejnou vzdálenost podnikneme sami v osobním autě. [zdroj EEA].

Rozdíl je významný, ale ne tak obrovský. Zásadní rozdíl dělá cestovní vzdálenost.

Hodí se ovšem zmínit, že uhlíková stopa jednotlivce bude na jednotku vzdálenosti nejnižší při cestě letadlem na středně dlouhou, nikoliv dlouhou vzdálenost.

Výzkum z roku 2015 ukazuje, že dopravní letadla mají nejnižší spotřebu paliva na pasažéra na km, pokud let trvá zhruba sedm hodin (.pdf, str. 10 ze 17).

Při velmi dlouhých letech totiž musí letadla převážet větší množství paliva a jsou proto podstatně těžší (.pdf, str. 4 ze 7).

Příklad cesty z Los Angeles do Washingtonu D.C.

Pro zjednodušení celé problematiky si vymodelujme konkrétní příklad cesty z bodu A do bodu B.

Řekněme, že naším startovním bodem bude Los Angeles a cílem Washington D.C.

Po této trase létá přímým spojením airbus A321neo, kterému trasa dlouhá přibližně 3 690 km trvá asi 5 hodin.

Uvedené letadlo má kapacitu 244 míst.

Počítáme-li se zmíněnou obsazeností 82 % a spotřebou 2,7 litru paliva na kilometr, dostaneme se ke spotřebě cca 50 litrů paliva na jednoho cestujícího za celý let.

Auto se spalovacím motorem dojede do cíle nejrychleji po trase, která měří zhruba 4 300 km.

Pokud má vozidlo spotřebu 7 litrů / 100 km a průměrnou obsazenost 1,5 osoby, spotřebuje při cestě kolem 200 litrů paliva na hlavu, tedy 4× více než letadlo v tomto příkladu.

Faktory ovlivňující uhlíkovou stopu cestování

Dodejme, že kromě obsazenosti dopravních prostředků mohou mít vliv na velikost uhlíkové stopy jednotlivce i některé další faktory.

Stáří dopravního prostředku

Jedním z nich je např. stáří stroje. To platí jak pro auta se spalovacími motory, tak pro letadla.

Novější modely mají totiž mimo jiné zpravidla lepší aerodynamické vlastnosti a jsou vyrobeny z lehčích materiálů, což jim umožňuje urazit stejnou cestu s výrazně nižší spotřebou paliva.

Za poslední desetiletí tak došlo k prudkému zefektivnění letecké dopravy (.pdf, str. 5 z 25).

Některé zdroje uvádí, že efektivita narůstá cca o 20 % při každém přechodu na novou generaci letadel.

Nadmořská výška emisí

Dalším faktorem, který ovlivňuje uhlíkovou stopu, je nadmořská výška, ve které dochází k vypouštění emisí.

Kromě CO₂ existují i jiné skleníkové plyny, které ve vyšších vrstvách atmosféry přetrvávají déle než níže u zemského povrchu.

Delší přítomnost skleníkových plynů pak posiluje skleníkový efekt (.pdf).

Některé metody výpočtu dopadu cestování na klima toto nereflektují, některé ale ano.

Např. kalkulačka „EcoPassenger“ od Mezinárodní železniční unie (UIC) předpokládá, že vypouštění stejného množství emisí do ovzduší bude mít silnější dopad na globální oteplování zejm. v případě delších letů.

Při nich totiž letadla vystoupají do vyšší nadmořské výšky.

Typ paliva

Určitou roli může hrát i typ použitého paliva, protože stejné množství paliva pro letadlo a pro auto se spalovacím motorem produkuje rozdílné množství emisí oxidu uhličitého (.pdf, str. 1).

Palivo letadel - přesněji řečeno kerosinové palivo používané ve větších letadlech - je sice v tomto ohledu k přírodě méně šetrné než benzin do aut, nejedná se nicméně o výrazný rozdíl.

Cestovní třída a destinace

Konkrétní uhlíková stopa mého letu záleží na řadě faktorů: letadle, obsazenosti, volbě cestovní třídy, cílové destinaci.

