Analýza materiálových a energetických toků
Úvod
Aby mohl ekonomický systém fungovat, to znamená produkovat služby a zboží k uspokojování lidských potřeb, chová se podobně jako živý organismus: absorbuje látky a energii z okolního prostředí, které jsou do jisté míry využity, ale nakonec jsou všechny materiály přeměněny na odpady a jsou uvolněny nazpátek do životního prostředí. Na straně vstupů ekonomický systém absorbuje zejména fosilní paliva a další nerostné suroviny, biomasu a vodu, na straně výstupů jsou uvolňovány emise do vody, do vzduchu a tuhé odpady. Tento tok materiálů, který dosud má převážně jednosměrný charakter (pouze malá část materiálů je recyklována a znovu využita) bývá nazýván průmyslovým nebo šířeji socio-ekonomickým metabolismem.
Analýza materiálových toků spolu s analýzou energetických toků představuje jeden z nástrojů jak měřit socio-ekonomický metabolismus. Analýza materiálových toků je však z těchto dvou metodik nadřazenější, protože zpravidla zahrnuje i sledování toků energetických nosičů – fosilních paliv či uranových rud. Analýza materiálových toků je také mnohem propracovanější z metodologického hlediska.
Za jednu z nejucelenějších metod analýzy materiálových toků je považována analýza materiálových toků na makroekonomické úrovni. Jejím cílem je kvantifikovat fyzickou výměnu mezi národní ekonomikou, životním prostředím a cizími ekonomikami a to na základě celkového hmotnostního množství materiálů, které každý rok proteče přes hranice národní ekonomiky. Na základě této analýzy se sestavuje řada indikátorů, například přímý materiálový vstup či celkové materiálové požadavky.
Při sestavování indikátorů materiálových toků se dospívá k důležitým poznatkům. Například indikátor celkové materiálové požadavky se u Spojených Států pohybuje kolem 80 t na osobu za rok, zatímco celkové materiálové požadavky Japonska činí pouze 40 t. Znamená to, že na zajištění fungování ekonomiky je ve Spojených Státech potřeba 80 t materiálů na osobu, ale v Japonsku pouze polovina, i když ekonomický výkon vyjádřený jako HDP na osobu je srovnatelný. Celkové materiálové požadavky Číny činí cca 35 t na osobu, přičemž HDP je poměrně nízký. Kdyby Čína chtěla dosáhnout obdobné ekonomické výkonnosti jako USA a vydala se i stejnou cestou – to znamená, že by několikanásobně stoupla její materiálová spotřeba na osobu – mohly by být vzhledem k počtu obyvatel její materiálové požadavky zajištěny pouze s velkými obtížemi a nakonec by to pravděpodobně znamenalo globální katastrofu životního prostředí, protože vstupy materiálů se dříve či později přemění na odpady a emise.
Indikátory materiálových toků byly sestaveny i pro Českou republiku. Ukázalo se, že množství materiálů spotřebovávaných českou ekonomikou v průběhu 90. let klesalo (z cca 94 t na osobu v roce 1990 na 66 t na osobu v roce 2001 měřeno indikátorem celkové materiálové požadavky), stejně jako došlo k poklesu vypouštěného znečištění. Z toho je možné odvozovat, že v České republice docházelo i k poklesu zátěže, kterou lidská společnost (socio-ekonomický systém) vyvíjí na životní prostředí.
Analýza materiálových toků
Průtok materiálů a energie ze životního prostředí socio-ekonomickým systémem je označován za primární příčinu environmentálních problémů. Protože každý materiálový tok indikuje velikost tlaku na životní prostředí, je možné předpokládat, že zvyšující se objem jakéhokoli toku způsobí nárůst tlaku na životní prostředí. Soustředíme-li tedy pozornost na vstupy a výstupy plynoucí do a z ekonomického systému a na zvyšování produktivity zdrojů, můžeme dosáhnout snížení zátěže životního prostředí působených lidskou společností (socio-ekonomickou sférou).
Všechny přístupy hodnocení materiálových (stejně jako energetických) toků vychází z jednotné filozofie: na základě vstup-výstup analýzy zmapovat toky látek a energie na úrovni podniku, regionu či státu. Přístupy analýzy materiálových toků (material flow analysis - MFA) je dále možné rozdělit do dvou základních skupin: na analýzy zaměřující se na "dematerializaci" hospodářského systému a analýzy zacílené na jeho "detoxikaci".
V rámci dematerializace je vyhodnocována kapacita a „metabolická výkonnost“ firem, sektorů nebo regionů. Cílem je zvýšení poměru ekonomických přínosů dosažených z materiálového průtoku. Dematerializace vede ke snižování využívání zdrojů, čímž se redukují jejich negativní dopady na životní prostředí. Na mezinárodní úrovni se objevila celá řada návrhů a doporučení jak a zejména o kolik snížit materiálové toky, a tím průtok materiálů v určité ekonomice nebo ve světě. Návrhy jsou ve většině případů formulovány jako Faktor X (například Faktor 4, Faktor 10 nebo dokonce 100), což znamená požadavek na snížení užití materiálů a energie 4, 10 resp. 100krát.
