Plyn, bez něhož se neobešly elektrické sítě, odchází ze scény

Tato zábava se objevila dokonce v několika zábavních českých televizních pořadech: vdechnete fluorid sírový. Tento plyn je pětkrát těžší než vzduch, snižuje proto frekvenci vytvářeného zvuku a vy mluvíte hlubokým hlasem, který jako by vycházel odkudsi z jeskyně. Tedy pravý opak situace, když se člověk nadechne lehkého hélia, které frekvenci hlasu zvyšuje, a výsledkem je jakási vysoká fistule. Ale vraťme se k fluoridu sírovému. Bezstarostná a nekontrolovaná zábava s ním ve skutečnosti může být nebezpečná. Tento plyn není hořlavý a není ani jedovatý. Avšak má anestetické účinky, může tedy způsobit mírné utišení činnosti centrální nervové soustavy a také nepravidelnost srdečního rytmu. Při vysokých koncentracích může přivodit ztrátu vědomí a následné udušení – a protože je těžký, z plic při přirozeném dýchání odchází jen zvolna. Při nadměrné expozici hrozí dušnost, kašel, otok plic a případně poškození nervů. Zkrátka: tohle vlastně nechcete. No a takto je to s fluoridem sírovým i v průmyslových aplikacích. Na jednu stranu je jeho užívání efektivní, současně ale představuje velikou hrozbu pro globální oteplování.

Mnohostranně užitečný

Fluoridu sírovému se i v českém prostředí často říká hexafluorid síry anebo se označuje jako SF6 (podle chemického vzorce SF6 ). Způsob jeho výroby ze síry a fluoru vymysleli francouzští vynálezci Henri Moissan a Paul Lebeau v roce 1901 (první z nich získal později Nobelovu cenu za jiné vynálezy). Od té doby si fluorid sírový vybudoval pevné pozice v průmyslu. Jeho globální roční produkce se odhaduje na více než 10 000 tun. Naprosto nejvýznamnější je jeho používání v elektroenergetice, kde se spotřebují plné čtyři pětiny všeho vyrobeného množství, protože funguje jako spolehlivý izolační plyn a také jako zhášecí médium v silnoproudých transformátorech a dalších zařízeních. V distribuční a přenosové síti brání elektrickým zkratům a nehodám. Dále se SF6 používá jako inertní plyn při odlévání hořčíku, protože zabraňuje oxidování. Toto průmyslové odvětví však jeho spotřebu podstatně snížilo, protože jej zase zachycuje a používá znovu. V podobě ionizovaného plynu se SF6 uplatňuje zase při leptání křemíku během výroby polovodičů – ionizace rozpojí fluorid sírový na síru a fluor a následně ionty fluoru působí na křemík.

Někdy najdeme hexafluorid síry mezi skly v okně, kde zvyšuje tepelnou, ale i zvukovou izolaci. Jindy se používá pro plnění automobilových pneumatik, protože jeho velké molekuly z pneumatiky unikají pomaleji než běžný vzduch. Z podobného důvodu jej firma Nike používala do vzduchových polštářků v podrážce sportovní obuvi. Uplatnění fluoridu sírového pomáhá také v medicíně například při operačním upevňování odchlípnuté oční sítnice. Anebo také při ultrazvukovém zobrazování, při němž se mikrobublinky tohoto plynu injekčně vstříknou do periferní žíly a pak zvyšují viditelnost cév pro ultrazvuk. Dá se tak posoudit třeba množství cév v nádoru. Plyn v krvi se pak dostane do plic, odkud jej člověk zase vydechne ven.

Špatná strana užitečné chemikálie

Až posud má fluorid sírový užitečné vlastnosti. Ale z hlediska globálního oteplování je SF6 nedostižným šampiónem, účinnějším než kterýkoli jiný skleníkový plyn. Jeden jediný jeho kilogram zadrží tolik tepla jako 23 500kg oxidu uhličitého – „základního“ skleníkového plynu, k němuž se vztahuje i srovnávání ostatních plynů s podobnými vlastnostmi. Webová stránka britské televizní a rozhlasové společnosti BBC přepočítala, že roční úniky SF6 ze zařízení, v nichž se používá, odpovídají na území Evropské unie a Spojeného království situaci, jako by na silnice vyjelo dalších 1,3 milionu aut. Jednou vypuštěný SF6 vydrží v atmosféře velmi dlouho – bude zahřívat Zemi po dobu přinejmenším tisíc let.

