Výroba elektřiny z uhlí může být škodlivá pro životní prostředí
Brian Patrick Tagalog obrázek na Unsplash
Nerostné uhlí je fosilní palivo extrahované ze Země těžbou. Jeho původ pochází z rozkladu organické hmoty (zbytky stromů a rostlin), které se nahromadily pod vodní vrstvou před miliony let. Pohřbívání této organické hmoty usazeninami jílu a písku způsobuje zvýšení tlaku a teploty, což přispívá ke koncentraci atomů uhlíku a vypuzování atomů kyslíku a vodíku (karbonizace).
Nerostné uhlí se dělí podle výhřevnosti a výskytu nečistot, přičemž se uvažuje o nízké kvalitě (lignit a pod bitumen) a vysoké kvalitě (bitumen nebo uhlí a antracit). Podle geologického průzkumu v Brazílii lze minerální uhlí rozdělit podle jeho kvality, která závisí na faktorech, jako je povaha organické hmoty, která ho formovala, podnebí a geologický vývoj oblasti.
Rašelina
Extrakce rašeliny probíhá před odtokem oblasti, což snižuje její vlhkost. Často se ukládá na otevřeném prostranství, aby ztratil více vlhkosti.
Použití: rozřezává se na bloky a používá se jako palivo v pecích, termoelektrické, k získávání topného plynu, vosků, parafínu, amoniaku a dehtu (produkt, z něhož se získávají oleje a další látky, které jsou v chemickém průmyslu velmi užitečné)
Hnědé uhlí
Může nastat dvěma způsoby, například hnědým nebo černým materiálem, a dostává různá jména.
Použití: benzogeny získávající dehet, vosky, fenoly a parafiny. Popel ze spalování lze použít jako puzolánový cement a keramiku.
Uhlí
Uhlí lze rozdělit na dva hlavní typy: energetické uhlí a metalurgické uhlí. První, také nazývaný energetické uhlí, je považován za nejchudší a používá se přímo v pecích, zejména v termoelektrických zařízeních. Hutní uhlí nebo koksovatelné uhlí je považováno za ušlechtilé. Koks je porézní materiál, lehký a s kovovým leskem, používaný jako palivo v metalurgii (vysoké pece). Uhlí se také používá při výrobě dehtu.
Antracit
Má pomalé spalování, což je indikováno pro vytápění domácností. Používá se také při procesech úpravy vody.
Složení a aplikace minerálního uhlí
V kterékoli z jeho fází se uhlí skládá z organické a minerální části. Organický je tvořen uhlíkem a vodíkem a malým podílem kyslíku, síry a dusíku. Minerál se skládá z silikátů, které tvoří popel.
Protože se dělí na několik typů, využití uhlí je mnoho. Hlavní využití minerálního uhlí je jako zdroj energie. Podle Mezinárodní energetické agentury (IEA) je minerální uhlí zodpovědné za 40% světové produkce elektřiny. Nerostné uhlí se také používá v metalurgickém sektoru.
Dalším druhem dřevěného uhlí v přírodě je zelenina, která vzniká karbonizací palivového dřeva. Dřevěné uhlí se často používá v průmyslových procesech, ale není významným zdrojem pro výrobu elektřiny.
Pobídky pro výrobu elektřiny z uhlí
Ačkoli nejsou obnovitelné, existují silné pobídky pro výrobu elektřiny z minerálního uhlí. Dva hlavní argumenty ve prospěch výroby energie z minerálního uhlí jsou množství zásob, které zaručuje bezpečnost dodávek a nízké náklady na rudu (ve srovnání s jinými fosilními palivy) a výrobní proces.
Podle údajů Národní agentury pro elektrickou energii (Aneel) činí světové zásoby nerostného uhlí 847,5 miliard tun. Toto množství by bylo dostatečné pro zásobování současné produkce uhlí po dobu přibližně 130 let. Další pobídkou je, že na rozdíl od ropy a zemního plynu se zásoby uhlí nacházejí ve významném množství v 75 zemích - ačkoli přibližně 60% celkového objemu je soustředěno ve Spojených státech (28,6%), Rusku (18, 5%) a Čína (13,5%). Brazílie se objevuje na 10. pozici.