Další emise letecké dopravy

Na klima mají vliv i další emise, nejen oxid uhličitý.

Patří sem např. oxidy dusíku, částice (sazí a síranů), oxidy síry, oxid uhelnatý, nedokonale spálené uhlovodíky, tetraethylolovo.

Letadly vypouštěné další látky v součtu způsobují, že celkové klimatické dopady letectví, tzv. radiační působení, jsou přibližně dvojnásobek až čtyřnásobek přímých emisí CO2.

Celkový klimatický dopad dálkového letu je kolem 200 až 320 g ekv. CO2 na kilometr a osobu.

Příklad dálkového letu Praha-New York

Například zpáteční let Praha-New York, což je asi 13 000 km, může mít uhlíkovou stopu asi 2,8 tuny CO2 na jednoho pasažéra v ekonomické třídě [zdroj: La Fondation GoodPlanet] a 3,3 tuny CO2 dle německé kalkulačky atmosfair.de.

Tato kalkulačka ukáže, i jaký je podíl emisí oxidu uhličitého (1,1 tuny) a klimatický dopad kondenzačních stop, ozónu atd.

Česká kalkulačka Mojeco2.cz uvádí hodnotu 2,4 t do New Yorku a 1,68 tuny do Dubaje, což je výrazně méně než výše zmíněné kalkulačky.

Čísla se mohou významně lišit dle různých zdrojů a metodik.

Růst letecké dopravy a její systémové příčiny

Je ale třeba dodat, že poptávka po letecké dopravě dlouhodobě narůstá a podle Mezinárodní organizace pro civilní letectví dále poroste i v budoucnu.

Hlavní příčiny růstu letectví spočívají v „špatném“ individuálním chování, ale i v uměle nízkých cenách, které neodrážejí skutečné náklady na létání, v síle leteckého průmyslu a v podpoře vlád ve formě velkých dotací.

Například na rozdíl od automobilového paliva není letecké palivo zdaněno.

V Evropě je nejčastější destinací je Moskva, vzdálená asi 1700 km.

Být mezi deseti procenty lidí na Zemi, kteří létají letadly, může být opojné, ale za mnohametrákové rance emisí to nestojí.

Volba dopravního prostředku

Spousta z nás konzumuje ráda lokální potraviny, protože kupovat dovozové avokádo nám připadá jako bláznovství.

Prožitek pomalejší cesty vlakem ve srovnání s rychlým přesunem přináší povědomí o tom, co je mezi dvěma místy, a daleko nejlépe tak odpovídá označení cesta.

Obecně platí, že způsob dopravy nelze hodnotit bez znalosti délky trasy, obsazenosti, typu vozidla, stáří stroje, druhu paliva a použité metodiky výpočtu.

Na tu má ale zásadní vliv i to, jak daleko daná osoba cestuje a kolik spolucestujících s ní v dopravním prostředku je.

Metodický pohled diplomové práce na uhlíkovou stopu

Znalost uhlíkové stopy ZEVO je předpokladem pro snižování emitovaných skleníkových plynů.

V práci je provedena rešerše hodnocení uhlíkové stopy, přičemž jsou následně použity principy pro výpočet uhlíkové stopy dle normy ČSN EN 15978 pro udržitelnost staveb za celý životní cyklus.

Tato metodika je obohacena o uhlíkovou stopu technologického celku včetně příslušných procesů.

Navržený výpočtový model je aplikován pro určení uhlíkové stopy ZEVO Evecont.

Hlavní podíl na uhlíkové stopě ZEVO má fáze užívání vlivem oxidu uhličitého ve spalinách.

Zásadní redukce uhlíkové stopy je možné dosáhnout začleněním technologie pro zachytávání oxidu uhličitého ze spalin (technologie CCS).

Dosažené výsledky pro ZEVO jsou porovnány vůči skládce a teplu ze sítě CZT.