Utahování šroubů

Složitě vyjednávané dohody pod patronací Organizace spojených národů přinášejí státům světa pozvolna povinnost „utahovat šrouby“, tedy produkci skleníkových plynů snižovat. A tak došlo i na fluorid sírový. Zatím poslední podstatná zpráva pochází z půli dubna 2023. Evropský parlament rozhodl, že celkový evropský cíl pro snížení emisí všech skleníkových plynů do roku 2030 se posune na povinnost snížit jejich emise o 40 % ve srovnání s hodnotami z roku 2005. Dosavadním požadavkem bylo snížení o 30 %. Abychom v procentech nezabloudili: současné rozhodnutí o snížení emisí skleníkových plynů o 40 % oproti roku 2005 celkově odpovídá snížení o 55 % oproti roku 1990, které se také často uvádí. Členské státy mají v rámci celkového průměru a s přihlédnutím ke svým možnostem rozdílné kvóty – Česká republika má snížit emise skleníkových plynů podstatně méně, o 14 % oproti roku 2005. Do roku 2050 by měl být vliv skleníkových plynů vypouštěných v Evropské unii na oteplování atmosféry zcela eliminován. Což neznamená, že oteplování skončí, nebo se snad situace dokonce vrátí na předindustriální úroveň. Již vypuštěné skleníkové plyny budou dál přežívat v atmosféře, ale rychlost změny klimatu by se aspoň neměla zrychlovat. Lidstvo tak získá více času na to, aby se jí mohlo přizpůsobit – například vyšlechtit zemědělské plodiny odolné horku a suchu, pomoci ekonomice tropických a subtropických zemí, odkud mohou startovat nové migrační vlny do světa, a podobně.

Průmysl před těžkým úkolem

Rozhodnutí Evropského parlamentu potvrdilo vysoké nároky, které postup proti změně klimatu na průmysl klade. A platí to samozřejmě i pro odstraňování fluoridu sírového z emisí v elektroenergetice. V podstatě to znamená tolik, že SF6 bude muset nakonec úplně zmizet z používání, a nebude to jednoduché. Velké uhelné elektrárny už před sebou nemají příliš dlouhou budoucnost. V některých zemích je mohou zčásti nahradit elektrárny jaderné, ale hlavně místo nich musí nastoupit vysoké množství menších zdrojů energie, zejména solárních a větrných. To si ovšem bude vyžadovat mnohem více připojení k elektrické síti a nárůst počtu elektrických rozvaděčů, z nichž převážná většina používá fluorid sírový. Evropský svaz Eurelectric, který zastupuje největší evropské společnosti i asociace, v reakci na dění kolem omezování SF6 ve svém stanovisku připomněl, že Evropská unie potřebuje do roku 2030 instalovat a připojit výkon 750 GW větrné a solární kapacity. To vyžaduje, aby byly na trhu v dostatečném množství k dispozici rozvaděče a další nezbytné vybavení. Svaz Eurelectric uvedl, že v něm zapojené firmy se zavázaly používat zařízení bez SF6 pro nové instalace a v současných zařízeních nahradit fluorid sírový na konci provozní životnosti.

Kdo uspokojí poptávku?

Firmy, které myslí na budoucnost, pochopily, že na trhu je a bude velká poptávka po plnohodnotné náhradě SF6. A mezi těmi, které už úspěšné produkty nabízejí, je i společnost Siemens. Již v roce 2005 dobrovolně přistoupila k opatřením na snížení emisí fluoridu sírového. Například jen výrobní závod Siemens pro techniku velmi vysokého napětí v Berlíně dosáhl mezi roky 2010–15 trojnásobného snížení celkové míry jeho emisí, a to nejen v rámci výroby, ale také díky vysoké plynotěsnosti finálních výrobků. U vypínačů i zapouzdřených rozvoden velmi vysokého napětí Siemens dnes únik SF6 dosahuje maximálně 0,1 % ročně pro každý plynem samostatně plněný prostor. Siemens také představil celé nové portfolio produktů, které se zcela obejdou bez SF6, nazvané „blue line“. V těchto zařízeních funguje jako zhášecí médium vakuum. Jako izolační médium se používá takzvaný „clean air“, což je vlastně „syntetický vzduch“ – směs tvořená z 80 % dusíkem a z 20 % kyslíkem. Výsledný mix je filtrovaný a zcela suchý. „Rozvaděč pro primární a sekundární sítě izolovaný tímto plynem nevyžaduje při provozu a recyklaci žádná speciální opatření a nabízí špičkový technický výkon, maximální bezpečnost a spolehlivost,“ uvádějí představitelé Siemens.

VN rozvaděče bez SF6 Izolační médium „clean air“ • Bez fluorovaných skleníkových plynů • Potenciál globálního oteplování < 1 • Vysoce stabilní • Netoxický • Nehořlavý • Pro všechny teplotní rozsahy

Šíření v metru

V březnu 2007 se fluorid sírový rozšířil ve stanici metra St John’s Wood ve čtvrti Westminster v centrálním Londýně. Stalo se tak v době normálního provozu, ale nešlo o teroristický útok. Použitého plynu nebylo dost na to, aby jej cestující mohli vdechnout tolik, že by se jim změnil hlas, natož na to, aby jim mohl ublížit. Šlo o experiment, při němž dopravní úřady zjišťovaly, jak rychle a jakými cestami by se ve stanici metra plné cestujících šířil případný jedovatý plyn vypuštěný teroristy. Protože je SF6 neviditelný, bez zápachu a bez chuti, musely jeho výskyt zjišťovat monitorovací přístroje. Cestující si ani ničeho nemuseli všimnout. O šest let později se test opakoval. Tentokrát testovací plyn vypouštěli několik dnů v ranní a dopravní špičce v jedenácti stanicích londýnského metra a monitorovali v dalších čtyřech desítkách stanic, aby se zjistilo, kam se až dostal přes tunely a vzduchotechnický systém.

Více informací o těchto technologiích najdete na našem webu zde.