lovesouthernsocial.com

Proizvodnja električne energije iz uglja može biti štetna po životnu sredinu

Slika Brajana Patrika Tagalog na Unsplash-u

Ugalj je fosilno gorivo izvučeno iz zemlje rudarenjem. Njegovo poreklo je od raspadanja organske materije (ostaci drveća i biljaka) koja se nakupila ispod sloja vode pre milionima godina. Zatrpavanje ove organske materije naslagama gline i peska izaziva povećanje pritiska i temperature, što doprinosi koncentraciji atoma ugljenika i izbacivanju atoma kiseonika i vodonika (karbonifikacija).

Ugalj se deli prema kaloričnoj vrednosti i učestalosti nečistoća, smatrajući se da je niskog kvaliteta (lignit i subbitumenski) i visokog kvaliteta (bitumenski ili ugalj i antracit). Prema Geološkom zavodu Brazila, ugalj se može podeliti prema svom kvalitetu, koji zavisi od faktora kao što su priroda organske materije koja ga je formirala, klima i geološka evolucija područja.

Treset

Ekstrakcija treseta se odvija pre nego što se površina isuši, čime se smanjuje njena vlaga. Često se deponuje na otvorenom da izgubi više vlage.

Користи: seče se na blokove i koristi se kao gorivo u pećima, termoelektranama, dobijajući gorivi gas, voskovi, parafin, amonijak i katran (proizvod od koga se dobijaju ulja i druge supstance od velike upotrebe u hemijskoj industriji)

lignit

Može se pojaviti u dva oblika, kao braon ili crni materijal, i ima različita imena.

Користи: gasogeni koji dobijaju katran, voskove, fenole i parafine. Pepeo od sagorevanja može se koristiti kao pucolanski cement i keramika.

Ugalj

Kameni ugalj se može podeliti na dve glavne vrste: energetski ugalj i metalurški ugalj. Prvi, koji se naziva i parni ugalj, smatra se najsiromašnijim i koristi se direktno u pećima, uglavnom u termoelektranama. Metalurški ugalj, ili koksni ugalj, smatra se plemenitim. Koks je porozan materijal, lagan i metalnog sjaja, koji se koristi kao gorivo u metalurgiji (visoke peći). Ugalj se takođe koristi u proizvodnji katrana.

antracit

Ima sporo sagorevanje i pogodan je za grejanje kuće. Takođe se koristi u procesima prečišćavanja vode.

Sastav i primena uglja

U bilo kojoj svojoj fazi, ugalj se sastoji od organskog i mineralnog dela. Organski se formira od ugljenika i vodonika i malih proporcija kiseonika, sumpora i azota. Mineral se sastoji od silikata koji čine pepeo.

Pošto je podeljen na nekoliko vrsta, upotreba uglja je mnogo. Glavna upotreba uglja je kao energent. Према Međunarodna agencija za energiju (IEA), ugalj je odgovoran za 40% svetske proizvodnje električne energije. Ugalj se takođe koristi u metalurškom sektoru.

Druga vrsta drvenog uglja koji se nalazi u prirodi je biljni, koji nastaje karbonizacijom ogrevnog drveta. Drveni ugalj se često koristi u industrijskim procesima, ali nije značajan izvor za proizvodnju električne energije.

Podsticaji za proizvodnju električne energije iz uglja

Iako nije obnovljiv, postoje jaki podsticaji za proizvodnju električne energije iz uglja. Dva glavna argumenta u korist proizvodnje energije iz uglja su obilje rezervi, koje garantuju sigurnost snabdevanja i nisku cenu rude (u poređenju sa drugim fosilnim gorivima) i procesa proizvodnje.

Prema podacima Nacionalne agencije za električnu energiju (Aneel), svetske rezerve uglja iznose 847,5 milijardi tona. Ova količina bi bila dovoljna za snabdevanje trenutne proizvodnje uglja za period od približno 130 godina. Još jedan podsticaj je to što se, za razliku od nafte i prirodnog gasa, rezerve uglja nalaze u značajnim količinama u 75 zemalja - iako je približno 60% ukupnog obima koncentrisano u Sjedinjenim Državama (28,6%), Rusiji (18,5%) i Kini (13,5%). Brazil se nalazi na 10. poziciji.

