Shade balls představují poměrně jednoduché opatření, které má za cíl chránit vodu v nádržích před účinky slunečního záření a bránit jejímu odpařování. Jde o černé koule o průměru přibližně 10 cm vyrobené z polyethylenu s vysokou hustotou (HDPE), které pokrývají vodní hladinu.
Používají se už řadu let v různých zemích světa, ale asi nejznámější je jejich instalace v otevřené vodní nádrži Los Angeles Reservoir. V roce 2015 jich zde bylo rozmístěno více než 96 milionů a podle Los Angeles Department of Water and Power (LADWP) pomáhají ušetřit zhruba 1,1 miliardy litrů vody ročně.
Přestože se jedná o poměrně jednoduchý a účinný způsob, jak omezit odpařování vody, pokrytí vodní nádrže miliony plastových koulí není zcela bez rizik. Jak rychle budou v náročných podmínkách degradovat? Mohou mít negativní vliv na kvalitu vody a životní prostředí obecně? Osvědčí se v dlouhodobém horizontu? A budeme shade balls jednou používat i v Česku?
Když v roce 2015 pokryli v Los Angeles vodní nádrž pro úpravu pitné vody o rozloze zhruba 71 hektarů více než 96 miliony černých plastových koulí, cílem bylo ochránit vodu před působením slunečního záření, omezit růst řas a také chemické reakce, které mohou zhoršovat její kvalitu (zejm. vznik bromičnanu).
Jako vedlejší pozitivní efekt se ukázalo právě výrazné omezení odparu vody. Hladina, na které koule plavou, je méně vystavena slunci i proudění vzduchu. Podle LADWP může při úplném pokrytí hladiny dojít za vhodných podmínek k poklesu odpařování vody až o 90 %.
Plášť koulí o průměru zhruba 10 cm tvoří HDPE, který obsahuje uhlíkovou čerň. Ta materiálu pomáhá odolávat ultrafialovému záření a prodlužovat jeho životnost. Jiné testované barevné varianty byly méně odolné a hrozilo větší riziko, že se některá použitá barviva budou uvolňovat do vody.
Samotný plášť má hmotnost pouze asi 40 g a proto jsou shade balls uvnitř plněné vodou (200 g), která slouží jako zátěž, aby koule neodnášel vítr.
Shade balls v Los Angeles poprvé použili v roce 2008, kdy jimi zakryli vodní nádrž Ivanhoe. Následovaly další nádrže a v roce 2015 přišla dosud největší instalace na Los Angeles Reservoir, kde více než 96 milionů koulí pokrylo plochu o rozloze zhruba 71 hektarů.
Podobná technologie však slouží už výrazně déle – minimálně od 90. let minulého století, kdy se duté plastové koule začaly uplatňovat jako plašiče ptáků.
Takzvané bird balls se od roku 1993 používaly například k pokrytí průmyslových a těžebních nádrží na západě USA, aby ptákům znemožnily přístup k hladině. Později našly uplatnění také na vodních plochách poblíž letišť, kde měly omezovat výskyt ptáků a snižovat riziko jejich střetů s letadly.
V LA si ale všimli, že stejný princip může posloužit i k zastínění vodní nádrže. Z bird balls tak vznikly shade balls, jejichž hlavním úkolem je omezit průnik slunečního záření do vody.
I když je využití shade balls v LA asi mediálně nejznámější, rozhodně není jediné. Například španělská společnost Canal de Isabel II pokryla v roce 2019 pomocí více než 10 000 shade balls dvě části nádrže Manzanares el Real u Madridu. Zkoumala přitom nejen omezení odpařování, ale také změny kvality vody.
Výsledky mimo jiné ukázaly menší výskyt řas. Současně ale poklesla koncentrace rozpuštěného kyslíku a zvýšila se přítomnost některých kovů. Právě tento příklad dobře ukazuje, že zakrytí hladiny může mít rozsáhlejší důsledky a může ovlivnit i samotné vodní prostředí.
V Kanadě se shade balls testovaly zase s jiným cílem. Pilotní projekt probíhal v letech 2018 až 2020 v Bramptonu a měl omezit letní ohřívání vody ve srážkové nádrži. Výrazněji ohřátá voda může totiž mít negativní vliv na vodní ekosystémy, do nichž se vypustí.
Výzkumníci pokryli hladinu retenční nádrže zhruba ze 75 %, v tomto případě bílými plastovými koulemi, a sledovali především jejich vliv na teplotu vody. Výsledek byl méně jednoznačný, než se očekávalo: bílé shade balls nedokázaly významně omezit zahřívání vody oproti stavu před jejich instalací ani oproti kontrolní nádrži. Navíc se ukázalo, že ve vodě odtékající z nádrže bylo téměř dvakrát více mikroplastů než na přítoku, byť se neprokázalo, že by se jednalo o materiál pocházející z těchto koulí.
Čísla z Los Angeles vypadají působivě. Tamní vodárenský podnik uvádí úsporu více než 300 milionů galonů vody ročně, tedy přibližně 1,1 milionu metrů krychlových. Důležité ale je, že takové výsledky se nedají automaticky očekávat při použití v jiné nádrži a za odlišných podmínek.
Množství vody ztracené odpařováním závisí mimo jiné na teplotě, slunečním záření, vlhkosti vzduchu, větru, velikosti a hloubce nádrže i na tom, jak velká část hladiny je zakrytá. Účinnost shade balls se proto může v různých aplikacích výrazně lišit.
Navíc je potřeba vzít v úvahu také možnou zátěž životního prostředí – jak během používání shade balls, tak i při jejich výrobě.
