Производството на електроенергия от въглища може да бъде вредно за околната среда
Брайън Патрик Тагалог изображение на Unsplash
Минералните въглища са изкопаеми горива, извлечени от земята чрез добив. Произходът му идва от разлагането на органични вещества (останки от дървета и растения), натрупани под воден слой преди милиони години. Погребването на тази органична материя чрез отлагания на глина и пясък води до повишаване на налягането и температурата, което допринася за концентрацията на въглеродни атоми и изхвърлянето на кислородните и водородните атоми (карбонизация).
Минералните въглища се подразделят според калоричността и честотата на примесите, като се считат за нискокачествени (лигнитни и суббитумни) и висококачествени (битуминозни или въглища и антрацит). Според геоложката служба на Бразилия минералните въглища могат да бъдат подразделени според качеството им, което зависи от фактори като естеството на органичната материя, която го е образувала, климата и геоложката еволюция на района.
Торф
Извличането на торф се извършва преди изсушаването на площта, което намалява неговата влага. Често се отлага на открито, за да загуби повече влага.
Употреби: нарязва се на блокове и се използва като гориво в пещи, термоелектрически, за получаване на горивен газ, восъци, парафин, амоняк и катран (продукт, от който се получават масла и други вещества, използвани от химическата промишленост)
Лигнит
Това може да се случи по два начина, като кафяв или черен материал, и му се дават различни имена.
Употреба: газогени, получаващи катран, восъци, феноли и парафини. Пепелта от изгарянето може да се използва като пуцоланов цимент и керамика.
Въглища
Въглищата могат да бъдат подразделени на два основни вида: енергийни въглища и металургични въглища. Първият, наричан още парен въглен, се счита за най-беден и се използва директно в пещи, главно в термоелектрическите централи. Металургичните въглища или коксуващите се въглища се считат за благородни. Коксът е порест материал, лек и с метален блясък, използван като гориво в металургията (доменни пещи). Въглищата се използват и при производството на катран.
Антрацит
Той има бавно горене, което е показано за отопление на дома. Използва се и в процесите на пречистване на водата.
Състав и приложение на минералните въглища
Във всяка от фазите си въглищата са съставени от органична и минерална част. Органичният се образува от въглерод и водород и малки пропорции на кислород, сяра и азот. Минералът се състои от силикати, които образуват пепелта.
Тъй като той е разделен на няколко вида, използването на въглища е много. Основното използване на минералните въглища е като енергиен източник. Според Международната енергийна агенция (IEA) минералните въглища са отговорни за 40% от световното производство на електроенергия. Минералните въглища се използват и в металургичния сектор.
Друг вид въглен, който се среща в природата, е растителният, който се образува от карбонизацията на дърва за огрев. Дървеният въглен често се използва в промишлени процеси, но не е важен източник за производство на електроенергия.
Стимули за производство на електроенергия от въглища
Въпреки че не е възобновяема, има силни стимули за производството на електроенергия от минерални въглища. Двата основни аргумента в полза на производството на енергия от минерални въглища са изобилието от запаси, което гарантира сигурността на доставките и ниската цена на рудата (в сравнение с други изкопаеми горива) и производствения процес.
Според данни на Националната агенция за електрическа енергия (Aneel) световните запаси от минерални въглища възлизат на 847,5 милиарда тона. Тази сума би била достатъчна за осигуряване на текущо производство на въглища за период от около 130 години. Друг стимул е, че за разлика от нефт и природен газ, запасите от минерални въглища се намират в значителни количества в 75 страни - въпреки че приблизително 60% от общия обем е съсредоточен в САЩ (28,6%), Русия (18, 5%) и Китай (13,5%). Бразилия се появява на 10-та позиция.
Най-големите производители на въглища в света са Китай и САЩ, според Световната асоциация за въглища , следвани съответно от Индия, Индонезия и Австралия. В допълнение, по-голямата част от енергийната матрица, както в Китай, така и в САЩ, се основава на производството на електрическа енергия от минерални въглища, което също е представително в енергийната матрица на други страни, като Германия, Полша, Австралия и Южна Африка.
Въпреки икономическите предимства обаче производството на електрическа енергия от въглища е една от най-агресивните форми на производство на енергия от социално-екологична гледна точка. Отрицателни външни ефекти присъстват през целия производствен процес, от добива на минерални въглища.
Въгледобива
Добивът или добивът на въглища може да бъде под земята или на открито. Това ще варира в зависимост от дълбочината, на която се намират въглищата.
Когато слоят, който покрива рудата, е тесен или почвата не е подходяща (пясък или чакъл), проучването обикновено се извършва на открито. Ако минералът е в дълбоки слоеве, е необходимо да се построят тунели.
Според Aneel откритият добив е преобладаващата форма на добив на руда в Бразилия, а също и по-продуктивна от подземната копаене. Това не съответства на международната реалност, в която преобладава експлоатацията чрез подземен добив, еквивалентна на 60% от световния добив на въглища.
Дренажът на киселини от мината и производството на хвостохранилища са отрицателни въздействия върху околната среда, характерни за двата вида добив.
