W artykule przedstawiono charakterystyczne wskaźniki ekologiczne efektu cieplarnianego, głównie wskaźnik śladu węglowego. Zasygnalizowano konieczność podjęcia działań, w celu ograniczenia negatywnego wpływu branży chłodniczo-klimatyzacyjnej na środowisko. Omówiono zasady konstruowania systemów chłodniczych i klimatyzacyjnych mające wpływ na oszczędność energii. Wskazano usprawnienia umożliwiające ograniczenie zużycia energii, bez dodatkowych kosztów, poprzez racjonalne użytkowanie urządzeń i instalacji chłodniczo-klimatyzacyjnych. 

Racjonalne zarządzanie zasobami naszej planety staje się centralnym problemem dla ludzkości na całym świecie. Zintegrowane podejście umożliwia rozwiązywanie problemów, przy ograniczeniu dodatkowych kosztów [6, 8]. Działania człowieka powinny być zidentyfi kowane i szczegółowo rozważone pod kątem ich wpływu na różne składniki środowiska naturalnego naszej planety [9, 12]. Wskaźniki środowiskowe ułatwiają wypracowanie rozwiązań konkretnych problemów przy konieczności zapewnienia zrównoważonego rozwoju przemysłu i innych sfer działalności.

Urządzenia klimatyzacyjne i chłodnicze są wykorzystywane w celu utrzymania optymalnej temperatury we wszystkich dziedzinach życia. Kwestie dotyczące globalnej ochrony powietrza i klimatu są jednym z główny tematów środowiskowych. Gazy cieplarniane GHG (Green House Gas) wytwarzane przez człowieka to dwutlenek węgla (CO₂), metan (CH₄), podtlenek azotu (N₂O) oraz chloro- i fluoropochodne węglowodorów.

Zgodnie z danymi literaturowymi udział w emisji gazów cieplarnianych jest następujący: 

• 37% − proces produkcji energii; 
• 30% − transport (głównie lotniczy i samochodowy); 
• 33% − przemysł, sektor usług, gospodarstwa domowe.

Na rysunku 1. przedstawiono dane emisyjne informujące kto i ile dwutlenku węgla „wysyła w powietrze” na świecie. W 2011 r. maksymalna emisja CO₂ na mieszkańca wynosiła ponad 33 tony CO₂, natomiast w Polsce każdy mieszkaniec emituje 9 ton. W porównaniu do innych państw, np. Kataru, USA czy Niemiec, nie jest najgorzej.

Rys. 1. Wielkość emisji CO2 na świecie (źródło: Gazeta Wyborcza) 

Wpływ gazów cieplarnianych na środowisko jest określany za pomocą różnych wskaźników. Jednym z nich jest GPW (Global Warning Potencial) − potencjał tworzenia efektu cieplarnianego. Określa on ilościowo wpływ danej substancji na ten proces i porównuje ilość ciepła zatrzymanego przez określoną masę gazu, do ilości ciepła zatrzymanego przez odpowiednią masę dwutlenku węgla. GWP dla dwutlenku węgla wynosi 1. W chłodnictwie uwzględnia się ten wskaźnik dla 100 lat. Wartość tego współczynnika zależy od stopnia absorpcji promieniowania podczerwonego przez daną substancję chemiczną i czasu przebywania danej substancji chemicznej w atmosferze. GWP dla fluorowęglowodorów wynosi od 120 do 14 000.

Kolejnym wskaźnikiem, stosowanym w chłodnictwie, jest TEWI (Total Equivalent Warming Impact) − całkowity równoważnik tworzenia efektu cieplarnianego. Wskaźnik ten nie tylko określa bezpośrednią zdolność (wynikającą z możliwego rozszczelnienia instalacji i niepożądanej emisji) czynnika chłodniczego do tworzenia efektu cieplarnianego, ale również wpływ pośredni na jego tworzenie, wynikający z produkcji energii elektrycznej koniecznej do eksploatacji urządzenia pracującego na danym czynniku.