Shade balls sice zabraňují odpařování vody, když plavou na její hladině, jenže při jejich výrobě se voda naopak spotřebovává. Právě na tento aspekt upozornila studie z roku 2018 publikovaná v časopise Nature Sustainability. Výzkumníci se podívali na takzvanou vodní stopu shade balls, tedy nejen na vodu ušetřenou jejich používáním, ale také na vodu spotřebovanou při výrobě plastu.
Pro 96 milionů koulí použitých v Los Angeles odhadla studie jejich výrobní vodní stopu přibližně na 1 až 2,9 milionu metrů krychlových vody. Zároveň vyčíslila průměrnou úsporu způsobenou omezením odpařování na zhruba 1,1 milionu metrů krychlových vody ročně. Skutečná úspora se ale v jednotlivých obdobích lišila podle aktuálních podmínek, zejména počasí.
Neznamená to automaticky, že technologie vodu ve výsledku nešetří. Studie upozornila především na to, že hodnocení podobného řešení musí zahrnovat celý jeho životní cyklus a že výsledná bilance nemusí být každý rok stejná.
LADWP udává životnost shade balls nejméně deset let. Po skončení používání mají být z nádrží odstraněny a plast recyklován. Délka používání je proto důležitým faktorem celkové bilance této technologie. Čím déle koule omezují odpařování, tím více vody mohou během své životnosti ušetřit ve vztahu k vodě spotřebované při jejich výrobě.
Tato otázka asi napadne každého, kdo si představí miliony plastových koulí „naložených“ po řadu let do vody, navíc za celoročního působení povětrnostních vlivů.
V případě Los Angeles zatím tamní vodárenský podnik uvádí, že uvolňování mikroplastů do vody při dlouhodobém sledování nezaznamenal. Podle LADWP nebyly ve vzorcích vody nalezeny plastové částice pocházející ze shade balls ani chemické látky, které by se z nich vyluhovaly. Materiál byl před použitím testován podle standardu NSF 61 pro materiály přicházející do kontaktu s pitnou vodou a voda je pravidelně kontrolována.
To ale neznamená, že lze otázku mikroplastů jednoduše uzavřít. Například kanadský pilotní projekt v Bramptonu zjistil ve vzorcích odebraných na odtoku z nádrže téměř dvojnásobné množství mikroplastických částic než na přítoku. Vědci však ani v tomto případě nenašli částice typu fragmentů, které by odpovídaly očekávanému rozpadu samotných koulí. Převládaly vláknité částice, jejichž původ v shade balls studie neprokázala.
Problém ale nejsou jen mikroplasty. Zakrytí hladiny totiž mění množství světla dopadajícího do vody, čímž se může změnit také její teplota a množství rozpuštěného kyslíku, jak se prokázalo například ve španělském projektu.
Zastínění zároveň brzdí růst řas, což v nádržích s pitnou vodou může být výhodné, současně ale změny světelných a teplotních podmínek a množství kyslíku ovlivňují prostředí, ve kterém žijí vodní organismy. Proto je potřeba posuzovat nejen množství ušetřené vody, ale také to, jak zakrytí hladiny působí na celý ekosystém.
V Kanadě se zase ukázalo, že samotná instalace koulí přináší i praktické problémy. Shade balls se v průběhu testování dostávaly mimo vymezenou oblast, zejména kvůli vegetaci a zimnímu zamrzání nádrže.
Česko sice nemá stejné podmínky jako Los Angeles, ztráty vody odpařováním se ale týkají i zdejších vodních nádrží. Otázka proto není úplně mimo realitu. Projekt se ale nedá jednoduše škálovat.
Vzít do úvahy by se musel především účel konkrétní nádrže, její velikost, místní klimatické podmínky a větrnost. U nádrží využívaných jako zdroj pitné vody by navíc byly zásadní požadavky na materiály, které přichází do kontaktu s vodou, a na jejich dlouhodobou stabilitu.
Stejně důležité by bylo porovnání s jinými možnostmi. Vodní hladinu lze zakrývat také různými plovoucími fóliemi, membránami nebo dalšími typy plovoucích krytů. V některých případech mohou být vhodnější než jednotlivé koule, jinde mohou být naopak nákladnější nebo technicky obtížněji proveditelné.
Shade balls proto nejsou univerzálním receptem na sucho ani způsobem, jak jednoduše „zachránit“ libovolnou vodní plochu před odpařením. Jejich příběh je zajímavý právě tím, že ukazuje opačnou věc: řešení, které vypadá na fotografiích velmi jednoduše a efektně, může mít překvapivě složitou bilanci vody, nákladů i dopadů na vodní prostředí.
Zdroje:
Canal de Isabel II – Qué son las bolas de sombra y por qué mejoran la calidad del agua, canaldeisabelsegunda.es
Haghighi, Madani, Hoekstra (2018): The water footprint of water conservation using shade balls in California, nature.com
Harris, R. E., Davis, R. A. (1998): Evaluation of the Efficacy of Products and Techniques for Airport Bird Control (TP 13029), Transport Canada, dostupné na canadianbirdstrike.ca
Los Angeles Department of Water and Power – Los Angeles Reservoir, ladwp.com
Los Angeles Department of Water and Power – Videos and Fact Sheets, ladwp.com
Toronto and Region Conservation Authority: Sustainable Technologies Evaluation Program – Evaluation of shade balls for mitigating summer heating of stormwater management ponds, sustainabletechnologies.ca
Uhlíkové topné fólie slibují jednoduché a nenápadné vytápění podlahy. Jejich největší výhoda ale nespočívá v úspoře elektřiny, nýbrž v jednoduchosti instalace.
V ČR se chystá výstavba prvního malého modulárního reaktoru. Co od něj očekávat, proč raději nepostavit další velký temelínský blok a zda není taková výroba energie příliš riskantní?
