Proizvodnja električne energije iz premoga je lahko škodljiva za okolje
Slika Briana Patricka Tagaloga na Unsplash
Mineralni premog je fosilno gorivo, ki se pridobiva iz zemlje z rudarstvom. Njegov izvor izvira iz razgradnje organskih snovi (ostankov dreves in rastlin), ki so se kopičile pod vodno plastjo pred milijoni let. Pokop te organske snovi z nanosi gline in peska povzroči povišanje tlaka in temperature, kar prispeva k koncentraciji atomov ogljika in izgonu atomov kisika in vodika (karbonifikacija).
Mineralni premog je razdeljen glede na kurilno vrednost in pojavnost nečistoč, pri čemer se šteje za nizkokakovostne (lignit in sub-bitumin) in visokokakovostne (bitumin ali premog in antracit). Po podatkih Geološkega zavoda v Braziliji lahko mineralni premog razdelimo glede na njegovo kakovost, ki je odvisna od dejavnikov, kot so narava organske snovi, ki jo je oblikovala, podnebje in geološki razvoj območja.
Šota
Pridobivanje šote poteka, preden se površina izsuši, kar zmanjša njeno vlago. Pogosto se odloži na prostem, da izgubi več vlage.
Uporaba: razrezan je na bloke in uporabljen kot gorivo v pečeh, termoelektrični, za pridobivanje gorivnega plina, voskov, parafina, amoniaka in katrana (izdelek, iz katerega izvirajo olja in druge snovi, ki jih kemijska industrija zelo uporablja)
Lignit
Pojavi se lahko na dva načina, kot je rjava ali črna snov, in dobi različna imena.
Uporabe: plinovodi, ki pridobivajo katran, voske, fenole in parafine. Pepel iz zgorevanja se lahko uporablja kot pucolanski cement in keramika.
Premog
Premog lahko razdelimo na dve glavni vrsti: energetski premog in metalurški premog. Prvi, imenovan tudi parni premog, velja za najrevnejšega in se uporablja neposredno v pečeh, predvsem v termoelektrarnah. Metalurški premog ali koksni premog velja za plemenitega. Koks je porozen material, lahek in kovinskega leska, ki se uporablja kot gorivo v metalurgiji (plavži). Premog se uporablja tudi pri proizvodnji katrana.
Antracit
Počasno zgorevanje je indicirano za ogrevanje stanovanj. Uporablja se tudi v procesih čiščenja vode.
Sestava in uporaba mineralnega premoga
V kateri koli fazi je premog sestavljen iz organskega in mineralnega dela. Organsko tvorijo ogljik in vodik ter majhni deleži kisika, žvepla in dušika. Mineral je sestavljen iz silikatov, ki tvorijo pepel.
Ker je razdeljen na več vrst, je premoga veliko. Glavna uporaba mineralnega premoga je energent. Po podatkih Mednarodne agencije za energijo (IEA) je mineralni premog odgovoren za 40% svetovne proizvodnje električne energije. Mineralni premog se uporablja tudi v metalurškem sektorju.
Druga vrsta oglja, ki ga najdemo v naravi, je rastlinsko, ki nastane pri karbonizaciji drv. Oglje se pogosto uporablja v industrijskih procesih, vendar ni pomemben vir za proizvodnjo električne energije.
Spodbude za proizvodnjo električne energije iz premoga
Čeprav niso obnovljivi, obstajajo močne spodbude za proizvodnjo električne energije iz mineralnega premoga. Glavna argumenta v prid proizvodnji energije iz mineralnega premoga sta obilica zalog, ki zagotavlja zanesljivost oskrbe in nizki stroški rude (v primerjavi z drugimi fosilnimi gorivi) ter proizvodni proces.
Po podatkih Nacionalne agencije za električno energijo (Aneel) svetovne zaloge mineralnega premoga znašajo 847,5 milijarde ton. Ta znesek bi zadostoval za sedanjo proizvodnjo premoga za približno 130 let. Druga spodbuda je, da se za razliko od nafte in zemeljskega plina v 75 državah nahajajo zaloge mineralnega premoga v precejšnjih količinah - čeprav je približno 60% celotne količine koncentrirano v ZDA (28,6%) in Rusiji (18, 5%) in Kitajska (13,5%). Brazilija je na 10. mestu.