Největšími producenty uhlí na světě jsou podle Světové asociace uhlí Čína a USA , následované Indií, Indonésií a Austrálií. Navíc většina energetické matice, jak v Číně, tak ve Spojených státech, je založena na výrobě elektrické energie z minerálního uhlí, což je také reprezentativní v energetické matici jiných zemí, jako je Německo, Polsko, Austrálie a Jižní Afrika.
I přes ekonomické výhody je však výroba elektrické energie z uhlí jednou z nejagresivnějších forem výroby energie ze sociálně-environmentálního hlediska. Během procesu výroby, od těžby nerostného uhlí, se vyskytují negativní externality.
Těžba uhlí
Těžba nebo těžba uhlí může probíhat v podzemí nebo pod širým nebem. To se bude lišit podle hloubky, ve které se uhlí nachází.
Když je vrstva, která pokrývá rudu, úzká nebo není vhodná půda (písek nebo štěrk), průzkum se obvykle děje pod širým nebem. Pokud je minerál v hlubokých vrstvách, je nutné stavět tunely.
Podle Aneela je povrchová těžba v Brazílii převládající formou těžby rud a také produktivnější než těžba v podzemí. Co neodpovídá mezinárodní realitě, ve které převažuje těžba v podzemí, což odpovídá 60% světové těžby uhlí.
Kyselý odtok z dolu a produkce hlušiny jsou negativní dopady na životní prostředí společné pro oba typy těžby.
Odvodnění kyselých dolů (DAM)
Kyselý odtok dolu se provádí pomocí čerpadel, která uvolňují sirnou vodu do vnějšího prostředí a vytvářejí v půdě mineralogické (tvorba nových sloučenin), chemické (snížení pH) a fyzikální (nízká retence vody a půda) změny propustnost), které se liší podle geologie terénu.
Kyselinové odtoky z dolu jsou považovány za jeden z nejvýznamnějších dopadů těžebních procesů obecně, uvádí zpráva ministerstva vědy a technologie.
V důsledku těchto změn v půdě je také ohrožena kvalita podzemní vody. Může dojít ke snížení hodnoty pH vody, což přispívá k solubilizaci kovů a ke kontaminaci podzemních vod, což může v případě požití ovlivnit lidské zdraví.
Zmírnění chemických a fyzikálních problémů s půdou způsobených těžbou je prvním krokem při obnově zasažených oblastí.
Dopady povrchové těžby
Výkopy velkých objemů kamenité půdy vytvářejí viditelné environmentální dopady na vegetaci a faunu, jsou odpovědné za degradaci velkých ploch a vizuální znečištění, nemluvě o intenzifikaci erozních procesů. Kromě toho používání strojů a zařízení také generuje hlukové znečištění (hluk).
Dopady podzemní těžby
Pokud jde o zdraví pracovníků, hlavním problémem je pneumokonióza uhelných pracovníků (PTC). Pneumokonióza jsou onemocnění způsobená vdechováním částic nad kapacitu clearence imunitního systému. Jedná se o chronickou expozici vdechování minerálního uhelného prachu, následovanou hromaděním prachu v plicích a změnou plicní tkáně.
PTC spouští zánětlivý proces a může se u něj vyvinout masivní progresivní fibróza FMP, onemocnění známé jako „černá plíce“.
Podle zprávy ministerstva zdravotnictví je u těžařů uhlí diagnostikováno více než 2 000 případů pneumokoniózy.
Mezi další dopady spojené s podzemní těžbou patří snížení hladiny podzemní vody, které může přispět k vyhynutí zdrojů, dopadu na povrchovou hydrologickou síť a vibrací způsobených výbuchy.
Zpracování uhlí
Podle brazilského sdružení minerálních uhlí je příjemcem soubor procesů, kterým je surové uhlí získané z těžby (ROM), získané přímo z dolu, podrobeno odstraňování organické hmoty a nečistoty s cílem zajistit jejich kvalitu. Úprava uhlí závisí na jeho původních vlastnostech a zamýšleném použití.
