Kategoria: Przemysł

Ciemna strona gazu ziemnego

Jacek Musiał, Karol Musiał

Za jaką część epidemii nowotworów we współczesnym świecie odpowiadają propan-butan i gaz ziemny w instalacjach domowych?

Przyśpieszona gazyfikacja

Jeszcze 20 lat temu wydawało się, że gazyfikacja będzie lekarstwem dla środowiska. W Polsce dominowały wtedy prymitywne węglowe kotły centralnego ogrzewania, nierzadko konstruowane metodą chałupniczą, oraz piece budowane przez domorosłych zdunów.

Do dziś powszechnie popełniany jest błąd – niedopasowanie mocy kotła do kubatury i parametrów energetycznych budynków, najczęściej przewymiarowanie. Musiało to skutkować tzw. niską emisją – popularnym smogiem.

Przyspieszoną gazyfikację ułatwiło wprowadzenie technologii rur polietylenowych PE, umożliwiających tanie i szybkie doprowadzenie gazu do odbiorców. Kolejnymi czynnikami motywującymi była nadpodaż gazu na rynku światowym, z wieloletnią tendencją spadkową cen, oraz polityka pierwszych rządów III RP, bezrefleksyjnie zamykających polskie kopalnie, obciążając je wygórowanymi daninami i czyniąc je deficytowymi (jak wiele innych zakładów przemysłowych przeznaczanych wtedy do prywatyzacji), uzależniając tym samym polską energetykę od importu surowców energetycznych.

Bogactwa naturalne to zasoby naturalne występujące na określonym obszarze, mające wartość dla człowieka, które powinny dawać poczucie majętności ich posiadaczom. Są też przedmiotem pożądania koncernów i źródłem dochodów rządów udzielających koncesji na ich wydobycie. W historii wielokrotnie państwa oddawały swoje złoża do szybkiej eksploatacji za mierne zyski własne, pozostając po wyczerpaniu złóż z problemami ekologicznymi. Nie ma chyba bogactwa naturalnego, którego eksploatacja nie wiązałaby się ze skutkami środowiskowymi.

Gaz ziemny/metan jest surowcem, który względnie łatwo jest wydobyć i przesyłać gazociągami. Dawniej traktowany był jako odpad przy wydobyciu ropy naftowej i węgla. Usuwano go bezpośrednio do atmosfery lub spalano na miejscu. W pierwszych latach hutnictwa i koksownictwa podobny był los gazu wielkopiecowego i koksowniczego. Dzisiejsi entuzjaści wyolbrzymionej roli gazów tzw. cieplarnianych w obserwowanym globalnym ociepleniu wiedzą, że metanowi przypisano wielokrotnie silniejszy od dwutlenku węgla wpływ na klimat, o czym wspomniano np. w 62 numerze „Kuriera WNET”. W ostatnich latach, w związku z zaobserwowanym pewnym ociepleniem przygruntowej warstwy troposfery półkuli północnej, gaz ziemny coraz łatwiej, samoistnie uwalnia się z naturalnych zbiorników do atmosfery, co mobilizuje właścicieli terenów gazonośnych i koncerny wydobywcze, aby zdążyć z jego wydobyciem i sprzedażą z zyskiem.

Szkody środowiskowe powodowane przez gaz ziemny/metan:

– Podobnie jak spalany w profesjonalnych elektrowniach węgiel, jest mniej szkodliwy dla środowiska aniżeli spalany w milionach indywidualnych gospodarstw domowych.
– Ku zaskoczeniu wielu domorosłych ekologów, jest istotnym elementem smogu (o czym szerzej będzie w jednym z przyszłych artykułów).
– W hipotezie CO2-centrycznej globalnego ocieplenia, metanowi przypisuje się od 20 do ponad 100 razy silniejszy wpływ na efekt cieplarniany niż CO2.
– Wpływa negatywnie na wegetację wielu roślin.
– Wpływa negatywnie na zdrowie człowieka.