Najveći svetski proizvođači uglja su Kina i Sjedinjene Države, prema Svetsko udruženje za ugalj, a slede Indija, Indonezija i Australija, respektivno. Pored toga, većina energetske matrice, kako u Kini tako i u Sjedinjenim Državama, zasniva se na proizvodnji električne energije iz uglja, koja je reprezentativna i u energetskoj matrici drugih zemalja, kao što su Nemačka, Poljska, Australija i Južna Afrika. .

Međutim, uprkos ekonomskim prednostima, proizvodnja električne energije iz mineralnog uglja je jedan od najagresivnijih oblika proizvodnje energije sa socio-ekološke tačke gledišta. Negativne eksternalije su prisutne u celom proizvodnom procesu, od vađenja uglja.

vađenje uglja

Vađenje uglja ili rudarstvo može biti podzemno ili otvoreno. Ovo će varirati u zavisnosti od toga koliko je duboko pronađen ugalj.

Kada je sloj koji pokriva rudu uzak, ili zemljište nije pogodno (pesak ili šljunak), istraživanja se obično vrše na otvorenom. Ako je mineral u dubokim slojevima, potrebno je izgraditi tunele.

Prema Aneelu, eksploatacija na otvorenom je dominantan oblik vađenja rude u Brazilu, a takođe je produktivnija od podzemne. Ovo ne odgovara međunarodnoj realnosti u kojoj preovlađuje istraživanje podzemnim rudarstvom, što je ekvivalentno 60% svetske eksploatacije uglja.

Odvodnjavanje kiselih rudnika i proizvodnja jalovine su negativni uticaji na životnu sredinu zajednički za oba tipa ekstrakcije.

Odvodnjavanje kiselih rudnika (DAM)

Kiselinska drenaža rudnika se vrši pomoću pumpi, koje ispuštaju sumpornu vodu u spoljašnju sredinu, proizvodeći promene u zemljištu mineraloškog reda (formiranje novih jedinjenja), hemijskog (smanjenje pH) i fizičkog (nizak kapacitet zadržavanja vode i propustljivost). ), koji variraju u zavisnosti od geologije terena.

Kisela rudna drenaža se smatra jednim od najznačajnijih uticaja rudarskih procesa uopšte, navodi se u izveštaju Ministarstva nauke i tehnologije.

Kao rezultat ovih promena u zemljištu, kvalitet podzemnih voda je takođe ugrožen. Može doći do smanjenja pH vrednosti vode, što doprinosi rastvaranju metala i kontaminaciji podzemnih voda koje, u slučaju gutanja, mogu uticati na zdravlje ljudi.

Ublažavanje hemijskih i fizičkih problema sa zemljištem uzrokovanih rudarstvom je prvi korak u oporavku pogođenih područja.

Uticaji površinskog kopanja

Iskopavanja velikih količina kamenog zemljišta stvaraju vidljive ekološke uticaje na vegetaciju i faunu, što je odgovorno za degradaciju velikih površina i vizuelno zagađenje, a da ne pominjemo intenziviranje procesa erozije. Pored toga, korišćenje mašina i opreme takođe stvara zagađenje bukom (buku).

Uticaji podzemnog rudarstva

Što se tiče zdravlja radnika, glavni problem je pneumokonioza radnika na ugljaru (PTC). Pneumokonioze su bolesti uzrokovane udisanjem čestica iznad kapaciteta imunog sistema. To je hronično izlaganje udisanjem ugljene prašine, praćeno akumulacijom prašine u plućima i izmenom plućnog tkiva.

PTC pokreće inflamatorni proces, koji može razviti masivnu progresivnu fibrozu FMP, bolest poznatu kao „crna pluća“.

Prema izveštaju Ministarstva zdravlja, među rudarima je dijagnostikovano više od 2.000 slučajeva pneumokonioze.

Ostali uticaji povezani sa podzemnim rudarstvom su snižavanje nivoa vode, što može doprineti gašenju izvora, uticaj na površinsku hidrološku mrežu i vibracije izazvane eksplozijama.

Prerada drvenog uglja

Prema Brazilskom udruženju mineralnog uglja, obogaćivanje je skup procesa kojima se sirovi ugalj (run-of-mine - ROM), dobijen direktno iz rudnika, podvrgava uklanjanju organskih materija i nečistoća, kako bi se obezbedi njihov kvalitet. Tretman uglja zavisi od njegovih prvobitnih svojstava i namene.