Objektem analýzy toxicity jsou specifické environmentální problémy analyzované v rámci podniku, odvětví nebo regionu. Tyto analýzy je možné rozdělit podle charakteru materiálového toku na analýzy toků chemických prvků a sloučenin, např. Cd, Cl, Pb, CO2, CFC – tzv. analýza toku látek (substance flow analysis - SFA), analýzu toků materiálů, např. biomasa, plasty, štěrk, dřevo – tzv. analýza toků materiálů (bulk material flow analysis - bMFA) nebo analýzu toků produktů, např. baterie, auta, tzv. analýza životního cyklu (life cycle analysis - LCA). Výsledky analýzy jsou často využívány jako vstupy pro kvantitativní vyhodnocování rizik.
Analýza energetických toků
Metodika analýzy energetických toků na makroekonomické úrovni (EFA – Energy Flow Analysis) byla vyvinuta ve vídeňském Ústavu pro mezioborová studia (Haberl, 2001a; Haberl, 2001b). Její koncept vychází ze stejné filozofie jako analýza materiálových toků. Cílem je v energetických jednotkách (J) posoudit všechny vstupy a výstupy energie do respektive z ekonomického systému. Na rozdíl od konvenční energetické bilance zahrnuje také vstupy na energii bohatých materiálů, které jsou použitelné za jiným účelem než je výroba energie (biomasa, dřevo pro stavebnictví, výrobu papíru, nábytku apod.) a vstupy energií z práce lidí a domácích zvířat. To má význam zejména v případě rozvojových zemí a při srovnání energetické náročnosti ekonomicky rozvinutých států v předindustriálním období a v současnosti – v předindustriálním období představovaly biomasa a práce lidí a zvířat důležitý energetický vstup, konvenční energetické bilance proto poskytují při tomto srovnávání zkreslenou informaci.
Obdobně jako MFA (Material Flow Analysis) i EFA poskytuje důležitou datovou základnu pro odvození řady indikátorů udržitelného rozvoje. Ekvivalentem indikátoru DMI je na straně vstupů indikátor „přímý energetický vstup“ (DEI – Direct Energy Input), který zahrnuje domácí těžbu a dovoz energeticky bohatých materiálů. Započítávány nejsou pouze fosilní paliva a dřevo, ale i ostatní energeticky bohaté materiály, především biomasa, a energetické vstupy nemateriální povahy, jakými jsou elektřina a teplo. Vstupy hmotné povahy jsou přepočítávány na základě jejich hrubé kalorické hodnoty. Ekvivalentem indikátoru DMC je indikátor „přímá energetická spotřeba“ (DEC – Direct Energy Consumption), který se rovná indikátoru DEI zmenšenému o vývoz hrubé kalorické hodnoty energeticky bohatých materiálů a energií nemateriální povahy. Na straně výstupů jsou definovány indikátory, které nemají v analýze materiálových toků přímý ekvivalent. Jedním z nich je indikátor „konečné užití energie“ (FEU – Final Energy Use). Tento indikátor je obecně používán také v případě konvenčních energetických bilancí, kde je definován jako energie prodaná konečným spotřebitelům (tedy energie primárních energetických nosičů umenšená o ztráty spojené s jejich přeměnou na užitnou energii). Jeho výpočet v případě EFA se však poněkud liší, protože započtením biomasy a dalších energeticky bohatých materiálů rozšiřuje pojetí primárních energetických nosičů. Dalším výstupním indikátorem analýzy energetických toků je „užitečná energie“ (UE – Useful Energy). UE představuje skutečný energetický přínos spojený s konečným užitím energie. Vypočítáván je vynásobením množství konečné energie (FEU) využité jednotlivými přístroji nebo procesy efektivitou těchto procesů. Výsledky výzkumu na poli EFA umožní zhodnotit energetické toky v ČR. Výzkum bude též přínosem, protože analýza energetických toků ještě nikdy nebyla provedena v zemi, která je v přechodu od centrálního plánování k tržnímu hospodářství a navíc poslouží k prohloubení porozumění socioekonomického rámce české společnosti a jeho interakcí se geobiosférou, potažmo zdroji v ní obsaženými.
Zdroje
COŽP UK: Analýza materiálových toků
COŽP UK: Analýza energetických toků
Haberl, H. (2001a): The energetic metabolism of societies. Part I: Accounting concepts. Journal of Industrial Ecology 5(1), 11-33.
Haberl, H. (2001b): The energetic metabolism of societies. Part II: Empirical Examples. Journal of Industrial Ecology 5(2), 71-88.
Eurostat (2001a): Economy-wide material flow accounts and derived indicators. A methodological Guide. Luxembourg.