Szerzej oceniającym wpływ danej instalacji i jej pracy na emisję gazów cieplarnianych jest wskaźnik CF (Carbon Footprint) − ślad węglowy. Określa on całkowitą ilość emisji gazów cieplarnianych (bezpośrednią i pośrednią). Głównym przesłaniem tego wskaźnika jest powiązanie śladu węglowego konsumpcji perspektywicznej z wyliczonym CF konkretnej produkcji, uwzględniającym krajowe wykazy gazów cieplarnianych (Protokół Kioto). Cechą wyróżniającą CF spośród innych wskaźników jest to, że określany jest w oparciu o potrzeby konsumenta i dostarcza informacji o wpływie człowieka na atmosferę ziemską w odniesieniu do całkowitej emisji gazów cieplarnianych. Na rysunku 2. przedstawiono strukturę emisji (pośredniej i bezpośredniej) gazów cieplarnianych w zakładzie produkcyjnym.

 Rys. 2. Emisja gazów cieplarnianych w zakładzie produkcyjnym

Historia i znaczenie śladu węglowego

Pojęcie „ślad węglowy” zostało wprowadzone w latach 90-tych w celu określenia wpływu antropogenicznego na środowisko naturalne [4, 5, 10, 11]. Według defi nicji ślad węglowy jest to ekwiwalentna ilość CO₂ odpowiadająca ilości wyemitowanych gazów cieplarnianych wytworzonych pośrednio lub bezpośrednio w wyniku działalności człowieka [13]. Rysunek 3. przedstawia schematycznie obszary uwzględniane w jego określaniu. Wskaźnik CF wyraża się w kg CO₂, gdy uwzględniany jest tylko ditlenek węgla. Natomiast CF dla innych gazów cieplarnianych wylicza się w kg ekwiwalentu CO₂. Najlepiej opracowany został ślad węglowy gospodarstw domowych (rys. 4.)

Rys. 3. Ślad węglowy

Określenie CF pozwala na powiązanie problemu z jednostką odpowiedzialną za jego powstanie [13], a tym samym wpływa na świadomość i staje się impulsem do podejmowania proekologicznych działań [7]. Działania na rzecz monitorowania wytworzonego śladu węglowego pozwalają oszacować stopień zanieczyszczenia środowiska wywołany działalnością antropogeniczną. Każdy proces jest źródłem emisji dwutlenku węgla. Chłodnictwo i klimatyzacja pozostawia silny ślad środowiskowy [3].

W przypadku konkretnego produktu, zakres obliczeń śladu węglowego rozpoczyna się na wydobyciu surowców, a kończy, w zależności od metody, na utylizacji lub opuszczeniu bramy zakładu, w którym jest produkowany. Cykl życia produktu został przedstawiony na rysunku 5. Na wielkość śladu węglowego składają się emisje wszystkich gazów cieplarnianych wyrażonych w ekwiwalentach dwutlenku węgla. Zgodnie z danymi literaturowymi 1 kg CO2 jest emitowany do atmosfery podczas m.in.: przejazdu samochodem (odległość 6 km, zał. spalanie 7,3 l/100km); podróży pociągiem (odległość 12 km); lotu samolotem (odległość 2,2 km); pracy przy komputerze (60 W, przez 32 godz.); produkcji 5 plastikowych worków lub 2 butelek; czy produkcji 1/3 cheesburgera.

Wyznaczanie śladu węglowego

(...)

CF chłodnictwa i klimatyzacji

(...)

Energooszczędność urządzeń

(...)

Podsumowanie

Ślad węglowy jest najpełniejszym, z przedstawionych wskaźników ekologicznych, narzędziem umożliwiającym oszacowanie stopnia zanieczyszczenia środowiska wywołanego konkretną działalnością antropogeniczną. Pozwala on na powiązanie problemu z jednostką odpowiedzialną za emisję dwutlenku węgla. Wyznaczenie wskaźnika CF pozwala przyporządkować emisję gazów cieplarnianych konkretnym podmiotom odpowiedzialnym za jego wytworzenie wraz z wykazaniem obszarów o największym nasileniu.

