A szénből történő villamosenergia-termelés káros lehet a környezetre

Brian Patrick Tagalog kép az Unsplash-on

Az ásványi szén egy fosszilis üzemanyag, amelyet bányászat útján nyernek ki a földből. Eredete a több millió évvel ezelőtt vízréteg alatt felhalmozódott szerves anyagok (fák és növények maradványai) lebomlásából származik. Ennek a szerves anyagnak az agyag és homok lerakódásai által történő eltemetése a nyomás és a hőmérséklet növekedését okozza, ami hozzájárul a szénatomok koncentrációjához és az oxigén- és hidrogénatomok kiszorításához (szénsavasodás).

Az ásványi szenet a fűtőérték és a szennyeződések előfordulása szerint osztják fel, alacsony minőségűnek (lignit és szub bitumenes) és kiváló minőségűnek (bitumenes vagy szén és antracit). A brazíliai Geológiai Felmérés szerint az ásványi szenet minősége szerint fel lehet osztani, amely olyan tényezőktől függ, mint az azt alkotó szerves anyagok jellege, az éghajlat és a terület geológiai alakulása.

Tőzeg

A tőzeg kitermelése a terület elvezetése előtt történik, ami csökkenti annak nedvességtartalmát. Gyakran a szabadban rakódik le, hogy több nedvességet veszítsen.

Felhasználás: tömbökre vágják és üzemanyagként használják kemencékben, hőelektromos fűtőgáz, viaszok, paraffin, ammónia és kátrány előállításához (olyan termék, amelyből olajok és egyéb vegyipar által nagyon hasznos anyagok származnak)

Barnaszén

Kétféle módon fordulhat elő, mint egy barna vagy fekete anyag, és különböző neveket kapnak.

Felhasználás: kátrány, viaszok, fenolok és paraffinok kinyerésére szolgáló benzin. Az égés során keletkező hamu pozzolán cementként és kerámiaként használható.

Szén

A szenet két fő típusra lehet felosztani: energetikai szénre és kohászati szénre. Az első, más néven gőzszén, a legszegényebbnek számít, és közvetlenül kemencékben használják, főként a hőelemekben. A kohászati szenet vagy kokszszenet nemesnek tekintik. A koksz porózus, könnyű és fém fényű anyag, amelyet a kohászatban (kohókban) üzemanyagként használnak. A szenet a kátrány előállításában is használják.

Antracit

Lassú égésű, háztartási fűtésre szolgál. Vízkezelési folyamatokban is használják.

Ásványi szén összetétele és felhasználása

Bármelyik fázisában a szén szerves és ásványi részből áll. A szerves szén és hidrogén, valamint kis mennyiségű oxigén, kén és nitrogén képződik. Az ásvány szilikátokból áll, amelyek a hamut alkotják.

Mivel több típusra oszlik, a szén felhasználása sokféle. Az ásványi szén fő felhasználása energiaforrás. A Nemzetközi Energiaügynökség (IEA) szerint az ásványi szén felelős a világ villamosenergia-termelésének 40% -áért. Az ásványi szenet a kohászati szektorban is használják.

A természetben megtalálható szén egy másik típusa a zöldség, amely a tűzifa szénsavasodásából keletkezik. A faszenet gyakran használják az ipari folyamatokban, de ez nem jelentős forrás a villamos energia előállításához.

Ösztönzők a szénből történő villamosenergia-termelésre

Bár nem megújuló, erőteljes ösztönzők vannak az ásványi szénből történő villamosenergia-termelésre. Az ásványi szénből történő energiatermelés mellett szól a két fő érv: a készletek bősége, amely garantálja az ellátás biztonságát és az érc alacsony költségeit (más fosszilis tüzelőanyagokhoz képest) és a termelési folyamatot.

A Nemzeti Elektromos Energia Ügynökség (Aneel) adatai szerint az ásványi szén világkészlete összesen 847,5 milliárd tonna. Ez az összeg elegendő lenne a jelenlegi széntermelés hozzávetőlegesen 130 évig történő ellátásához. További ösztönző, hogy az olajtól és a földgáztól eltérően az ásványi szénkészletek jelentős mennyiségben találhatók 75 országban - bár a teljes mennyiség körülbelül 60% -a az Egyesült Államokban (28,6%), Oroszországban (18, 5%) és Kína (13,5%). Brazília a 10. pozícióban jelenik meg.

