Delci v zraku

Zaradi uporabe nekakovostnih lesnih goriv prihaja v obdobjih kurilnih sezon do prevelikega onesnaževanja zraka s trdimi delci. Vse večji je pomen onesnaženosti zraka z delci PM10, ki nastanejo zaradi kurjenja nekakovostnih goriv kot tudi zaradi kurjenja v zastarelih kotlih in napravah z neoptimalnim zgorevanjem lesne biomase. Kakovost zraka vpliva na kvaliteto okolja v katerem živimo in posledično na življenje in zdravje ljudi.

Slika: Viden dim pri zgorevanju lesnih goriv.

 

Kakovost zraka
Stanje kakovosti zunanjega zraka se kaže v koncentraciji različnih snovi v zraku na določenem območju in vpliva na kvaliteto okolja v katerem živimo. Agencija RS za okolje (ARSO) opravlja meritve kakovosti zunanjega zraka na podlagi meritev onesnaževal: žveplov dioksid, dušikov dioksid, ogljikov oksid, ozon, organske spojine, delci PM10 in delci PM2,5. Viri onesnaževal pa so: kurilne naprave, industrijski procesi in promet.

Delci
Pri kakršnemkoli zgorevanju nastajajo delci PM (angl. Particulate Matter), ki pomembno vplivajo na zdravje ljudi, klimo in vidnost. Delci se v ozračju lahko zadržujejo dlje časa in prepotujejo različno pot, kar je odvisno predvsem od velikosti delcev in meteoroloških dejavnikov. Preseganja dnevnih mejnih vrednosti so praviloma omejena na hladni del leta, ko je ob pogostih in izrazitih temperaturnih inverzijah v slabo prevetrenih kotlinah in dolinah celinskega dela Slovenije, onemogočeno učinkovito prehajanje delcev v atmosfero. Delci so večinoma zelo majhni in med seboj različni. Razlikujejo se po kemijski sestavi, obliki in fizikalnem stanju.

Delci so lahko naravnega ali antropogenega izvora.

• Naravni viri: morska sol, cvetni prah, vegetacija, dim gozdnih požarov, meteorski prah, vulkanski pepel.
• Antropogeni viri pa so vpliv človekove aktivnosti in povezani z izgorevanjem goriv v termo energetskih objektih in industriji, ogrevanjem stanovanjskih in drugih stavb, prometom in kmetijstvom.

Primarni delci se sproščajo direktno v ozračje, sekundarni pa nastajajo kot produkt kemičnih in fizikalnih pretvorb predhodnikov delcev (npr. SO2, NOx, NH3 in hlapne organske spojine) v onesnaženi atmosferi.

Velikost delcev največkrat opišemo z izrazom »aerodinamični premer«. Definiran je kot premer okroglega delca z gostoto 1 g/cm3. To pomeni, da se v zraku obnaša kot vodna kapljica definiranega premera. Delci enake oblike in velikosti, toda različne gostote, imajo različen aerodinamični premer. Delci, ki imajo aerodinamični premer manjši od 10 µm, prodrejo v dihalne poti (respirabilni delci). Te delce ločimo po velikostnih razredih:

• PM10 – grobi delci z aerodinamičnim premerom med 2,5 µm in 10 µm,
• PM2,5 – drobni delci z aerodinamičnim premerom med 1 µm in 2,5 µm,
• PM1 - drobni delci z aerodinamičnim premerom med 0 µm in 1 µm.

Manjši kot so delci, globlje prodrejo v dihala. Delci, večji od 10 µm, se ustavijo v zgornjih dihalnih poteh (nos, obnosne votline), manjši od 10 µm potujejo v spodnje dihalne poti, delci manjši od 1 µm pa prodrejo v pljučne mešičke. Vpliv delcev na zdravje ljudi je prikazan na naslednji sliki.

Slika: Prikaz vpliva delcev na človeka.

Delci PM10
Trdni delci PM10 so prah, ki je prisoten v zraku, posamezni delci pa imajo aerodinamični premer med 2,5 µm in 10 µm. Predpisana mejna povprečna dnevna vrednost koncentracije delcev PM10 je 50 μg/m3, kot 24 urno povprečje. V koledarskem letu je dovoljenih 35 preseganj mejne vrednosti. Letna mejna vrednost je 40 μg/m3.

Slika: Velikost delcev PM.

Glavni vir PM10 je zgorevanje trdih goriv v gospodinjstvih in komercialnem sektorju, predvsem zaradi uporabe lesa v neučinkovitih starih kotlih na trdna goriva ali v drugih napravah z neoptimalnim zgorevanjem lesne biomase. Pomemben delež PM10 prispeva tudi sektor promet, ko delci nastajajo pri zgorevanju goriv (predvsem dizla) in pri obrabi cest, gum in zavor ter zaradi dvigovanja usedlin s cestišč. Visoke ravni delcev v zraku pa so tudi posledica neugodnih vremenskih razmer, ko so meteorološke razmere za razredčevanje izpustov še posebej neugodne.