Upowszechnienie wskaźnika śladu węglowego do oceny oddziaływania człowieka na środowisko naturalne wydaje się zasadne, ponieważ umożliwia wskazanie udziału odpowiedzialności za działalność danej instytucji, branży lub kraju w procesie niszczenia środowiska naturalnego.

Zapobieganie zmianom klimatycznym jest kluczowym kierunkiem działań przemysłu chłodniczo-klimatyzacyjnego. Oszacowanie śladu węglowego pozwala na wskazanie negatywnego wpływu na środowisko poszczególnych elementów procesu, co umożliwia optymalizację efektywności energetycznej. Oprócz obniżenia negatywnego wpływu na środowisko, pozwala to jednocześnie na ograniczenie kosztów związanych z eksploatacją urządzeń chłodniczych i klimatyzacyjnych.

dr inż. Magdalena WRÓBEL-JĘDRZEJEWSKA
– Instytut Biotechnologii Przemysłu Rolno-
-Spożywczego im. prof. Wacława
Dąbrowskiego w Warszawie, Zakład
Technologii i Techniki Chłodnictwa w Łodzi,
Pracownia Chłodnictwa i Ochrony Środowiska

mgr inż. Urszula STĘPLEWSKA
– Instytut Biotechnologii Przemysłu Rolno-
-Spożywczego im. prof. Wacława
Dąbrowskiego w Warszawie, Zakład
Technologii i Techniki Chłodnictwa w Łodzi,
Pracownia Chłodnictwa i Ochrony Środowiska

LITERATURA:

[1] BUTRYMOWICZ D., BAJ P., ŚMIERCIEW K.: Technika Chłodnicza. PWN. 2014.

[2] CUCEK L., KLEMES J., KRAVANJA Z. A.: Review of Footprint analysis tools for monitoring impacts on sustainability. Journal of Cleaner Production. 2012. 34.

[3] HARTIKAINEN H., ROININEN T., KATAJAJUURI J. M., PULKKINEN H.: Finnish consumer perceptions of carbon footprints and carbon labelling of food products. Journal of Cleaner Production. 2013.

[4] REES W. E.: Ecological footprints and appropriated carrying capacity: what urban economics leaves out. Environment and Urbanisation. 4 (2). 121 130. 1992.

[5] REES, W. E.: Revisiting carrying capacity: Area based indicators of sustainability. Population and Environment. 17 (3). 195−215. 1996.

[6] ROBINSON J., BRADLEY M., BUSBY P., CONNOR D., MURRAY A., SAMPSON B., SOPER W.: Climate change and sustainable development: realizing the opportunity. Ambio. 35 (1). 2. 2006.

[7] SUNDARAKANI B., GOH M., de SOUZA R., SHUN C.: Measuring carbon footprints across the supply chain. Proceeding of the 13th International Symposium on Logistics (ISL2008): Integrating the Global Supply Chain. Nottingham University Business School. UK. 555-562. 2008.

[8] TURNER G. H.:. A comparison of the limits to growth with 30 years of reality. Global Environmental Change. 18. 397–411. 2008.

[9] VÖRÖSMARTY C. J., GREEN P., SALISBURY J., LAMMERS R. B.: Global water resources: vulnerability from climate change and population growth. Science. 289. 284–288. 2000.

[10] WACKERNAGEL M., REES W.: Our Ecological Footprint: Reducing Human Impact on the Earth. New Society Publishers. 1996.

[11] WACKERNAGEL M., ONISTO L., BELLO P., LINARES A. C., FALFAN I. S. L., GARCIA J. M., GUERRERO A. I. S. and GUERRERO C. S.: National natural capital accounting with the ecological footprint concept. Ecological Economics. 29 (3). 375−390. 1999.

[12] WEISZ H., LUCHT W.: Climate Change and Sustainable Use of Resources. Oral Presentations at the World Resources Forum 2009. Davos. Switzerland. 2009.

[13] WIEDMANN T., MINX J.: A Defi nition of Carbon Footprint. In: C. C. Pertsova, Ecological Economics Research Trends. 1, 1-11. Nova Science Publishers. Hauppauge. 2008.