A világ legnagyobb széntermelői Kína és az Egyesült Államok a Világszénszövetség adatai szerint , őket India, Indonézia és Ausztrália követi. Ezen túlmenően az energiamátrix nagy része - mind Kínában, mind az Egyesült Államokban - az ásványi szénből történő villamos energia előállításán alapul, amely más országok, például Németország, Lengyelország, Ausztrália energiamátrixában is reprezentatív és Dél-Afrika.

A gazdasági előnyök ellenére azonban a szénből történő villamosenergia-termelés társadalmi-környezeti szempontból az egyik legagresszívebb energiatermelési forma. Negatív externáliák vannak jelen a termelési folyamat során, az ásványi szén kitermelésétől kezdve.

Szénbányászat

A szén kitermelése vagy bányászata történhet a föld alatt vagy a szabadban. Ez attól függően változik, hogy milyen mélységben található a szén.

Amikor az ércet borító réteg keskeny, vagy a talaj nem megfelelő (homok vagy kavics), a feltárást általában a szabadban kell elvégezni. Ha az ásvány mély rétegekben van, alagutakat kell építeni.

Aneel szerint Brazíliában a nyílt gödörbányászat az érckitermelés túlsúlya, és a föld alatti bányászatnál is eredményesebb. Ami nem felel meg annak a nemzetközi valóságnak, amelyben a földalatti bányászat által történő kiaknázás érvényesül, ami a világ szénkitermelésének 60% -ának felel meg.

A bányából való savelvezetés és a zagy keletkezése negatív környezeti hatásokat jelent mindkét kitermelési típusban.

Savbánya-elvezetés (DAM)

A bánya savas vízelvezetését szivattyúkkal hajtják végre, amelyek kénes vizet engednek a külső környezetbe, ásványtani (új vegyületek képződése), kémiai (pH-csökkenés) és fizikai (alacsony vízvisszatartás és talaj) változásokat eredményeznek a talajban. permeabilitás), amelyek a terep geológiájától függően változnak.

A bányából származó savelvezetést általában a bányászati folyamatok egyik legjelentősebb hatásának tartják - áll a Tudományos és Technológiai Minisztérium jelentésében.

A talaj ezen változásainak következtében a talajvíz minősége is romlik. Csökkenhet a víz pH-értéke, ami hozzájárul a fémek szolubilizációjához és a talajvíz szennyeződéséhez, amely lenyelés esetén befolyásolhatja az emberi egészséget.

A bányászat által okozott kémiai és fizikai talajproblémák enyhítése az első lépés az érintett területek helyreállításában.

A nyílt aknabányászat hatása

A nagy mennyiségű sziklás talaj feltárása látható környezeti hatással jár a növényzetre és az állatvilágra, ami felelős a nagy területek leromlásáért és a vizuális szennyezésért, nem beszélve az eróziós folyamatok intenzívebbé válásáról. Ezenkívül a gépek és berendezések használata zajszennyezést (zajt) is generál.

A földalatti bányászat hatásai

Ami a munkavállalók egészségét illeti, a fő probléma a szénmunkások pneumokoniozisa (PTC). A pneumokoniózisok olyan betegségek, amelyeket a részecskék belélegzése okoz az immunrendszer clearance-e felett. Ez az ásványi szénpor belélegzésének krónikus expozíciója, amelyet a por felhalmozódása követ a tüdőben és a tüdőszövet megváltozása.

A PTC gyulladásos folyamatot indít el, és masszív progresszív fibrózisos FMP alakulhat ki, a „fekete tüdő” néven ismert betegség.

Az Egészségügyi Minisztérium jelentése szerint a szénbányászok között több mint 2000 pneumoconiosis-eset diagnosztizálható.

A földalatti bányászattal kapcsolatos egyéb hatások a vízszint leereszkedése, amely hozzájárulhat a források kihalásához, a felszíni hidrológiai hálózatra gyakorolt hatáshoz és a robbanások okozta rezgésekhez.

Szénfeldolgozás

A Brazil Ásványszén Szövetség szerint a haszonszerzés azon folyamatok összessége, amelyeknek a közvetlenül a bányából nyert bányászati (ROM) nyersszenet a szerves anyagok eltávolítására és szennyeződéseket, amelyek célja minőségük biztosítása. A szén kezelése az eredeti tulajdonságaitól és a tervezett felhasználástól függ.

