Pogromcy smogu

Na łamach BzG już od wielu lat zamieszczane są artykuły dotyczące szeroko pojętej ekologii. Nowoczesne technologie, wykorzystanie odnawialnych źródeł energii mają służyć ochronie środowiska naturalnego i ograniczeniu emisji szkodliwych związków do atmosfery ziemskiej, w której przebywamy i którą oddychamy. Niestety powietrze, które wdychamy, nie pachnie fiołkami.
I nie dotyczy to tylko obszaru naszego kraju, lecz stanowi niestety problem globalny.
Co prawda mamy już wiosnę i dookoła soczystą zieleń, a okres grzewczy za sobą, ale problem smogu nie zniknął. Oczywiście to okres zimowy, gdy wciąż wiele osób pali w piecach byle czym, najbardziej daje się nam we znaki, a ponieważ "taki mamy klimat", to podczas kolejnej zimy problem palenia powróci jak bumerang. Jednak nie tylko dym z domowych kominów jest odpowiedzialny za "ciężkie" powietrze. To również spaliny samochodowe, autobusowe, gazy z zakładów przemysłowych. Czy można więc ze smogiem walczyć, a jeśli tak to w jaki sposób? Pomysły dotyczące zakazu wjazdu samochodów spalinowych do miast są już wdrażane; samochodów i autobusów elektrycznych jest coraz więcej. Zakazy palenia w piecach tradycyjnych funkcjonują/ są wdrażane w kolejnych miastach. Wszystko to jednak trwa... a my chcielibyśmy efektów już, teraz, natychmiast. Skoro znamy (widzimy, czujemy) wroga, to i walka powinna być łatwiejsza, a technologia dawno gotowa i wdrożona... A tu nic.

Zacznijmy do początku, co to takiego ten smog? Najkrócej, to zjawisko atmosferyczne polegające na współwystępowaniu zanieczyszczenia powietrza wskutek działalności człowieka oraz niekorzystnych zjawisk naturalnych: znacznego zamglenia i bezwietrznej pogody.
Możemy wyróżnić dwa rodzaje smogu – występujący w miesiącach od listopada do marca podczas inwersji temperatur w umiarkowanej strefie klimatycznej (czyli u nas) oraz w miesiącach letnich, w strefach subtropikalnych. W skład pierwszego wchodzą: tlenek siarki, tlenki azotu, tlenki węgla, sadza oraz trudno opadające pyły. W skład drugiego: tlenki węgla, tlenki azotu i węglowodory. Ww. związki są szkodliwe dla naszego zdrowia i przyczyniają się do powstawania astmy, zapalenia oskrzeli, niewydolności oddechowej, a także mają wpływ na zwiększenie zachorowalności na raka płuc. Jak widzimy, to okropne paskudztwo, z którym należałoby jak najszybciej skończyć.

Czego możemy użyć, jakie urządzenia, technologie zastosować, do walki o czystsze powietrze? Dostępnych sposobów mamy kilka (nie mówimy o całkowitym wyeliminowaniu spalin i dymu kominowego, co byłoby ideałem, a jedynie o ograniczeniu problemu). W artykule "Świat pod naszymi stopami - znane i nieznane nawierzchnie" (BzG 4/2014) pisałem o produktach budowlanych, których powierzchnie wzbogacono nanocząstkami dwutlenku tytanu. Przy użyciu cementu z dodatkiem TiO₂ otrzymujemy tzw. beton samoczyszczący, wykorzystywany do produkcji kostki brukowej, w wykonawstwie nawierzchni drogowych, produkcji drogowych barier bezpieczeństwa, produkcji tynków i farb cementowych, dachówek cementowych. TiO₂ znalazł również zastosowanie przy produkcji samoczyszczących szyb oraz elewacji. Dla przypomnienia, TiO₂ jest fotokatalizatorem, który pod wpływem światła przyśpiesza reakcje chemiczne, a materiały go zawierające są zdolne do zredukowania zanieczyszczeń organicznych i nieorganicznych (vide BzG 4/2014).