Дренаж на киселинни мини (DAM)
Киселинният дренаж на мината се извършва с помощта на помпи, които пускат сярна вода във външната среда, произвеждайки минералогични (образуване на нови съединения), химични (намаляване на pH) и физически (ниско задържане на вода и почва) промени в почвата пропускливост), които варират в зависимост от геологията на терена.
Отводняването на киселини от мината се счита за едно от най-значимите въздействия на минните процеси като цяло, според доклад на Министерството на науката и технологиите.
В резултат на тези промени в почвата се нарушава и качеството на подпочвените води. Може да има намаляване на стойността на pH на водата, което допринася за разтварянето на метали и за замърсяването на подпочвените води, което в случай на поглъщане може да повлияе на човешкото здраве.
Смекчаването на химическите и физическите проблеми с почвата, причинени от минното дело, е първата стъпка към възстановяването на засегнатите райони.
Въздействие на открит добив
Разкопките на големи обеми скалиста почва генерират видими въздействия върху околната среда върху растителността и фауната, като са отговорни за деградацията на големи площи и визуалното замърсяване, да не говорим за засилване на ерозионните процеси. В допълнение, използването на машини и оборудване също генерира шумово замърсяване (шум).
Въздействия на подземния добив
Що се отнася до здравето на работниците, основният проблем е пневмокониозата на работниците от въглищата (PTC). Пневмокониозите са заболявания, причинени от вдишването на прахови частици над капацитета на клирънс на имунната система. Това е хроничното излагане на вдишване на прах от минерални въглища, последвано от натрупване на прах в белите дробове и промяна на белодробната тъкан.
PTC предизвиква възпалителен процес и може да развие масивна прогресивна фиброза FMP, заболяване, известно като „черен бял дроб“.
Според доклада на Министерството на здравеопазването има повече от 2000 случая на пневмокониоза, диагностицирани сред миньорите.
Други въздействия, свързани с подземното копаене, са понижаването на водната маса, което може да допринесе за изчезването на източниците, въздействието върху повърхностната хидрологична мрежа и вибрациите, причинени от експлозиите.
Преработка на въглища
Според Бразилската асоциация за минерални въглища обогатяването е набор от процеси, на които суровите минерални въглища, получени директно от мината, се подлагат на отстраняване на органични вещества и примеси, целящи да гарантират тяхното качество. Обработката на въглен зависи от първоначалните му свойства и предназначението.
Според доклада на Aneel при преработката се образуват твърди отпадъци, които обикновено се депонират в района близо до добива и се изхвърлят директно във водни течения или в хвостохранилища, създавайки обширни площи, покрити с течен материал. Токсичните вещества, присъстващи в хвоста, се разреждат в дъждовна вода (излугване), която под формата на течност бавно прониква в почвата (просмукване), замърсявайки подпочвените води.
Тези отпадъци обикновено съдържат големи концентрации на пирит (железен сулфид - FeS2) или други сулфидни материали, които допринасят за генерирането на сярна киселина и за интензифицирането на процеса на „отводняване на киселинните мини“.
Транспорт
Според Aneel транспортът е най-скъпата дейност в процеса на производство на минерални въглища. Поради тази причина обикновено въглищата, които се транспортират, са само тези, които имат ниско съдържание на примеси и по-висока икономическа стойност.
Когато предназначението на минерални въглища е производство на електроенергия, термоелектрическата централа се изгражда в близост до зоната на добив, както е в случая с петте термоелектрически централи, работещи в страната.
От икономическа гледна точка е по-изгодно да се инвестира в далекопроводи за разпределение на вече произведената електрическа енергия, отколкото в транспортиране на въглища на големи разстояния.
За къси разстояния най-ефективният метод е използването на конвейер. Използват се и тръбопроводи, по които въглищата, смесени с вода, се транспортират под формата на кал.
Производство на енергия чрез въглища
След извличане от почвата минералните въглища се фрагментират и съхраняват в силози. След това се транспортира до ТЕЦ.
Според Furnas, термоелектрическата централа се определя като набор от работи и оборудване с функция за генериране на електрическа енергия чрез процес, който е условно разделен на три етапа.
Първата стъпка се състои в изгаряне на изкопаемо гориво, за да се трансформира водата в котела в пара. В случай на минерални въглища, преди процеса на изгаряне, той се трансформира в прах. Това гарантира най-голямото топлинно използване на процеса на изпичане.
Вторият етап е използването на пара, произведена под високо налягане, за завъртане на турбина и стартиране на електрически генератор. Преминаването на пара през турбината кара турбината и генератора да се движат, което е свързано с турбината, превръщайки механичната енергия в електрическа.
Цикълът се затваря на третия и последен етап, при който парата се кондензира и прехвърля в независим хладилен кръг, връщайки се в течно състояние, като вода от котела
Генерираната енергия се транспортира от генератора до трансформатор чрез проводящи кабели. Трансформаторът от своя страна разпределя електроенергията до центровете за потребление чрез преносни линии.