Wpływ metanu na rośliny

Paleoklimatolodzy przypuszczają, że w okresach geologicznych karbonu i permu (360–250 mln lat temu) stężenie dwutlenku węgla kształtowało się na poziomie trzykrotnie wyższym od współczesnego. Niewiele wiadomo na temat ówczesnych stężeń metanu atmosferycznego. Niewykluczone, że były wielokrotnie wyższe niż obecnie, a roślinność dobrze sobie radziła z metanem lub nawet włączała go w swój metabolizm.

W przedstawionej kalkulacji współczesnych źródeł metanu atmosferycznego („Kurier WNET” nr 62 z sierpnia 2019, Hipoteza „Wrocław”) nie zostało ujęte jedno ze źródeł naturalnych, jakim są drzewa tropikalnych terenów podmokłych. O możliwości wydzielania metanu przez rośliny wiadomo było od 1907 roku, gdy brytyjski naukowiec odkrył wydzielanie w pewnych warunkach tego gazu przez łodygi bawełny. W 2014 roku brytyjska naukowiec Sunitha Pangala ogłosiła o odkryciu swojego zespołu, które pozwoliło wyjaśnić przyczynę obserwowanych przez satelity nad lasami tropikalnymi większych stężeń metanu. Na razie nie wiadomo, jak wygląda cykl metanowy na tych terenach podmokłych, czy drzewa są tylko kanałami przenoszącymi metan z podłoża do atmosfery, czy występuje symbioza pomiędzy drobnoustrojami uwalniającymi w wodzie metan a drzewami? Tym bardziej nic nie wiemy, jak to wyglądało 300 mln lat temu. Przypuszcza się, że wcześniejsze niedoszacowanie może wynosić nawet 10%.

Ponieważ metan jest silnym gazem cieplarnianym, należy wyrazić nadzieję, że w atmosferze globalnej histerii ociepleniowej nie powstanie presja na wycięcie lasów tropikalnych, aby o 10% zmniejszyć emisję metanu.

Dla części roślin metan może być szkodliwy, pośrednio – zabójczy. Najlepiej wiedzą to panie domów, które próbowały upiększyć swoje pomieszczenia kuchenne kwiatami doniczkowymi. Ponosiły klęskę, gdy wybierały rośliny nie nadające się do kuchni z gazem. W kuchennym środowisku występuje nadmiar pary, wahania temperatury, ale także wyziewy gazowe (metan z własnymi domieszkami i zanieczyszczeniami, mogącymi stanowić 15% zawartości, lub propan-butan z domieszkami i zanieczyszczeniami), produkty spalania gazu i odorantów. Gospodynie domowe znają nieprzyjemny tłusty osad na liściach. Co osadza się na skórze i w drogach oddechowych kucharek i co wchłania się do ich organizmów – nie wiadomo (skóra to też narząd oddechowy). W latach 70. ubiegłego wieku Spencer H. Davis w artykule: Wpływ gazu naturalnego na drzewa i inne warzywa, „Arboriculture” 3(8), 08.1977, przeanalizował przyczyny szkodliwości gazu ziemnego na rośliny nietolerujące go. Czynnikiem szkodliwym może być sam metan, ale też inne naturalnie występujące w gazie ziemnym składniki, np. śladowe ilości etylenu i cyjanu. Do tego obecnie dołączają się substancje nawaniające. Kolejnym mechanizmem uszkadzającym rośliny jest wysuszanie podłoża oraz podziemne wycieki metanu, które pozbawiają korzenie tlenu – metan dzięki bakteriom glebowym reaguje z tlenem do dwutlenku węgla.