Tato práce poskytuje nástroj, který lze aplikovat na další technologické celky v procesním průmyslu, čímž lze uhlíkovou stopu podrobně vypočítat a stanovit referenční hodnoty pro porovnávání nových projektů.

Údaje o diplomové práci

Modelování ZEVO, skládky a technologie CCS

Diplomová práce se zabývá jedním z klíčových nástrojů pro hodnocení environmentální udržitelnosti projektů v oblasti technologické výstavby tzv.

Autorka práce zanalyzovala dosavadní přístupy k výpočtu v několika zemích Evropy a navrhla vhodný přístup pro kalkulaci v podmínkách ČR.

Mimo jiné se autorka zabývá věrohodností emisních faktorů a chybějící faktory stanovuje vlastním kritickým výpočtem nad modelem zařízení pro energetické využití odpadů.

V další části práce je v rámci případové studie pro ZEVO vytvořen model pro několik variant výpočtových scenárií, který rozsahem daleko přesahuje požadavky zadání práce.

Jsou porovnávány uhlíkové stopy ZEVO - zpracování plastových odpadů, ZEVO - zpracování SKO, ZEVO s využitím technologie CCS (carbon capture and storage) a skládka odpadů.

Dosažené výsledky jsou zajímavé a jsou obsáhle diskutovány.

Otázka k obhajobě se týkala Obrázku 36 popisujícího závislost GWP ZEVO Evecont s technologií CCS [kg CO2 ekv.] na poměru uhlíku v palivu.

Zde bych možná očekával mírný trend závislosti na poměru uhlíku v palivu vzhledem k tomu, že technologie CCS bude muset zpracovat víc CO2, když stoupá koncentrace C v palivu a sama technologie CCS pak může generovat vzrůstající stopu CO2 vzhledem k zvýšené spotřebě např. el. energie.

Další otázka se týkala toho, zda byla zahrnuta tvorba metanu (plyn se značným GWP) v skládkovém plynu v scenáriu modelu pro skládku.

Hodnocení diplomové práce

Autorka práci zpracovávala zcela samostatně, metodicky a s pomocí adekvátních nástrojů.

Pravidelné konzultace sloužily především pro poskytnutí zpětné vazby z tržního prostředí, což autorka promítla do své práce.

Předkládaná diplomová práce je věnovaná metodám posuzování uhlíkové stopy budov a procesních zařízení s konkrétním zaměřením na ZEVO (zařízení na energetické využití odpadu).

V rámci práce je vytvořena velice kvalitní a zároveň i čtivá rešerše vymezující problém a motivaci k jeho řešení, dále poskytující pozadí problematiky hodnocení uhlíkové stopy na úrovni celosvětové, úrovni EU i samotné ČR.

Je vidět velkou pečlivost autorky ve zpracování.

Žádné důležité aspekty problematiky nejsou opomenuty.

Vytvořený přehled jde značně do detailů.

Citováno je 73 vesměs aktuálních a kvalitních pramenů.

Vyzvednout lze taky velice kvalitní doprovodní obrázkovou část a také formální stránku práce, která dává závěrečné práci moderní punc současnosti.

Práce byla kontrolována systémem Theses.cz pro odhalování plagiátů a byla zjištěna značně vysoká míra podobnosti 20 %.

Důvodem bude pravděpodobně rešeršní orientace i na legislativní prameny, které je nutno převzat v nezměněném znění.

Systém se odkazuje převážně na dokumenty MUNI, ke kterým není přístup, tj. možnost plagiátorství dále není možné potvrdit ani vyvrátit.

Závěrečná práce řeší moderní problematiku a je velice kvalitně zpracována ve všech jejích částech.

V rámci práce je poskytnutý výborný rešeršní přehled i kvalitně provedena výpočtová část a přiložené přílohy.

Diplomantka prezentovala závěrečnou práci.

Zodpovězeno uspokojivě.

Dotaz na provozuschopnost CCS v podmínkách ČR.

Zodpovězeno.

tags: #uhlikova #stopa #dpad #na #cestovani #diplomova