Má smysl šetřit vodou kvůli ochraně klimatu?

Autorské shrnutí pro nečtenáře:

• Roční osobní spotřeba pitné vody představuje klimatický ekvivalent 36 km jízdy malým naftovým autem.
• Emise z čištění odpadních vod tvoří metan a oxid dusný a jsou prakticky neodstranitelné.
• Problém bude (a v některých oblastech už je) s dostupností a kvalitou pitné vody. Proto je důležité s ní šetřit.

Šetřit vodou lze spolu se zhasínáním považovat za první přikázání ekoodpovědného života. Určitě tím nic nezkazíme, ale má to nějaký vliv na klima, tedy produkci skleníkových plynů?

V domácnostech zatím používáme téměř výhradně pitnou vodu. Proto se všechny výpočty a údaje budou týkat právě pitné vody. Dešťová má z principu prakticky nulovou uhlíkovou stopu (lze započítat jen zvláštní rozvody a nádrže na ni). Šedá voda také vyžaduje zvláštní rozvody, ale zároveň snižuje celkovou stopu domácnosti díky druhému použití vody, která už byla jednou vyrobena a dodána do domácnosti a je použitá dvakrát.

Výroba a spotřeba pitné vody

V Česku se voda zhruba z poloviny připravuje z podzemních zdrojů, z poloviny z povrchových. Více než 90 % obyvatel je připojených na vodovod, zbytek jsou individuální zdroje (studny, vrty). Pro spotřebu domácností je vyrobeno ročně zhruba 600 milionů m3 pitné vody. Na jednoho obyvatele připadá spotřeba cca 90 litrů denně, z toho je 26 litrů na splachování toalet. A zhruba 15 % vyrobené vody se ztratí v potrubí.

Příprava pitné vody je hodně složitá disciplína, která zahrnuje čištění, desinfekci a nekonečné množství kontrol kvality. Pro představu je tady článek o nákladech a používaných procesech při úpravě vody. A to se zatím řada parametrů neřeší nebo jen pozvolna začíná sledovat - třeba obsah mikroplastů. Plus k tomu patří vybudování a údržba infrastruktury, skladování, čerpání. 

A přesto je uhlíková stopa pitné vody tekoucí z kohoutku překvapivě malá. Britská DEFRA uvádí 0,15 kg CO2e/m3 a Severomoravské vodovody a kanalizace 0,14 kg CO2e/m3. Kubík vody z kohoutku má tedy stejnou stopu jako kilometrová jízda malým autem na naftu. Při průměrné spotřebě zaokrouhlené na 100 litrů na osobu každý použijeme cca 36 m3 vody za rok.

Čištění odpadních vod

Prakticky všechna voda z domácností se dostane do kanalizace. V Česku je na veřejnou kanalizaci s čistírnou odpadních vod připojeno 87 % obyvatel. Necelých 10 % není připojeno na kanalizaci a necelá 4 % obyvatel jsou připojená na kanalizaci, ale bez čističky odpadních vod. 

Z pohledu emisní stopy je klíčová doprava odpadní vody na čističku (většinou gravitační, samospádem, v menší míře je kanalizace tlaková poháněná čerpadly) a procesy probíhající na ČOV. Energetickou stránku zde pro složitost nevyčíslujeme - ve výkazech IPCC se spotřeba elektřiny objevuje v jiných kapitolách a nelze ji dost přesně svázat s nakládáním s odpadní vodou. Při čištění vody vznikají tři skleníkové plyny - oxid uhličitý, methan a oxid dusný. Všechny mají původ v organickém znečištění vody, hlavně z fekálií. Emise oxidu uhličitého nejsou do uhlíkové bilance započteny, protože mají organický původ (většinou potraviny).

Emise methanu

Methan vzniká při rozkladu organických materiálů bez přístupu kyslíku. V případě ČOV jsou hlavním zdrojem kaly. Emise methanu se počítají z přicházejícího organického znečištění ve vodě vyjádřeného jako BSK5. Methan se částečně jímá a využívá jako zdroj energie na provoz ČOV (výroba elektřiny, kogenerace), což snižuje celkovou emisní stopu ČOV.

Následující údaje vycházejí z Metodiky IPCC a Národní inventarizační zprávy (pro lokalizovaná data a faktory):

Pro Česko se udává BSK5 v odpadních vodách z domácností na úrovni 60 g/os/den; za rok jde o 22 kg/os.

MCF (konverzní faktor, kolik methanu vznikne z uhlíku v odpadní vodě) je 0,6 kg CH4/kg BSK5.