Zwierzęce i ludzkie naturalne źródła metanu

Metan powstaje w przewodach pokarmowych zwierząt i człowieka jako produkt przemian beztlenowych w procesach trawienia, dzięki obecnym tam bakteriom. Szczególnym jego źródłem są przeżuwacze – bydło. Krowa wytwarza podobno do 500 l metanu dziennie, choć ta ilość wydaje się nieścisła, gdyż metan to tylko część gazów wydalanych przez zwierzęta (obok wydalanego wtórnie połykanego azotu i tlenu, powietrza, wodoru, dwutlenku węgla, dwutlenku siarki, siarkowodoru). Niektóre źródła szacują, że zwierzęta hodowlane mogą być źródłem 14% wszystkich emisji gazów tzw. cieplarnianych, w rolnictwie zaś 1/3 emisji gazów cieplarnianych (za tlenkami azotu i dwutlenkiem węgla). W związku z obecną światową paniką na tle gazów cieplarnianych, w Nowej Zelandii prowadzone są badania nad sposobami redukcji ilości wydalania tych gazów przez bydło. Im więcej bydło spożywa błonnika, tym więcej produkuje metanu. Istnieje grupa naukowców związanych z IPCC, która martwi się, że z powodu rozmiarów światowej hodowli zwierząt nastąpi globalne ocieplenie. Jeśli faktycznie to gazy cieplarniane miałyby pełnić decydującą rolę w globalnym ociepleniu, a to ocieplenie miałoby negatywny wpływ na nasze życie (choć autor samej hipotezy – Arrhenius twierdził, że będzie to korzystne dla planety, dopóki Kondratiew i Al Gore, z powodów wyjaśnionych we wcześniejszych artykułach, nie przedstawili tej kwestii w odwrotny sposób), to amatorzy befsztyków i sera mogliby mieć wyrzuty sumienia.

Niektórzy wegetarianie z dumą mówią, że nie jedząc mięsa, ratują świat przed gazami cieplarnianymi, które wydaliłyby zwierzęta. Jednak, paradoksalnie, jarosze, z uwagi na większą ilość spożywanego błonnika oraz wybranych roślin, zawierających m.in. tzw. aminokwasy niezbędne, sami kompensacyjnie stają się źródłem zwiększonego wydalania gazów jelitowych, cieplarnianych.

Nawiasem mówiąc, „gazy” składające się z metanu są podstawowym gazem wydalanym u ludzi przez końcowy odcinek przewodu pokarmowego. Metan nie ma zapachu. Nieprzyjemny zapach gazów powodowany jest przez zawartość związków siarki w wyniku przyjmowania pokarmów zawierających siarkę. Zwiększone oddawanie gazów ma najczęściej związek z dietą wegetariańską.

Wpływ paliw gazowych na zwierzęta i na zdrowie człowieka

Metan, oprócz gazu ziemnego, występuje na polach naftowych i gazowych, w kopalniach, elektrowniach, wysypiskach śmieci, zbiornikach z odpadami zwierzęcymi, zwałach kopalnianych, w spalinach samochodowych i najczęściej towarzyszą mu inne węglowodory. Wchłania się do organizmu, jednak uważa się, że nie wykazuje bezpośredniej toksyczności i traktowany jest głównie jako gaz duszący, gdy w większym stężeniu wypiera tlen z powietrza oddechowego. W pojedynczym badaniu laboratoryjnym pokazano, że mieszaninę oddechową, w której azot zastąpiono metanem, króliki przez dłuższy czas tolerują dobrze. U ciężarnych myszy natomiast, przy stężeniu LPG zaledwie 5–8% przez godzinę w ósmym dniu ciąży, stwierdzano wady rozwojowe centralnego układu nerwowego u płodów. Takie stężenia w warunkach ludzkich są mało prawdopodobne, gdyż w tej proporcji gaz LPG tworzy w powietrzu mieszaninę wybuchową. Jednakże ciąża człowieka trwa 14 razy dłużej od mysiej, więc nie można wykluczyć, że nawet znacznie mniejsze stężenia, przy tak długotrwałym narażeniu, mogłyby okazać się teratogenne (Patty’s Toxicology, Sixth Edition, 2012, Viley). Użytkownicy zwykłego gazu ziemnego są w lepszej sytuacji, gdyż ten zawiera 85% mniej szkodliwego metanu. Używana jednak powszechnie w kuchniach mieszanina propanu-butanu ma większy potencjał szkodliwości od gazu ziemnego.

Zatrucie ostre

Wdychanie metanu może prowadzić do osłabienia, zaburzeń koncentracji i koordynacji, przyspieszonego oddechu, bólu i zawrotów głowy, nudności, wymiotów, utraty przytomności i zgonu. Masowe zatrucie, gdzie obserwowano powyższe objawy, miało miejsce w 2015 r. podczas wycieku gazu ze zbiornika podziemnego z Porter Ranch w Kalifornii. Nawiasem mówiąc, był to gaz nawaniany. Przypuszczalnie był to największy wyciek gazu ze zbiornika podziemnego na kontynencie amerykańskim. Wyeksponował i uświadomił możliwość toksyczności metanu dla ludzi. Inne zagrożenia występują w razie kontaktu ze skroplonym – lodowatym – metanem: odmrożenia, uszkodzenia oczu.