Az Aneel-jelentés szerint a feldolgozás során szilárd hulladék keletkezik, amelyet rendszerint a bányászat közelében helyeznek el, és közvetlenül vízfolyásokba vagy zagytározókba dobnak, kiterjedt területeket hozva létre folyékony anyaggal. A zagyban jelenlévő mérgező anyagokat esővízben hígítják (kimosódás), amelyek folyadék formájában lassan behatolnak a talajba (szivárgás), szennyezve a talajvizet.

Ezek a zagyok általában nagy koncentrációban tartalmaznak piritot (vas-szulfid - FeS2) vagy más szulfid anyagokat, amelyek hozzájárulnak a kénsav képződéséhez és a „savakna-elvezetés” folyamatának fokozásához.

Szállítás

Aneel szerint a szállítás a legdrágább tevékenység az ásványi szén előállítási folyamatában. Ezért általában a szállított szén csak alacsony szennyezőanyag-tartalommal és magasabb gazdasági értékkel bír.

Amikor az ásványi szén tervezett felhasználása villamosenergia-termelés, a hőtermelő erőművet a bányaterület közelében építik meg, ahogyan az az országban működő öt széntüzelésű hőerőmű esetében történik.

Gazdasági szempontból előnyösebb, ha a már megtermelt villamos energia elosztása érdekében távvezetékbe fektetünk, mint a szén nagy távolságokra történő szállításába.

Rövid távolságok esetén a leghatékonyabb módszer a szállítószalag használata. Csővezetékeket is használnak, amelyeken keresztül a vízzel keverve a szén iszap formájában szállul.

Áramtermelés szénen keresztül

A talajból való kivonás után az ásványi szenet felaprózzák és silókban tárolják. Ezután egy hőerőműbe szállítják.

Furnas szerint a termoelektromos üzemet olyan munkák és berendezések összességeként definiálják, amelyek feladata az elektromos energia előállítása egy folyamat által, amelyet hagyományosan három szakaszra osztanak.

Az első lépés a fosszilis tüzelőanyagok elégetése, hogy a kazánban lévő víz gőzzé alakuljon. Az ásványi szén esetében az égési folyamat előtt porrá alakul. Ez garantálja az égetési folyamat legnagyobb hőhasznosítását.

A második szakasz a nagy nyomáson keletkező gőz felhasználása a turbina megfordításához és elektromos generátor beindításához. A gőz áthaladása a turbinán a turbina és a generátor mozgását is okozza, amely a turbinához kapcsolódik, és a mechanikai energiát elektromos energiává alakítja.

A ciklus lezárul a harmadik és egy utolsó szakaszban, amelyben a gőzt kondenzálják és önálló hűtőkörbe viszik, visszatérve folyékony állapotba, mint a kazánvíz.

A keletkezett energiát vezetőkábeleken keresztül szállítják a generátorból a transzformátorba. A transzformátor pedig távvezetéken keresztül elosztja az elektromos energiát a fogyasztási központoknak.

Kibocsátás

A szén elégetésekor a benne lévő elemek elpárolognak (elpárolognak), és a porszemcsék (pernye) formájában felszabaduló szervetlen anyagok egy részével együtt a légkörbe kerülnek.

itt

Az ásványi szén nagy szén-koncentrációjú anyag. Ily módon a szén elégetésekor nagy koncentrációban bocsát ki szén-monoxidot.

A szén-monoxid mérgező gáz, amely rendkívül káros az emberi egészségre, és akut mérgezés esetén halálhoz vezethet. A São Paulo Állami Környezetvédelmi Vállalat (Cetesb) szerint a szén-monoxid-mérgezés fő útja a légúti. Belélegzése után a gáz gyorsan felszívódik a tüdőben és kötődik a hemoglobinhoz, megakadályozva a hatékony oxigénszállítást. Ezért a szén-monoxid tartós kitettsége összefügg az infarktus előfordulásának növekedésével az idősek körében.

Ezenkívül a légkörbe kerülve a szén-monoxid szén-dioxiddá oxidálható.

Szén-dioxid

A szén-dioxid közvetlenül a szén és más fosszilis tüzelőanyagok elégetésével bocsátható ki, vagy képződhet a légkörben kémiai reakciókból, például szén-monoxid oxidációs reakciójából.

A szén-dioxidot az üvegházhatás intenzívebbé válásának egyik fő gázának tekintik, amely a fokozott globális felmelegedéssel jár. És ez is a szén elégetésével kibocsátott gázok egyik fő típusa.