Po podatkih Svetovnega združenja za premog sta največji svetovni proizvajalki premoga Kitajska in ZDA , sledijo pa ji Indija, Indonezija in Avstralija. Poleg tega večina energetske matrike, tako na Kitajskem kot v ZDA, temelji na proizvodnji električne energije iz mineralnega premoga, ki je reprezentativna tudi v energetski matrici drugih držav, kot so Nemčija, Poljska, Avstralija in Južno Afriko.
Kljub gospodarskim prednostim pa je proizvodnja električne energije iz premoga s socialno-okoljskega vidika ena najbolj agresivnih oblik proizvodnje energije. Negativni zunanji učinki so prisotni v celotnem proizvodnem procesu, od pridobivanja mineralnega premoga.
Premogovništvo
Pridobivanje ali pridobivanje premoga je lahko pod zemljo ali na prostem. Ta se spreminja glede na globino, na kateri najdemo premog.
Kadar je plast, ki prekriva rudo, ozka ali tla niso primerna (pesek ali gramoz), se raziskovanje običajno izvaja na prostem. Če je mineral v globokih plasteh, je treba zgraditi predore.
Po mnenju Aneela je pridobivanje rude v Braziliji prevladujoča oblika pridobivanja rude in tudi bolj produktivno kot podzemno rudarstvo. To ne ustreza mednarodni resničnosti, v kateri prevladuje izkoriščanje s podzemnimi rudniki, kar ustreza 60% svetovnega pridobivanja premoga.
Odvajanje kisline iz rudnika in pridobivanje jalovine sta negativna vpliva na okolje, ki sta skupna obema vrstama pridobivanja.
Drenaža iz rudnikov kislin (DAM)
Kisla drenaža rudnika se izvaja s pomočjo črpalk, ki sproščajo žveplovo vodo v zunanje okolje, pri čemer nastajajo mineraloške (tvorba novih spojin), kemične (zmanjšanje pH) in fizične (nizka zadrževanje vode in tla) v tleh permeabilnost), ki se razlikujejo glede na geologijo terena.
Glede na poročilo Ministrstva za znanost in tehnologijo je odvajanje kisline iz rudnika eden najpomembnejših vplivov rudarskih procesov na splošno.
Zaradi teh sprememb v tleh je ogrožena tudi kakovost podtalnice. Morda pride do zmanjšanja pH vrednosti vode, kar prispeva k raztapljanju kovin in onesnaženju podtalnice, ki lahko v primeru zaužitja vpliva na zdravje ljudi.
Ublažitev kemičnih in fizikalnih težav z zemljo, ki jih povzroča rudarstvo, je prvi korak pri obnovi prizadetih območij.
Vplivi površinskega kopa
Izkopavanja velikih količin kamnitih tal povzročajo vidne vplive na okolje na vegetacijo in favno, ki so odgovorne za degradacijo velikih površin in vizualno onesnaženje, da ne omenjamo zaostrovanja erozijskih procesov. Poleg tega uporaba strojev in opreme povzroča tudi onesnaževanje s hrupom (hrup).
Vplivi podzemnega rudarjenja
V zvezi z zdravjem delavcev je glavni problem pnevmokonioza premogovnikov (PTC). Pnevmokonioze so bolezni, ki jih povzroča vdihavanje delcev nad očistkom imunskega sistema. Gre za kronično izpostavljenost vdihavanju mineralnega premogovega prahu, čemur sledi kopičenje prahu v pljučih in spremembe pljučnega tkiva.
PTC sproži vnetni proces in lahko razvije močno progresivno fibrozo FMP, bolezen, znano kot "črna pljuča".
Po poročilu ministrstva za zdravje je med rudarji premoga diagnosticiranih več kot 2000 primerov pnevmokonioze.
Drugi vplivi, povezani s podzemnim rudarjenjem, so zniževanje gladine vode, kar lahko prispeva k izumrtju virov, vplivom na površinsko hidrološko omrežje in vibracijam, ki jih povzročijo eksplozije.
Predelava premoga
Po navedbah brazilskega združenja za mineralni premog je obogatitev sklop procesov, pri katerih je surovi mineralni premog, pridobljen neposredno iz rudnika, odstranjen iz organskih snovi in odstranjen iz rudnika. nečistoč, katerih cilj je zagotoviti njihovo kakovost. Obdelava oglja je odvisna od njegovih prvotnih lastnosti in predvidene uporabe.