Toksyczność produktów spalania gazu ziemnego

W jednej z reklam gaz ziemny to „błękitne paliwo”, którego produktami spalania miałyby być wyłącznie woda i dwutlenek węgla. Niestety to niecała prawda. Rzeczywiste spalanie rzadko jest całkowite, a jego produkty są zdecydowanie groźniejsze od samego gazu ziemnego.

Podczas spalania niecałkowitego powstaje m.in. trujący tlenek węgla, wyższe węglowodory nienasycone alifatyczne oraz – co wiadomo od niedawna – WWA. W świetnej monografii sprzed 20 lat: Molenda J., Steczko K., Ochrona środowiska w gazownictwie i wykorzystaniu gazu, WNT, W-wa 2000, liczącej 450 stron, problemowi WWA poświęcono zaledwie pół strony. Książka powstała na fali euforii gazyfikacji Berlina Zachodniego oraz porównania stosowanych wówczas w Polsce jeszcze zapóźnionych, dość brudnych technologii węglowych z zachodnimi, już nowoczesnymi i do tego gazowymi.

WWA to wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (w literaturze oznaczane też PAH, PNAs, POM). Ta miła dla ucha nazwa obejmuje kilkadziesiąt związków chemicznych, z których wiele ma udowodnione działanie rakotwórcze. Starsza literatura nie uwzględnia metanu jako źródła policyklicznych węglowodorów; dopiero w minionym dwudziestoleciu ukazał się szereg prac uwzględniających fakt, że groźne WWA mogą łatwo powstawać podczas spalania gazu ziemnego. Szczególne obawy mogą mieć ciężarne kobiety przebywające w kuchni (jak przy większości czynników teratogennych, ryzyko dotyczy pierwszego i drugiego trymestru ciąży), ale także pozostali domownicy, w tym dzieci, jeśli podczas używania gazu ziemnego wentylacja nie jest skuteczna. Szeroko ostatnio reklamowane kuchnie gazowe bezpłomieniowe, pomimo pewnej estetyki, nie są pozbawione tej wady. Wykaz Substancji Rakotwórczych i Mutagennych w Środowisku Pracy, opublikowany przez Instytut Medycyny Pracy w Łodzi w 2018 roku, obejmuje około 1000 substancji, z których lwia część to pochodne węglowodorów, w tym pochodne metanu, który jest głównym składnikiem gazu ziemnego.

Propan-butan

Ciekły gaz, LPG, gazol – to mieszanina propanu i butanu oraz mniejszych ilości innych węglowodorów. Jest otrzymywany jako cięższa frakcja z oczyszczania gazu ziemnego lub podczas destylacji ropy naftowej. Z butli z propanem-butanem korzysta w Polsce około 40% gospodarstw domowych. LPG jest stosowany jako paliwo domowe, samochodowe, w aerozolach, zapalniczkach, jako czynnik chłodzący w lodówkach. W procesie spalania ma zdecydowanie większy potencjał do tworzenia WWA oraz innych toksycznych gazów aniżeli czysty metan, który jest głównym składnikiem gazu ziemnego. Jednym z zanieczyszczeń gazu płynnego może być butadien – związek silnie rakotwórczy i mutagenny. Nadużywanie w ciąży mieszaniny propanu-butanu celem euforyzacji wiąże się z urodzeniami dzieci z uszkodzonym ośrodkowym układem nerwowym.

Odoranty

To środki nawaniające gaz ziemny.

W Polsce dochodzi rocznie do ok. 100 wypadków związanych z wybuchami przestrzennymi gazu, z czego ponad połowa dotyczy instalacji propan-butan.