O tym, że problem smogu jest traktowany poważnie może świadczyć również odbywający się od 2015 roku w Krakowie Smogathon – konkurs dla inżynierów, naukowców, studentów, którzy chcą walczyć ze smogiem. Nazwa powstała ze skojarzenia dwóch słów - smog oraz hackathon, będącego określeniem kreatywnych spotkań, podczas których specjaliści z różnych dziedzin wypracowują innowacyjne rozwiązania dla konkretnych problemów. W ubiegłorocznym, trzydniowym spotkaniu uczestnicy pracowali nad rozwiązaniami technologicznymi mającymi pomóc w walce ze smogiem. Przyjechało 28 zespołów z 3 kontynentów i 7 krajów. Do finału Smogathonu dostały się projekty związane z mobilnymi czujnikami (także montowanymi na dronach) do wykrywania cząsteczek smogu, projekt niskoemisyjnego kotła na ekogroszek, firma produkująca filtry polimerowe, które są w stanie zatrzymać wszystkie cząsteczki smogu, a także oczyszczacz powietrza do użytku domowego. Znalazły się również sensory łączące się z platformą w chmurze, dostarczając jej danych w czasie rzeczywistym. Pozwala to na tworzenie mapy zanieczyszczenia i na bieżące sprawdzanie, jak przemieszcza się trujące powietrze. W ten sposób można zidentyfikować, który zakład jest źródłem zanieczyszczeń. Znalazła się również aplikacja umożliwiająca projektowanie rozmieszczenia paneli słonecznych, szczegółowe zarządzanie projektami, tworzenie analiz finansowych, przygotowywanie kosztorysów oraz ofert handlowych dla klientów.
Natomiast zwycięzcą Smogathonu została niemiecka firma Green City Solutions ze swoim projektem CityTree. Rozwiązanie zaproponowane przez firmę jest już wykorzystywane w 11 miastach, w pięciu krajach, m.in. w Paryżu, Berlinie i Oslo. W tym roku CityTree ma być zainstalowane w Krakowie. The CityTree to wolnostojące zielone ściany wypełnione mchem pochłaniającym smog. Panel z mchu ma grubość 2,2 metra, wysokość 4 i szerokość 3 metrów. Powierzchnia zielona ma 16,82 m². Jak deklaruje producent, jedna taka instalacja ma taką moc w pochłanianiu smogu jak 275 drzew, zajmując jednocześnie 99% mniej miejsca. Moduły są samowystarczalne – składają się nie tylko z mchu, ale i inteligentnych czujników kontrolujących kolonię, systemu nawadniania i paneli słonecznych. Panel ma zdolność retencji wody do 10 m³ oraz obniżania temperatury do 17°C w promieniu 5 m. Koszt jego zakupu jest szacowany na 25 tysięcy euro, a roczne utrzymanie na około 2.500 euro...

Jeżeli jesteśmy wśród zieleni, to może wieżowce z pionowymi ogrodami pomogą w walce ze smogiem? Projekty takie powstały już w szwajcarskiej Lozannie i włoskim Mediolanie, a obecnie w Chinach. W mieście Nankin do 2018 roku powstaną wieżowce z pionowymi ogrodami, które mają wspomóc miasto w walce ze smogiem. W dwóch budynkach ma znaleźć się 1100 drzew oraz 2500 krzewów i innych roślin. Wieżowce mają pochłaniać rocznie około 25 ton CO₂. Na budynek składają się dwie wieże, niższa o wysokości około 108 metrów, i wyższa około 200-metrowa.
Z kolei w Tajwańskim Taipei powstaje antysmogowy 20-piętrowy wieżowiec z pionowymi ogrodami. 23 tysiące drzew i krzewów będzie rocznie absorbować 130 ton dwutlenku węgla. Wieżowiec przypomina spiralę i był inspirowany nićmi DNA. Tworzą go dwie nici, które przekręcają się o 90 stopni. Koniec inwestycji przewidziano na wrzesień 2017. Zastosowane proekologiczne rozwiązania, m.in. system wychwytywania i recyklingu deszczówki na dachu mają pozwolić na uzyskanie certyfikatu LEED Gold.^[1]