PM10 nastajajo pri zgorevanju lesne biomase, kadar prihaja do nepopolnega zgorevanja. Do tega prihaja zaradi starih in neučinkovitih kotlov, neustrezne mešanice goriva in zraka, nepravilne priprave goriv in prevelike vlažnosti goriv. Glavne posledice so, da se sprošča manj toplote, običajno se kadi črn, sajast dim (trdi delci). Zato je eden izmed osrednjih izzivov varstva zraka obvladovanje izpustov delcev zaradi energetske izrabe lesa ob hkratnem upoštevanju ekonomskih, energetskih in drugih okoljskih vidikov. Ob tem predvsem ne smemo pozabiti, da je les pomemben energent pri samooskrbi gospodinjstev.

Osnovni problem zgorevanja lesa je, da je v njem več kot polovica gorljivih komponent hlapnih. To pomeni, da iz lesa v fazi sušenja najprej izhlapi vlaga, v fazi segrevanja lesa pa hlapne gorljive sestavine (npr. CO, CxHy) izhlapijo ne glede ali so zagotovljeni pogoji za popolno zgorevanje teh hlapnih sestavin, in tudi ne glede na to ali se toplota sproščena pri zgorevanju lahko porabi ali ne. Osnovna naloga kurilne naprave torej je zagotoviti popolno zgorevanje tudi hlapnih gorljivih sestavin lesa in ne samo lesnega oglja (C). Ali hlapne sestavine lesa zgorijo ali ne, se strokovno ne da ugotavljati vizualno, lahko pa se po velikosti in barvi plamena presodi ali zgori večji del hlapnih sestavin.

Preglednica: Prepoznavanje optimalnega zgorevanja drv

 

Rdeč in temen plamen pomeni nepopolno – slabo zgorevanje in v kolikor je temno rdeč plamen še kratek pri na novo naloženem gorivu v kurišče, gre za zelo slabo in nesprejemljivo zgorevanje, kar se vidi tudi po temnem dimu, ki se kadi iz dimnika. Temno rdeča barva plamena pomeni, da majhni delci goriva ne zgorijo zaradi pomanjkanja kisika ali prenizke temperature. Ti nezgoreli delci potujejo z dimnimi plini v okolico, nekaj pa jih ostane tudi na stenah kurilne naprave, dimniškega priključka in dimnika. V kolikor s prostim očesom opazimo temen dim na vrhu dimnika, to vsekakor pomeni zelo slabo zgorevanje predvsem z vidika prašnih delcev (nezgorelega ogljika). Slabo zgorevanje lesa je razvidno tudi na notranjih površinah kurilne naprave, dimniškega priključka in dimnika, ki so v kontaktu z dimnimi plini v obliki sajastih in katranskih oblog.

Kratkoročna priporočila k zmanjšanju onesnaževanja zraka z delci
Splošna kratkoročna priporočila v primeru verjetnosti za preseganje dnevnih mejnih vrednosti onesnaženosti zraka:

• redno spremljanje obvestil in napovedi o kakovosti zraka,
• bivalne prostore učinkovito prezračiti, ko je onesnaženost zraka v dnevu najnižja (običajno v zgodnjih jutranjih urah, pred prometno konico),
• ne kuriti les v pečeh in kaminih, če obstajajo druge možnosti ogrevanja,
• ne kuriti na prostem,
• zmanjšati ogrevanje stanovanjskih in poslovnih prostorov, kjer se kot energent uporabljajo tekoča in trdna goriva,
• v zaprtih prostorih naj se ne kadi in prižiga sveč,
• uporabljati javni prevoz namesto osebnih vozil,
• omejiti fizične aktivnosti, zlasti na prostem,
• če so vgrajeni ventilacijski sistemi, se morajo v njih uporabljati za delce visoko učinkoviti HEPA filtri,
• večja pozornost na simptome in znake, kot so kašelj ali pomanjkanje sape - to so opozorila, da je treba napore zmanjšati.