Podle Aneelovy zprávy zpracování generuje pevnou hlušinu, která se obvykle ukládá v oblasti blízko těžby a vrhá se přímo do vodních toků nebo do přehrad hlušiny, čímž vytváří rozsáhlé oblasti pokryté tekutým materiálem. Toxické látky přítomné v hlušině jsou zředěny dešťovou vodou (loužením), která ve formě kapaliny pomalu proniká do půdy (prosakování) a kontaminuje podzemní vodu.
Tato hlušina obvykle obsahuje velké koncentrace pyritu (sulfid železitý - FeS2) nebo jiných sulfidových materiálů, které přispívají k tvorbě kyseliny sírové ak intenzifikaci procesu „kyselého odtoku dolu“.
Doprava
Podle Aneela je doprava nejnákladnější činností v procesu výroby minerálního uhlí. Z tohoto důvodu se obvykle přepravuje pouze uhlí, které má nízký obsah nečistot a vyšší ekonomickou hodnotu.
Pokud je zamýšleným využitím minerálního uhlí výroba elektřiny, je v blízkosti těžební oblasti postavena termoelektrická elektrárna, jako je tomu v případě pěti uhelných termoelektrických elektráren působících v zemi.
Z ekonomického hlediska je výhodnější investovat do přenosových vedení k distribuci již vyrobené elektrické energie, než do přepravy uhlí na velké vzdálenosti.
Na krátké vzdálenosti je nejefektivnějším způsobem použití dopravníku. Používají se také potrubí, kterými se uhlí ve směsi s vodou dopravuje ve formě bahna.
Výroba energie z uhlí
Po těžbě z půdy je minerální uhlí rozdrobeno a uloženo v silech. Poté je transportován do tepelné elektrárny.
Podle Furnase je termoelektrická elektrárna definována jako soubor prací a zařízení s funkcí generování elektrické energie prostřednictvím procesu, který je konvenčně rozdělen do tří fází.
První krok spočívá ve spalování fosilního paliva za účelem přeměny vody v kotli na páru. V případě minerálního uhlí se před procesem spalování přeměňuje na prášek. To zaručuje největší tepelné využití procesu vypalování.
Druhým stupněm je použití páry vyrobené pod vysokým tlakem k otáčení turbíny a spuštění elektrického generátoru. Průchod páry turbínou způsobí pohyb turbíny a také generátoru, který je spojen s turbínou a přeměňuje mechanickou energii na energii elektrickou.
Cyklus je uzavřen ve třetí a poslední fázi, ve které se pára kondenzuje a přenáší do nezávislého chladicího okruhu a vrací se zpět do kapalného stavu, jako je voda v kotli.
Energie, která byla vytvořena, je přenášena z generátoru do transformátoru pomocí vodivých kabelů. Transformátor zase distribuuje elektrickou energii do středisek spotřeby prostřednictvím přenosových vedení.
Emise
Při spalování uhlí se prvky v něm obsažené odpařují (odpařují) a uvolňují do atmosféry spolu s částí anorganické hmoty, která se uvolňuje ve formě prachových částic (popílek).
tady
Nerostné uhlí je materiál s vysokou koncentrací uhlíku. Tímto způsobem při spalování uhlí emituje velké koncentrace oxidu uhelnatého.
Oxid uhelnatý je toxický plyn, který je extrémně škodlivý pro lidské zdraví a může v případě akutní intoxikace vést k smrti. Podle Státní společnosti pro životní prostředí v São Paulu (Cetesb) je hlavní cestou otravy oxidem uhelnatým dýchací systém. Po vdechnutí je plyn rychle absorbován plícemi a váže se na hemoglobin, což brání účinnému transportu kyslíku. Proto je dlouhodobá expozice oxidu uhelnatému spojena se zvýšeným výskytem infarktu u starších osob.
Kromě toho může být oxid uhelnatý jednou v atmosféře oxidován na oxid uhličitý.
Oxid uhličitý
Oxid uhličitý může být emitován přímo spalováním uhlí a jiných fosilních paliv, nebo může vznikat v atmosféře z chemických reakcí, například z oxidační reakce oxidu uhelnatého.