Prema izveštaju Aneel, prerada stvara čvrstu jalovinu koja se obično deponuje u oblasti blizu rudarske oblasti i ispušta direktno u vodene tokove ili brane jalovine, stvarajući velika područja pokrivena tečnim materijalom. Toksične materije prisutne u jalovini se razblažuju u kišnici (ispiranje), koja u obliku tečnosti polako prodire u zemljište (perkolacija), zagađujući podzemne vode.

Ova jalovina obično sadrži velike koncentracije pirita (gvozdeni sulfid - FeS2) ili drugih sulfidnih materijala, koji doprinose stvaranju sumporne kiseline i intenziviranju procesa „odvodnje kiselih rudnika“.

Transport

Prema Aneelu, transport je najskuplja aktivnost u procesu proizvodnje uglja. Iz tog razloga, normalno, ugalj koji se transportuje je samo onaj koji ima nizak sadržaj nečistoća, a veću dodatnu ekonomsku vrednost.

Kada je namenska upotreba uglja proizvodnja električne energije, termoelektrana se gradi u blizini rudarskog područja, kao što se dešava u pet termoelektrana na ugalj koje rade u zemlji.

Sa ekonomske tačke gledišta, povoljnije je ulagati u dalekovode za distribuciju već proizvedene električne energije nego u transport uglja na velike udaljenosti.

Za kratke udaljenosti, najefikasniji metod je transport pokretnim trakama. Koriste se i cevovodi kojima se ugalj, pomešan sa vodom, transportuje u obliku kaše.

Proizvodnja električne energije iz uglja

Nakon vađenja iz zemlje, ugalj se fragmentira i skladišti u silosima. Zatim se transportuje u termoelektranu.

Termoelektrana se, prema Furnasu, definiše kao skup radova i opreme sa funkcijom proizvodnje električne energije kroz proces koji je konvencionalno podeljen u tri faze.

Prvi korak se sastoji od sagorevanja fosilnog goriva za pretvaranje vode iz kotla u paru. U slučaju uglja, pre procesa sagorevanja, on se pretvara u prah. Ovo garantuje najveću termičku upotrebu procesa sagorevanja.

Drugi korak je upotreba pare proizvedene pod visokim pritiskom za okretanje turbine i pogon električnog generatora. Prolazak pare kroz turbinu izaziva kretanje turbine, a takođe i generatora, koji je spojen na turbinu, pretvarajući mehaničku energiju u električnu energiju.

Ciklus se zatvara u trećem i poslednjem koraku, u kome se para kondenzuje i prenosi u nezavisni rashladni krug, vraćajući se u tečno stanje, kao voda iz kotla.

Energija koja je nastala prenosi se od generatora do transformatora preko provodnih kablova. Transformator, zauzvrat, distribuira električnu energiju do potrošačkih centara putem dalekovoda.

Emisije

Kada se sagoreva ugalj, elementi sadržani u njemu se isparavaju (isparavaju) i emituju u atmosferu zajedno sa delom neorganske materije koja se oslobađa u obliku čestica prašine (leteći pepeo).

ovde

Ugalj je materijal sa visokom koncentracijom ugljenika. Dakle, kada se sagoreva, ugalj emituje velike koncentracije ugljen-monoksida.

Ugljenmonoksid je otrovan gas koji je izuzetno štetan po zdravlje ljudi i može u slučajevima akutnog trovanja dovesti do smrti. Prema kompaniji za zaštitu životne sredine države Sao Paulo (Cetesb), glavni put trovanja ugljen-monoksidom je respiratorni. Kada se udahne, gas se brzo apsorbuje u pluća i vezuje se za hemoglobin, sprečavajući efikasan transport kiseonika. Stoga je produženo izlaganje ugljen-monoksidu povezano sa povećanjem incidencije srčanih udara među starijim osobama.

Takođe, kada uđe u atmosferu, ugljen-monoksid se može oksidovati u ugljen-dioksid.

Угљен диоксид

Ugljen-dioksid se može emitovati direktno sagorevanjem uglja i drugih fosilnih goriva, ili se može formirati u atmosferi hemijskim reakcijama, na primer, reakcijom oksidacije ugljen-monoksida.