W związku z ryzykiem eksplozji gazu ziemnego na całym świecie wprowadzono nawanianie gazu ziemnego, z wyjątkiem gazu przeznaczonego do niektórych procesów technologicznych w zakładach chemicznych. Nawaniania dokonuje się związkami siarkowymi albo bezsiarkowymi, łatwo wyczuwalnymi (już przy niewielkich stężeniach gazu w pomieszczeniu). Na świecie produkuje się ponad 200 000 ton tetrahydrotiofenu (THT). Przyjmując przesyłowe i magazynowe straty gazu ziemnego dochodzące do 8%, 16 000 ton THT mogłoby ulatniać się w powietrze. To wielkość porównywalna z emisjami freonu CFC-11 w 2012 roku. Pary THT również spełniają kryteria gazu cieplarnianego. Pozostała większość THT ulega spaleniu do tlenków siarki, także o nieprzyjemnym zapachu. W Europie związek THT stanowi ok. 70% nawaniaczy. W Polsce stosowany jest prawie wyłącznie THT, w stężeniu 25mg/m3 gazu ziemnego, które jest jednym z najwyższych w Europie. Być może to jest przyczyną, że przyjeżdżający z innych krajów, gdzie stosuje się bezsiarkowy odorant, w Polsce wyczuwają charakterystyczny siarkowy, nieprzyjemny zapach. THT nie ulega biodegradacji. Nierozcieńczony wykazuje toksyczność ostrą wdechową, skórną lub doustną. Biologicznie ma wpływ na aminotransferazę GABA (neuroprzekaźnika), szczególnie w obecności metanu.

Odoranty bezsiarkowe to przede wszystkim akrylan metylu i akrylan etylu (95%) + alkidowe pochodne pirazyny (5%) – propionaldehyd lub butylaldehyd i acetofenon. Mimo że doświadczenie z ich stosowaniem nie jest tak długie jak z klasycznym THT, już wiadomo, że akrylany powodują alergie. Akrylan metylu działa drażniąco na skórę, oczy i drogi oddechowe. Według Chem Distribution. Chem International Group, przy przewlekłym narażeniu obniża ciśnienie tętnicze. Łatwo wchłania się przez skórę i drogi oddechowe. Może uszkadzać wątrobę i nerki, zmieniać niektóre parametry krwi. 8th Report on Carcinogens 1998 Summary U.S. Dept of Health and Human Services, Public Health Service, National Toxicology Program wymienił akrylan etylu R-5-119 jako prawdopodobny ludzki czynnik rakotwórczy. W 2018 roku w uznanym czasopiśmie medycznym „The Lancet” przytoczono fakt zakwalifikowania akrylanu metylu i akrylanu etylu do substancji rakotwórczych. Wymienione odoranty bezsiarkowe też mają właściwości gazów cieplarnianych.

Para wodna

Nie zawsze uświadamiany wpływ pary wodnej pochodzącej ze spalania węglowodorów na klimat został przedstawiony w numerze 66 „Kuriera WNET” z ubiegłego roku. Teraz poruszamy kolejny negatywny, lokalny aspekt spalania węglowodorów. Jednym z produktów spalania metanu jest para wodna. Gdy w starszych domach wymieniono okna na szczelniejsze, uzyskano poprawę parametrów energetycznych, lecz lokatorzy miewają kłopot z wilgocią. Podobny problem występuje w nowych budynkach ze szczelnymi oknami, lecz nieprawidłową wentylacją. Znaczna wilgotność występuje w kuchni, gdzie ze spalania gazu ziemnego powstaje nadmiar pary wodnej, do czego dodaje się para wodna z garnków i czajników.

Wilgoć osiadająca na ścianach staje się środowiskiem dla pleśni. Pleśnie zaś są częstą przyczyną alergii (astma, nieżyt nosa, zapalenie spojówek), reakcji toksycznych, zapaleń grzybiczych zatok i płuc; są podejrzewane o stymulację chorób nowotworowych i autoimmunologicznych.

W przypadku niezamykania drzwi kuchennych podczas gotowania, pleśnie mogą rozwijać się i w pozostałych pomieszczeniach.