Szukajmy dalej. To może mobilna wieża antysmogowa? Zaczniemy z „grubej rury”... koszt około 250.000 zł. Pierwszą taką wieżę ustawiono w Rotterdamie we wrześniu 2015 r. Pomysłodawcą tej konstrukcji jest holenderski artysta Daan Roosegaarde. Wieża ma kształt ażurowego wieloboku o wysokości 7 m. Można ją w łatwy sposób przemieszczać, aby zawsze znajdowała się tam, gdzie problem smogu jest największy. Zasada działania wieży antysmogowej polega na wykorzystaniu technologii jonizacyjnej do oczyszczania powietrza (technika stosowana do tej pory jedynie w obiektach zamkniętych, na niewielką skalę, np. w szpitalach), dzięki temu wokół wieży powstaje warstwa świeżego powietrza. Aby zobrazować mieszkańcom miast, jak bardzo trujące jest powietrze, zanieczyszczenia będą z niego usuwane, a po sprasowaniu zamienią się w niewielką kostkę, mogącą pełnić rolę kamienia jubilerskiego. Dzięki technologii jonizacji konstrukcja przyciąga i przechwytuje z powietrza oba groźne rodzaje pyłu tworzącego smog: PM2,5 oraz PM10, czyli o średnicy mniejszej niż 2,5 mikrometra oraz 10 mikrometrów. Zwłaszcza te mniejsze cząstki są bardzo niebezpieczne dla ludzkiego zdrowia i równocześnie trudniej jest ich uniknąć, nawet gdy stosujemy specjalne maski na twarz. Jak oceniają twórcy, dzięki Smog Free Tower powietrze w okolicy wieży staje się aż o ok. 75% czystsze. Aby powstał jeden kamień, wieża musi pozyskać 1.000 m³ powietrza. Jak deklaruje Daan Roosegaarde, Smog Free Tower jest urządzeniem bardzo wydajnym, które jest w stanie oczyścić 30 tysięcy metrów sześciennych powietrza w ciągu godziny. Do swojej pracy pobiera około 1400 W/h, a energia konieczna do jej zasilania pochodzi z wewnętrznej turbiny wiatrowej. Po próbach w Holandii wieżę przeniesiono do Chin i poddano kolejnym testom. Na podstawie miesięcznych badań stwierdzono, że dzięki wieży powietrze w bezpośredniej jej bliskości (około 25 m) stało się czystsze o 55%. Okazuje się, że również w Polsce postanowiono ww. wieże zamontować. W 2016 w Krakowie zgłoszono do Budżetu Obywatelskiego projekt ogólnomiejski pn. "Wieża antysmogowa - miejska strefa czystego powietrza". Niestety, póki co nie dowiemy się, jak wieża działałaby w Polsce. Projekt został odrzucony przez Wydział Kształtowania Środowiska Urzędu Miasta Krakowa, gdyż forma wieży nie współgra z zabytkowym charakterem miejsca, w którym miała być ustawiona. Za to w Warszawie takową wieżę zgłoszono obecnie (jako jeden z projektów) do budżetu partycypacyjnego 2018 roku. Mieszkańcy Bielan mogą przyczynić się, poprzez głosowanie na projekt, do powstania przy ul. Gajcego 7A wieży, która polepszy czystość powietrza w rejonie osiedla Wrzeciono. Głosowanie na pomysł odbędzie się w dniach 14 - 30 czerwca br.

A wracając do Państwa Środka, do walki z rozpraszaniem smogu, osiadającego nisko, nad ulicami miast zaczęto używać armatek wodnych umieszczonych na samochodach. Rozpraszana mgła wodna ma pomóc w wyłapywaniu i neutralizowaniu ciężkich zanieczyszczeń powietrza, a zarazem walczyć ze smogiem. Również w Polsce, w wielu miastach w gorące letnie dni stosuje się polewanie ulic. Dzięki temu nie topnieje asfalt, a temperatura powietrza w mieście obniża się o kilka stopni. Zwiększa się również wilgotność powietrza. Dzięki polewaczkom znacznie redukuje się ilość pyłów zawieszonych w powietrzu. Ale czy te samochody są zasilane energią odnawialną, czy generują kolejne zanieczyszczenia? Tego nie wiem...