Po poročilu Aneel pri predelavi nastajajo trdni odpadki, ki se običajno odložijo na območju blizu rudnika in jih vržejo neposredno v vodotoke ali v jalovišča, kar ustvarja obsežna območja, prekrita s tekočim materialom. Strupene snovi, ki so prisotne v jalovini, se razredčijo v deževnici (izpiranje), ki v obliki tekočine počasi prodira v tla (pronica) in onesnažuje podtalnico.
Ta jalovišča običajno vsebujejo velike koncentracije pirita (železov sulfid - FeS2) ali drugih sulfidnih materialov, ki prispevajo k nastajanju žveplove kisline in k intenziviranju postopka "drenaže kislih rudnikov".
Prevoz
Po mnenju Aneela je prevoz najdražja dejavnost v procesu pridobivanja mineralnega premoga. Iz tega razloga se običajno prevozi le tisti premog z nizko vsebnostjo nečistoč in večjo ekonomsko dodano vrednostjo.
Če je namenjena uporaba mineralnega premoga proizvodnja električne energije, je termoelektrarna zgrajena v bližini rudarskega območja, kot je to primer s petimi termoelektrarnami na premog, ki delujejo v državi.
Z ekonomskega vidika je bolj ugodno vlagati v daljnovode za distribucijo že proizvedene električne energije kot pa v prevoz premoga na velike razdalje.
Na kratkih razdaljah je najučinkovitejša uporaba tekočega traku. Uporabljajo se tudi cevovodi, po katerih se premog, pomešan z vodo, prevaža v obliki blata.
Proizvodnja električne energije s premogom
Po pridobivanju iz tal je mineralni premog razdrobljen in shranjen v silosih. Nato se odpelje v termoelektrarno.
Po Furnasu je termoelektrarna opredeljena kot sklop del in opreme s funkcijo pridobivanja električne energije s postopkom, ki je običajno razdeljen na tri stopnje.
Prvi korak je izgorevanje fosilnega goriva, da se voda v kotlu pretvori v paro. Pri mineralnem premogu se pred postopkom gorenja pretvori v prah. To zagotavlja največji toplotni izkoristek procesa žganja.
Druga stopnja je uporaba pare, proizvedene pod visokim pritiskom, za obračanje turbine in zagon električnega generatorja. Prehod pare skozi turbino povzroči premikanje turbine in tudi generatorja, ki je povezan s turbino in mehansko energijo pretvori v električno.
Cikel se zaključi v tretji in zadnji stopnji, v kateri se para kondenzira in prenese v neodvisen hladilni krog ter se vrne v tekoče stanje, kot voda iz kotla
Ustvarjena energija se s prevodnimi kabli iz generatorja prenese v transformator. Transformator pa po daljnovodih distribuira električno energijo v centre porabe.
Emisije
Ko premog izgori, elementi, ki jih vsebuje, hlapijo (izhlapijo) in se spustijo v ozračje skupaj z delom anorganske snovi, ki se sprosti v obliki prašnih delcev (leteči pepel).
tukaj
Mineralni premog je material z visoko koncentracijo ogljika. Tako pri izgorevanju premoga oddaja velike koncentracije ogljikovega monoksida.
Ogljikov monoksid je strupen plin, ki je izjemno škodljiv za zdravje ljudi in lahko v primeru akutne zastrupitve privede do smrti. Po podatkih državnega okoljskega podjetja v Sao Paulu (Cetesb) je glavna pot zastrupitve z ogljikovim monoksidom dihalna. Po vdihu plin pljuča hitro absorbirajo in se vežejo na hemoglobin, kar preprečuje učinkovit transport kisika. Zato je dolgotrajna izpostavljenost ogljikovemu monoksidu povezana s povečanjem incidence infarkta med starejšimi.
Poleg tega lahko ogljikov monoksid, ko je enkrat v ozračju, oksidira v ogljikov dioksid.
Ogljikov dioksid
Ogljikov dioksid se lahko sprosti neposredno z zgorevanjem premoga in drugih fosilnih goriv ali pa se v ozračju tvori iz kemičnih reakcij, na primer iz reakcije oksidacije ogljikovega monoksida.