Oxid uhličitý je považován za jeden z hlavních plynů v procesu zesilování skleníkového efektu, který je spojen se zvýšeným globálním oteplováním. A je to také jeden z hlavních typů plynů emitovaných spalováním uhlí.
Je důležité zdůraznit, že spalování je fází řetězce těžby uhlí, ve kterém dochází k největším emisím oxidu uhličitého, ale k celkovým emisím přispívají také fáze skladování a využití. Podle zprávy ministerstva pro vědu a technologii je však nedostatek znalostí o době skladování rudy limitujícím faktorem pro výpočet celkových emisí.
Síra
Podle zprávy brazilské společnosti pro energetické plánování ze všech emisí z uhelných elektráren nejvíce znepokojuje emise síry. Při spalování tvoří síra řadu plynných sloučenin, které se uvolňují do atmosféry, pokud neexistuje zařízení pro její zachycení. Z nich vyniká oxid siřičitý (SO2).
Oxid siřičitý (SO2) podléhá oxidaci v atmosféře a vytváří oxid sírový (SO3), který zase, když je vázán na dešťovou vodu (H2O), bude vytvářet kyselinu sírovou (H2SO4), což způsobí kyselé deště .
Kyselý déšť má přímý dopad na život rostlin a živočichů, zejména vodních. U zeleniny vede ke změnám pigmentace a tvorby a k nekróze. U zvířat způsobuje smrt organismů, jako jsou ryby a žáby. Kyselý déšť také poškozuje hmotné zboží, protože podporuje korozivní procesy.
Podle ministerstva životního prostředí může mít dopad oxidu siřičitého na lidské zdraví souvislost se zvýšeným výskytem dýchacích potíží obecně a astmatu, což naznačuje nárůst hospitalizací.
Metan
Nerostné uhlí má vysoký obsah methanu (CH4). Při spalování minerálního uhlí se uvolňuje do atmosféry metan, který může být spojen s vodní párou a oxidem uhličitým a je považován za jeden z hlavních skleníkových plynů.
Metan vzniká při procesu rozkladu organické hmoty. Z tohoto důvodu je jeho výskyt spojen s fosilními palivy.
Je důležité si uvědomit, že i přes proces spalování minerálního uhlí uvolňujícího do ovzduší značné množství metanu dochází k emisím metanu v procesu výroby minerálního uhlí od těžby rudy, zejména v podzemních dolech a při skladování po těžbě materiálu, jak je vidět ve zprávě ministerstva vědy a technologie
Oxidy dusíku (NOx)
Nerostné uhlí má také vysokou koncentraci dusíku. Při spalování uhlí se tedy do ovzduší uvolňují oxidy dusíku. Spaliny jsou obvykle tvořeny převážně oxidem dusíku. Když vstoupí do atmosféry, rychle se oxiduje na oxid dusičitý.
Oxid dusičitý, když je vázán na dešťovou vodu (H2O), produkuje kyselinu dusičnou (HNO3), která podobně jako kyselina sírová (H2SO4) způsobuje kyselé deště.
Kromě toho vysoké koncentrace NO2 ovlivňují tvorbu troposférického ozonu a fotochemické smogové procesy .
Částice (MP)
Podle Cetesba je částicový materiál veškerý pevný a kapalný materiál, který zůstává suspendován v atmosféře kvůli své malé velikosti. Částice se také tvoří v atmosféře z výše uvedeného oxidu siřičitého (SO2) a oxidů dusíku (NOx)
Velikost částic přímo souvisí s potenciálem způsobit zdravotní problémy.
Rtuť
Kromě již zmíněných plynů obsahuje minerální uhlí také významné množství rtuti, která se spalováním rudy odpařuje do atmosféry.
Podle agentury EPA - Environmental Protection Agency jsou uhelné elektrárny největším antropogenním zdrojem emisí rtuti.
Těkavá rtuť přítomná v atmosféře je začleněna do dešťového cyklu a zasahuje vodní útvary a vede ke kontaminaci životního prostředí a poškození vodního života. Kontaminace rtutí je také otázkou veřejného zdraví, protože konzumace vodních organismů kontaminovaných rtutí může vést k akutní otravě a v některých případech k úmrtí.