Емисии
Когато изгарят въглищата, съдържащите се в тях елементи се изпаряват (изпаряват) и се освобождават в атмосферата заедно с част от неорганичната материя, която се отделя под формата на прахови частици (летяща пепел).
тук
Минералните въглища са материал с висока концентрация на въглерод. По този начин, когато изгарят въглищата, те отделят големи концентрации на въглероден окис.
Въглеродният окис е токсичен газ, който е изключително вреден за човешкото здраве и в случаи на остра интоксикация може да доведе до смърт. Според държавната екологична компания на Сао Пауло (Cetesb) основният път на отравяне с въглероден окис е дихателният. След вдишване газът бързо се абсорбира от белите дробове и се свързва с хемоглобина, предотвратявайки ефективен транспорт на кислород. Следователно продължителното излагане на въглероден окис е свързано с увеличаването на честотата на инфаркт сред възрастните хора.
Освен това, попаднал в атмосферата, въглеродният оксид може да се окисли до въглероден диоксид.
Въглероден двуокис
Въглеродният диоксид може да се отделя директно от изгарянето на въглища и други изкопаеми горива, или може да се образува в атмосферата от химични реакции, например от реакцията на окисление на въглеродния оксид.
Въглеродният диоксид се счита за един от основните газове в процеса на засилване на парниковия ефект, свързан с повишено глобално затопляне. И също така е един от основните видове газове, отделяни от изгарянето на въглища.
Важно е да се отбележи, че горенето е фазата на веригата за производство на въглища, в която има най-големи емисии на въглероден диоксид, но етапите на съхранение и съхранение на отпадъците също допринасят за общите емисии. Според доклада на Министерството на науката и технологиите обаче липсата на знания за времето за съхранение на рудата във всеки отделен случай е ограничаващ фактор за изчисляване на общите емисии.
Сяра
Според доклада на Бразилското общество за енергийно планиране, от всички емисии от електроцентрали, работещи с въглища, най-голямото безпокойство предизвиква емисията на сяра. При изгаряне сярата образува поредица от газообразни съединения, които се отделят в атмосферата, ако няма оборудване за нейното улавяне. От тях се откроява серен диоксид (SO2).
Сярният диоксид (SO2) претърпява окисление в атмосферата и образува серен триоксид (SO3), който от своя страна, когато е свързан с дъждовна вода (H2O), ще образува сярна киселина (H2SO4), което води до киселинни дъждове .
Киселинните дъждове имат пряко въздействие върху растителния и животинския свят, особено водните. При зеленчуците това води до промени в пигментацията и образуването и некроза. При животните причинява смъртта на организми, като риби и жаби. Киселинният дъжд също причинява щети на материалните блага, тъй като благоприятства корозионните процеси.
Според Министерството на околната среда въздействието на серен диоксид върху човешкото здраве може да е свързано с повишената честота на респираторни проблеми като цяло и астма, което се показва от увеличаването на броя на болничните.
Метан
Минералните въглища имат високо съдържание на метан (CH4). Изгарянето на минерални въглища отделя метан в атмосферата, който може да бъде свързан с водни пари и въглероден диоксид и се счита за един от основните парникови газове.
Метанът се образува от процеса на разлагане на органичните вещества. Поради тази причина появата му е свързана с изкопаеми горива.
Важно е да се отбележи, че въпреки процеса на изгаряне на въглища, отделящ значителни количества метан в атмосферата, емисиите на метан в процеса на добив на въглища се получават след добива на рудата, особено в подземните мини и при съхранението на материал след добив, както се вижда в доклада на Министерството на науката и технологиите
Азотни оксиди (NOx)
Минералните въглища също имат висока концентрация на азот. Следователно, изгарянето на въглища отделя азотни оксиди в атмосферата. Димните газове обикновено се състоят предимно от азотен оксид. Когато попадне в атмосферата, той бързо се окислява до азотен диоксид.
Азотният диоксид, когато е свързан с дъждовна вода (H2O), произвежда азотна киселина (HNO3), която подобно на сярна киселина (H2SO4) също причинява киселинни дъждове.
Освен това високите концентрации на NO2 влияят върху образуването на тропосферен озон и фотохимичните процеси на смог .
Твърди частици (MP)
Според Cetesb материалът от частици е твърд и течен материал, който остава суспендиран в атмосферата поради малкия си размер. Твърдите частици също се образуват в атмосферата от гореспоменатия серен диоксид (SO2) и азотни оксиди (NOx)
Размерът на частиците е пряко свързан с потенциала да причинят здравословни проблеми.
живак
В допълнение към вече споменатите газове, минералните въглища съдържат и значителни количества живак, който чрез изгарянето на рудата се изпарява в атмосферата.
Според EPA - Агенцията за опазване на околната среда, електроцентралите , работещи с въглища, са най-големият антропогенен източник на емисии на живак.
Летливият живак, присъстващ в атмосферата, се включва в цикъла на дъждовете, достигайки водни тела и води до замърсяване на околната среда и увреждане на водните организми. Замърсяването с живак също е проблем за общественото здраве, тъй като консумацията на водни организми, замърсени с живак, може да доведе до остро отравяне и в някои случаи смърт.