Ogljikov dioksid velja za enega glavnih plinov v procesu krepitve učinka tople grede, ki je povezan s povečanim globalnim segrevanjem. In to je tudi ena glavnih vrst plinov, ki jih oddaja pregorevanje premoga.
Pomembno je omeniti, da je zgorevanje faza proizvodne verige premoga, v kateri je največ emisij ogljikovega dioksida, vendar k skupnim emisijam prispevajo tudi faze skladiščenja in skladiščenja jalovine. Vendar pa je po poročilu Ministrstva za znanost in tehnologijo pomanjkanje znanja o času skladiščenja rude v vsakem primeru omejevalni dejavnik za izračun skupnih emisij.
Žveplo
Po poročilu brazilskega Društva za energetsko načrtovanje med vsemi emisijami iz termoelektrarn na premog največ skrbi povzroča emisija žvepla. Po izgorevanju tvori žveplo vrsto plinastih spojin, ki se sprostijo v ozračje, če ni opreme za zajem. Med njimi izstopa žveplov dioksid (SO2).
Žveplov dioksid (SO2) v atmosferi oksidira in tvori žveplov trioksid (SO3), ki pa, ko se veže na deževnico (H2O), tvori žveplovo kislino (H2SO4), kar povzroči kisli dež .
Kisli dež ima neposreden vpliv na rastlinsko in živalsko življenje, zlasti vodno. V zelenjavi vodi do sprememb v pigmentaciji in tvorbi ter nekrozi. Pri živalih povzroči smrt organizmov, kot so ribe in žabe. Kisli dež povzroča škodo tudi materialnim dobrinam, saj je naklonjen korozivnim procesom.
Po navedbah ministrstva za okolje so vplivi žveplovega dioksida na zdravje ljudi lahko povezani s povečano pogostnostjo težav z dihanjem na splošno in z astmo, na kar kaže povečanje števila sprejemov v bolnišnice.
Metan
Mineralni premog ima visoko vsebnost metana (CH4). Z izgorevanjem mineralnega premoga se v ozračje sprošča metan, ki je lahko povezan z vodno paro in ogljikovim dioksidom in velja za enega glavnih toplogrednih plinov.
Metan nastane v procesu razgradnje organske snovi. Iz tega razloga je njegov pojav povezan s fosilnimi gorivi.
Pomembno je omeniti, da kljub postopku zgorevanja mineralnega premoga, ki v ozračje sprošča znatne količine metana, nastajajo emisije metana v procesu pridobivanja mineralnega premoga od pridobivanja rude, zlasti v podzemnih rudnikih in pri skladiščenju materiala po rudarstvu, kot je razvidno iz poročila Ministrstva za znanost in tehnologijo
Dušikovi oksidi (NOx)
Mineralni premog ima tudi visoko koncentracijo dušika. Zato zgorevanje premoga v ozračje oddaja dušikove okside. Zgorevalni plini so večinoma sestavljeni iz dušikovega oksida. Ko vstopi v ozračje, se hitro oksidira v dušikov dioksid.
Dušikov dioksid, kadar je vezan na deževnico (H2O), proizvaja dušikovo kislino (HNO3), ki tako kot žveplova kislina (H2SO4) povzroča tudi kisle deževje.
Poleg tega visoke koncentracije NO2 vplivajo na nastajanje troposferskega ozona in fotokemične procese smoga .
Delci (MP)
Po Cetesbu je trdna snov trdna in tekoča snov, ki zaradi svoje majhnosti ostane v zraku suspendirana. Delci se v ozračju tvorijo tudi iz prej omenjenega žveplovega dioksida (SO2) in dušikovih oksidov (NOx)
Velikost delcev je neposredno povezana z možnostjo zdravstvenih težav.
Živo srebro
Mineralni premog poleg že omenjenih plinov vsebuje tudi velike količine živega srebra, ki se z zgorevanjem rude hlapi v ozračje.
Po navedbah agencije EPA - Environmental Protection Agency so elektrarne na premog največji antropogeni vir emisij živega srebra.
Hlapno živo srebro, prisotno v ozračju, se vključi v dežni cikel, doseže vodna telesa in vodi do onesnaženja okolja in škode v vodnem življenju. Kontaminacija živega srebra je tudi vprašanje javnega zdravja, saj lahko uživanje vodnih organizmov, onesnaženih z živim srebrom, povzroči akutno zastrupitev in v nekaterih primerih smrt.