Priporočila/rešitve za zmanjšanje onesnaževanja zraka z delci pri rabi lesne biomase
Omejevanje rabe lesne biomase kot energenta v gospodinjstvih, predvsem na podeželju, kjer se raba lesa za ogrevanje v zadnjih letih še povečuje, je nesmotrno in nemogoče, lahko pa z določenimi ukrepi vplivamo na zmanjšanje škodljivih emisij:

1. Pospešimo menjavo starih in zastarelih naprav z modernimi in učinkovitejšimi:

• Finančna pomoč pri nakupu sodobnih kurilnih naprav z visokimi izkoristki in nizkimi emisijami. Priporočljivo je uporabljati le takšne kurilne naprave, ki so energetsko visoko učinkovite – sodobni kotli pomenijo visoki izkoristek toplote in nizke emisije, to so predvsem kurilne naprave z avtomatiziranim dodajanjem goriva in t.i. avto regulacijo dovoda zgorevalnega zraka in je vpliv priprave goriva in tudi načina kurjenja minimalen (velja predvsem za kurilne naprave na sekance in pelete).
• Finančna pomoč pri priklopu na sistem daljinskega ogrevanja in promocija daljinskih sistemov ogrevanja na lesno biomaso (večji sistemi imajo filtre za čiščenje dimnih plinov in monitoring emisij).
• Prepoved prodaje zastarelih kotlov na Slovenskem trgu.

 

2. Z razvojem kurilnih naprav:

• Nadaljnji intenziven razvoj malih kurilnih naprav z vidika zniževanja emisij dimnih plinov.

 

3. Z uporabo alternativ - nekatere možnosti in njihove pomanjkljivosti:

• Zemeljski plin: fosilno gorivo (emisije toplogrednih plinov), odvisnost od uvoza, nedostopnost na podeželju,
• Kurilno olje: fosilno gorivo (emisije toplogrednih plinov), odvisnost od uvoza, nepredvidljivo gibanje cene v prihodnosti,
• Utekočinjen zemeljski plin: fosilno gorivo (emisije toplogrednih plinov), odvisnost od uvoza, visoke cene,
• Toplotna črpalka: vprašljiva smotrnost uporabe v starejših in slabše izoliranih hišah,
• Elektrika: nepredvidljivo gibanje cene v prihodnosti,
• Skupinski sistem ogrevanja: neprimeren za podeželje z razdrobljeno poselitvijo.

 

4. Z zmanjševanjem emisij iz obstoječih kurilnih naprav:

• Izobraževanje dimnikarjev in serviserjev o lesnih gorivih – ti so namreč strokovnjaki, ki pridejo v gospodinjstva in lahko uporabnikom svetujejo in jim predajo koristne informacije o pravilnem skladiščenju in rabi lesnih goriv.
• Poskrbeti za redno čiščenje in vzdrževanje kurilnih, dimovodnih in prezračevalnih naprav, zagotoviti čiste površine za prenos toplote v kurilni napravi in čiste površine dimovodnih naprav, odstranjevati pepel iz kurišča in pepelišča.
• Poskrbeti za pravilne nastavitve naprav in gorilnikov že pred začetkom kurilne sezone; od tega je odvisno učinkovito zgorevanje.
• Filtriranje zraka skozi filtrske snovi in odpraševalne naprave (elektro in vrečasti filtri).
• Ozaveščanje in izobraževanje uporabnikov lesnih goriv o tem, kaj so kakovostna lesna goriva, kako jih skladiščiti in uporabljati, da bo kotel lahko optimalno deloval.
• Upoštevati navodila za pravilno rabo kakovostnih lesnih goriv.

 

5. Pravilna raba kakovostnih lesnih goriv - pri rabi je prvi pogoj učinkovito in popolno zgorevanje, da je gorivo okolju prijazno, kar pa dosežemo z ustrezno mešanico goriva in zraka; to še posebej velja za kurjenje drv v malih kurilnih napravah:

• Uporabljati le zračno suh in neobdelan les – drva z vlažnostjo pod 20 %.
• V kuriščih s pregorevanjem dodajati manjše količine drv, v tanjših plasteh in bolj pogosto – le toliko, da je dosežena pričakovana toplotna moč; na ta način dosežemo boljše rezultate zgorevanja in emisij (iz prevelike dodane količine drv hlapne gorljive snovi ne zgorijo ampak se samo uplinijo in z dimnimi plini odidejo v okolico).
• Uporaba polen večje velikosti in naložitve polen v kurišče tako, da zrak lažje in v večji količini preide skozi dodana drva in žerjavico tudi v odgorevalno cono hlapnih snovi – v področje plamena.
• Ne kuriti odpadkov (plastike, gume, … ) ali listja – kurjenje odpadkov je prepovedano, saj povzroča nastajanje strupenih snovi in močno onesnažuje ozračje.
• Ni primerno kuriti prebarvan les: pohištvo, stavbno pohištvo, embalaža ipd.
• Primerno je, da se faza vžiganja goriva čim prej zaključi, vključno s segrevanjem kurišča, na tako temperaturo, da plamena ne hladi tako intenzivno, da bi prihajalo do nepopolnega zgorevanja in nastanka nezgorelega CO, saj – prahu.

Slika: Prikaz pravilne naložitve polen v kurišču.