Może jednak ilość pojazdów zasilana niskoemisyjnymi paliwami w Polsce wzrośnie? Powinno do tego przyczynić się rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Budownictwa zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych pojazdów oraz zakresu ich niezbędnego wyposażenia mające wejść w życie 7 maja 2017 r. (w momencie pisania artykułu mamy tylko projekt rozporządzenia).
Projekt rozporządzenia:

Zaproponowane rozwiązania mają przyczynić się do poprawy efektywności energetycznej pojazdów i zapewnienia ich lepszych właściwości aerodynamicznych. Powinno to również przyczynić się do promowania przez samorządy w przetargach rozwiązań proekologicznych (autobusy, samochody ciężarowe zasilane paliwami alternatywnymi).

Do polepszenia powietrza w miastach przyczyniają się również prowadzone działania rewitalizacyjne. Termomodernizacja budynków, likwidowanie pieców i kotłowni na paliwa stałe, korzystanie z ciepła systemowego przyczyniają się do zmniejszenia zapotrzebowania na energię, przynoszą redukcję emisji tlenków siarki i azotu oraz pyłów.

Warto również zwrócić uwagę na kwestię "przewietrzania" miast. Jak dobrze wiemy, obecność zabudowy bardzo zaburza przepływ powietrza. Mamy obszary gdzie panuje ciągły przeciąg, są też i takie gdzie występuje strefa całkowitej ciszy. Kluczem do dobrego napowietrzenia miasta jest eliminowanie lokalnych stref dużej prędkości i zapewnianie takich struktur urbanistycznych, by powietrze mogło swobodnie „przejść” przez miasto. Powoduje to pozytywne i negatywne skutki. Oczyszczamy miasto z zanieczyszczeń, ale jednocześnie rozpraszamy zanieczyszczenia na inne tereny. Rozwiązaniem tego problemu jest integrowanie systemów zieleni miejskiej i pozamiejskiej zgodnie z dominującymi kierunkami wiatrów, tak by mogła ona wychwytywać miejskie zanieczyszczenia. Znajomość zasad przepływu powietrza przez tereny zabudowane pozwala na takie planowanie nowych struktur urbanistycznych, które będą zapewniały odpowiednie napowietrzenie mieszkań i osiedli.

Niewątpliwie cieszy, że są pomysły, są ich realizacje, nieustannie zwraca się uwagę na problem smogu. Jak widzimy, z dotychczasowych działań wnioski nasuwają się same: najlepiej walczyć ze smogiem, likwidując przyczyny jego powstawania, a nie tylko z jego skutkami. I może problemu nie rozwiążą ani wieże, ani mech, ale kropla drąży skałę... a my sami w miarę swoich możliwości włączmy się do walki o lepsze powietrze. Pomysłów kilka podrzuciłem, a każdy na swoim podwórku coś na pewno znajdzie dla siebie i sąsiadów.

^[1] Certyfikat LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) to amerykański system oceny budownictwa stworzony przez USGBC (U.S. Green Building Council). System certyfikacji LEED jest stosowany na skalę światową i obejmuje obiektywną ocenę wyników przeprowadzaną przez stronę trzecią – Green Building Certification Institute (GBCI). W trakcie procesu certyfikacji pod uwagę brane są: lokalizacja i rodzaj terenu przeznaczonego pod inwestycję, zużycie energii i wody, jakość środowiska wewnętrznego, rodzaj zastosowanych materiałów i innowacyjność. Po przeprowadzeniu procesu certyfikacji projekt otrzymuje certyfikat LEED na jednym z czterech poziomów w zależności od liczby uzyskanych punktów: Certified, Silver, Gold lub Platinum.

^[2] Przez paliwa alternatywne rozumie się paliwa lub źródła energii, które służą, przynajmniej częściowo, jako substytut dla pochodzących z ropy naftowej źródeł energii w transporcie, obejmujące: energię elektryczną, wodór, gaz CNG, gaz LNG, gaz LPG, energię mechaniczną z przechowywania paliwa na pokładzie albo ze źródeł pokładowych, w tym ciepło odpadowe.