Fontos hangsúlyozni, hogy az égés a széntermelési lánc azon fázisa, amelyben a legnagyobb a szén-dioxid-kibocsátás, de a tárolási és a farokfázis is hozzájárul a teljes kibocsátáshoz. A Tudományos és Technológiai Minisztérium jelentése szerint azonban az érc tárolási idejének hiánya minden esetben korlátozó tényező a teljes kibocsátás kiszámításához.

Kén

A Brazil Brazil Energiatervező Társaság jelentése szerint a széntüzelésű erőművek összes kibocsátása a legnagyobb aggodalmat a kénkibocsátás okozza. Égéskor a kén egy sor gáznemű vegyületet képez, amelyek a légkörbe kerülnek, ha nincs berendezés a befogására. Ezek közül kiemelkedik a kén-dioxid (SO2).

A kén-dioxid (SO2) oxidálódik a légkörben, és kén-trioxidot (SO3) képez, amely viszont esővízhez (H2O) kötve kénsavat (H2SO4) képez, és savas esőt eredményez .

A savas eső közvetlen hatással van a növények és állatok, különösen a vízi élővilágra. A zöldségféléknél a pigmentáció és a képződés megváltozásához, valamint nekrózishoz vezet. Az állatoknál organizmusok, például halak és békák halálát okozza. A savas eső károsítja az anyagi javakat is, mivel elősegíti a maró folyamatokat.

A Környezetvédelmi Minisztérium szerint a kén-dioxid emberi egészségre gyakorolt hatása összefüggésbe hozható általában a légzési problémák és az asztma megnövekedett gyakoriságával, amit a kórházi felvételek növekedése jelez.

Metán

Az ásványi szén magas metán (CH4) tartalommal rendelkezik. Az ásványi szén elégetésével metán szabadul fel a légkörbe, amely összefüggésbe hozható vízgőzzel és szén-dioxiddal, és az egyik fő üvegházhatású gáznak számít.

A metán a szerves anyagok bomlási folyamatából keletkezik. Emiatt előfordulása a fosszilis üzemanyagokhoz kapcsolódik.

Fontos megjegyezni, hogy annak ellenére, hogy az ásványi szén égési folyamata jelentős mennyiségű metánt bocsát ki a légkörbe, az ásványi szén előállítási folyamatában a metán kibocsátás az érc kitermelése óta történik, különösen a földalatti bányákban és a bányászat utáni anyagok tárolásában, amint az a Tudományos és Technológiai Minisztérium jelentésében látható

Nitrogén-oxidok (NOx)

Az ásványi szén magas nitrogén-koncentrációval is rendelkezik. Ezért a szén elégetése nitrogén-oxidokat bocsát ki a légkörbe. Az égési gázok általában többnyire nitrogén-oxidból állnak. A légkörbe kerülve gyorsan nitrogén-dioxiddá oxidálódik.

A nitrogén-dioxid az esővízhez (H2O) kötve salétromsavat (HNO3) termel, amely a kénsavhoz (H2SO4) hasonlóan savas esőt is okoz.

Ezenkívül a magas NO2 koncentráció befolyásolja a troposzférikus ózon képződését és a fotokémiai szmog folyamatokat .

Részecskék (MP)

Cetesb szerint a részecske minden szilárd és folyékony anyag, amely kis mérete miatt szuszpendálva marad a légkörben. A légkörben részecskék is képződnek a fent említett kén-dioxidból (SO2) és nitrogén-oxidokból (NOx)

A részecskeméret közvetlenül összefügg azzal, hogy egészségügyi problémákat okozhat.

Higany

A már említett gázok mellett az ásványi szén jelentős mennyiségű higanyt is tartalmaz, amely az érc elégetése révén elpárolog a légkörbe.

Az EPA - Környezetvédelmi Ügynökség szerint a szénerőművek jelentik a legnagyobb antropogén forrást a higanykibocsátásban.

A légkörben található illékony higany beépül az eső körforgásába, eljut a víztestekhez, és környezeti szennyeződéshez és a vízi élővilág károsodásához vezet. A higanyszennyezés szintén közegészségügyi kérdés, mivel a higany által szennyezett vízi szervezetek fogyasztása akut mérgezéshez vezethet, és egyes esetekben halálhoz is vezethet.