Při čištění odpadní vody od jednoho obyvatele tak vznikne až 13 kg CH4 ročně. Ten je ale zčásti spálen/energeticky využit.

Emise oxidu dusného

Oxid dusný se uvolňuje z dusíkatých látek (v odpadní vodě nejčastěji bílkovin) působením bakterií při nitrifikaci a denitrifikaci. 

Množství dusíkatých látek ve vodě se odhaduje podle podílu bílkovin ve stravě, navíc se připočítávají dusíkaté látky z nepotravinových zdrojů, průmyslových odpadních vod apod.). Zde kalkulujeme jen s množstvím z potravin vyloučených v podobě fekálií.

Průměrný Čech přijme denně 97 g bílkovin, z toho tvoří dusík 15,5 g (defaultní výpočtový podíl dusíku z bílkovin, který se dostane do odpadní vody je 0,16). Za rok jde o 5,6 kg vyloučeného dusíku na osobu. Podle metodiky IPCC je konverzní faktor přeměny dusíku z odpadní vody na N2O 0,005 kg N2O/kg N. 

Při čištění odpadní vody od jednoho obyvatele tak vznikne 0,028 N2O ročně.

Přepočet na CO2 ekvivalent (CO2e)

Skleníkové plyny mají různou účinnost na zesílení skleníkového jevu a odlišné setrvání v atmosféře. Proto se jejich příspěvek ke globálnímu oteplování (GWP - global warming potential) přepočítává na CO2 ekvivalent (CO2e, CO2eq) s určeným časovým horizontem (např. 100 let). Tím se vyjádří všechny emise v jediném čísle a umožní porovnávání.

Faktory účinnosti různých plynů na zesílení skleníkového jevu se průběžně upravují podle poznání, zde používáme ty nejčerstvější.

Methan: 13 kg CH4/rok x 28 GWP = 364 kg CO2e/rok (číslo bude nižší, část methanu se využívá/spaluje na CO2)

Oxid dusný: 0,028 N2O/rok x 265 GWP = 7 kg CO2e/rok

V součtu jde o 371 kg CO2e/os/rok. Navíc jde o de facto neodstranitelné emise - organické znečištění především z fekálií. Nemá na ně vliv naše osobní spotřeba (jen celkové množství jídla a méně bílkovin ve stravě - ale větší klimatický příspěvek má pěstování plodin a produkce potravin).

A co z toho plyne pro nás?

Pitná voda má minimální emisní stopu. Balená voda ji má násobně větší - asi tak dvoutisíckrát větší, tvrdí vodaři.

Značné rozdíly jsou ale v emisích podle čistících procesů a nakládání s odpadními kaly. I proto jsou všechna uváděná čísla spíše kvalifikovanými odhady, které se průběžně upřesňují. 

Emise z čištění odpadních vod jsou prakticky nezměnitelné, protože z větší části vznikají v důsledku našeho trávení. Ale kratší kanalizace a třeba kompostovací bezvodé toalety to mohou hodně zlepšit. Kompostování (aerobní rozklad) je efektivní způsob nakládání s fekáliemi a umožňuje návrat živin do půdy přímo v místě vzniku. Kromě toho kompostovací toalety a gravitační vegetační (kořenové) čistírny odpadních vod fungují i bez elektřiny.

Kaly mohou ČOV využívat k produkci methanu (a ten energeticky využívat nebo jej spalovat - flérovat). Část kalů se používá jako hnojivo, nějaký podíl se ale také skládkuje nebo spaluje. Emisní faktory pro různé nakládání s odpadními vodami jsou dobře popsané v tomto článku. A pokud se s tím chcete hodně pohrát v online nástroji použitelném pro velmi osobní výpočty nakládání s odpadními vodami u vás doma, tak zde.

Klíčový problém není v uhlíkové stopě výroby pitné vody, ale v nejistotě dodávek - mj. způsobených také klimatickou změnou. Je notoricky známé, že na naše území skoro žádná voda nepřitéká a všechny zdroje jsou závislé na srážkách a doplňování zásob podzemní i povrchové vody. Zhruba 16 % obcí má už nyní za sucha problém se zásobováním pitnou vodou, propojují se vodovody, budují nové zdroje, plánují přehrady. Nicméně pokud nebude dostatek srážek, tak nám to pomůže jen omezeně.

Téměř 70 % vyrobené pitné vody je využité pro zásobování domácností. Takže to zase z velké části závisí i na nás a naší spotřebě.