Ugljen-dioksid se smatra jednim od glavnih gasova u procesu intenziviranja efekta staklene bašte, jer je povezan sa povećanjem globalnog zagrevanja. I to je takođe jedan od glavnih tipova gasova koji se emituju sagorevanjem uglja.

Važno je istaći da je sagorevanje faza lanca proizvodnje uglja u kojoj postoji najveća emisija ugljen-dioksida, ali i faze skladištenja i skladištenja jalovine doprinose ukupnim emisijama. Međutim, prema izveštaju Ministarstva nauke i tehnologije, nedostatak znanja o vremenu skladištenja rude u svakom slučaju predstavlja ograničavajući faktor za izračunavanje ukupnih emisija.

Sumpor

Prema izveštaju Brazilskog društva za energetsko planiranje, od svih emisija iz termoelektrana na ugalj, najveću zabrinutost izaziva emisija sumpora. Prilikom sagorevanja, sumpor formira niz gasovitih jedinjenja koja se ispuštaju u atmosferu ako nema opreme za njegovo hvatanje. Od njih se pre svega ističe sumpor-dioksid (SO2).

Sumpor dioksid (SO2) podleže oksidaciji u atmosferi i formira sumpor trioksid (SO3) koji će, zauzvrat, kada se vezuje za kišnicu (H2O), formirati sumpornu kiselinu (H2SO4), što dovodi do kiselih kiša.

Kisele kiše imaju direktan uticaj na biljni i životinjski svet, posebno vodeni. Kod povrća dovodi do promene pigmentacije i formiranja i nekroze. Kod životinja izaziva smrt organizama kao što su ribe i žabe. Kisele kiše nanose štetu i materijalnim dobrima, jer pogoduju korozivnim procesima.

Uticaj sumpor-dioksida na zdravlje ljudi, prema podacima Ministarstva životne sredine, može biti povezan sa povećanjem incidence respiratornih problema uopšte i astme, na šta ukazuje i povećanje broja prijema u bolnicu.

Metan

Ugalj ima visok sadržaj metana (CH4). Sagorevanjem uglja u atmosferu se oslobađa metan, koji se može povezati sa vodenom parom i ugljen-dioksidom i smatra se jednim od glavnih gasova staklene bašte.

Metan nastaje procesom razlaganja organske materije. Iz tog razloga, njegova pojava je povezana sa fosilnim gorivima.

Važno je napomenuti da uprkos tome što proces sagorevanja uglja oslobađa značajne količine metana u atmosferu, emisije metana u procesu proizvodnje uglja nastaju prilikom vađenja rude, posebno u podzemnim rudnicima iu skladištenju materijala nakon rudarstva, kao što se može videti. u izveštaju Ministarstva nauke i tehnologije

Azotni oksidi (NOx)

Ugalj takođe ima visoku koncentraciju azota. Stoga, sagorevanje uglja emituje azotne okside u atmosferu. Gasovi sagorevanja se obično sastoje uglavnom od azotnog oksida.Kada uđe u atmosferu, brzo se oksidira u azot-dioksid.

Azot-dioksid, kada se vezuje za kišnicu (H2O), proizvodi azotnu kiselinu (HNO3) koja, kao i sumporna kiselina (H2SO4), takođe izaziva kisele kiše.

Pored toga, visoke koncentracije NO2 utiču na formiranje troposferskog ozona i procese smog fotohemijske.

čestice (PM)

Prema Cetesbu, materijal čestica je sav čvrsti i tečni materijal koji ostaje suspendovan u atmosferi zbog svoje male veličine. Čvrste materije se takođe formiraju u atmosferi od gore pomenutog sumpor-dioksida (SO2) i azotnih oksida (NOx)

Veličina čestica je direktno povezana sa potencijalom da izazove zdravstvene probleme.

Merkur

Pored već pomenutih gasova, ugalj sadrži i značajne količine žive, koja se sagorevanjem rude isparava u atmosferu.

ponedeljak do EPA – Agencija za zaštitu životne sredine elektrane na ugalj su najveći antropogeni izvor emisije žive.

Isparena živa prisutna u atmosferi inkorporira se u ciklus kiše, dospeva u vodena tela i dovodi do kontaminacije životne sredine i oštećenja vodenog sveta. Kontaminacija živom je takođe problem javnog zdravlja, jer konzumacija vodenih organizama kontaminiranih živom može dovesti do akutnog trovanja, au nekim slučajevima i smrti.