Literatura medyczna, w Polsce np. „Medycyna praktyczna”, w przypadku zaparowania i pleśni w mieszkaniu zaleca pewne środki zaradcze:

– Właściwe zasady wietrzenia (np. inne zimą, inne latem);
– Właściwe ogrzewanie (temperatura według zasad komfortu cieplnego, lepiej przy dolnej granicy temperatury, nieosłanianie grzejnika, optymalizacja ekonomiczna);
– Kontrola nawilżania (szczytem marzeń byłoby monitorowanie wilgotności i wyciąganie poprawnych wniosków; wskazany może być nawilżacz, w innych przypadkach – osuszacz);
– Do rozważenia filtr powietrza eliminujący także zarodniki grzybów;
– Środki odgrzybiające są toksyczne, dlatego odgrzybianie, jeśli konieczne, przeprowadzać podczas wyjazdu na urlop;
– Nawiewniki okienne;
– Ewentualny montaż wentylatorków w wywietrznikach (w blokach może być zabronione);
– Unikanie zaparowania kuchni i całego mieszkania (pokrywki na garnki, krótkie gotowanie, automatyka, czajnik elektryczny, usuwanie na zewnątrz pary wodnej).

Gaz ziemny w Berlinie Zachodnim

Berlin Zachodni przypadkowo był w przeszłości oazą czystego powietrza. Miasto, dwukrotnie większe od Warszawy, dzięki sprawnemu metru było zatruwane przez mniejszą liczbę samochodów niż Warszawa. Największą rolę odegrały dwie blokady Berlina. W trakcie krytycznej, pierwszej blokady Berlina w 1948 roku, przez rok Amerykanie i Brytyjczycy dostarczyli tam drogą powietrzną (operacja Vittles/Plainfare) ok.1,5 mln ton węgla i stanowiło to ponad połowę całego lotniczego zaopatrzenia. Gaz miejski był w malejących ilościach wytwarzany w gazowniach z węgla oraz ropy naftowej. Z tego powodu powszechnym wyposażeniem większości berlińskich mieszkań stały się czyste kuchnie elektryczne. Zaopatrzeniem w gaz zajmowała się GasAG, przez lata praktycznie oscylująca na granicy deficytu.

Po odwilży politycznej w 1985 roku zachodnioberlińska sieć gazowa została przyłączona poprzez Czechosłowację i NRD do dostaw syberyjskiego gazu ziemnego, co ekonomicznie było z pewnością korzystne. Jednakże część zachodnioberlińskich kobiet prawdopodobnie odniosła wcześniej niebagatelne korzyści zdrowotne z powodu nieobecności gazu w kuchniach.

Czy możliwa jest elektryfikacja polskich kuchni?

Gaz ziemny i gaz LPG są obecnie relatywnie tanimi źródłami energii. Przyczyny zdrowotne i bezpieczeństwo, szczególnie kobiet w wieku rozrodczym, powinny motywować do rezygnacji z tych paliw w kuchni. Bezpiecznym, komfortowym, lecz obecnie trochę droższym rozwiązaniem są kuchnie elektryczne (indukcyjne lub oporowe). Niestety w starszych blokach mieszkalnych zbyt słabe w większości instalacje elektryczne nie pozwalają na kompleksową wymianę kuchenek.

Pytanie, które w świetle obecnej wiedzy medycznej pozostaje bez odpowiedzi: za jaką część epidemii nowotworów we współczesnym świecie odpowiadają propan-butan i gaz ziemny w instalacjach domowych?

Cały artykuł Jacka Musiała i Karola Musiała pt. „Ciemna strona gazu ziemnego” znajduje się na s. 3 „Śląskiego Kuriera WNET” nr 68/2020, gumroad.com.

„Kurier WNET”, „Śląski Kurier WNET” i „Wielkopolski Kurier WNET” są dostępne w jednym wydaniu w całej Polsce w kioskach sieci RUCH, Kolporter i Garmond Press oraz w Empikach.

Wersja elektroniczna aktualnego numeru „Kuriera WNET” jest do nabycia pod adresem gumroad.com. W cenie 4,5 zł otrzymujemy ogólnopolskie wydanie „Kuriera WNET” wraz z wydaniami regionalnymi, czyli 40 stron dobrego czytania dużego (pod każdym względem) formatu. Tyle samo stron w prenumeracie na www.kurierwnet.pl.

Następny numer naszej Gazety Niecodziennej znajdzie się w sprzedaży 12 marca 2020 roku!