lovesouthernsocial.com

Виробництво електроенергії з вугілля може бути шкідливим для навколишнього середовища

Зображення Брайана Патріка Tagalog на Unsplash

Вугілля - це викопне паливо, що видобувається з землі шляхом видобутку. Його походження походить від розкладання органічної речовини (залишок дерев і рослин), яка накопичилася під шаром води мільйони років тому. Захоронення цієї органічної речовини глинистими і піщаними відкладеннями викликає підвищення тиску і температури, що сприяє концентрації атомів вуглецю і вигнанню атомів кисню і водню (карбонізації).

Вугілля підрозділяється за теплотворною здатністю та вмістом домішок, розглядаючись як низькоякісний (лігніт і суббітуміноз) і високоякісний (бітуміноз або вугілля та антрацит). За даними Геологічної служби Бразилії, вугілля можна розділити за його якістю, яка залежить від таких факторів, як природа органічної речовини, яка його утворила, клімат і геологічна еволюція місцевості.

Торф

Видобуток торфу відбувається перед осушенням площі, що зменшує її вологість. Його часто відкладають на відкритому місці, щоб втратити більше вологи.

Використовує: його розрізають на блоки і використовують як паливо в печах, термоелектростанціях, отримують паливний газ, віск, парафін, аміак і дьоготь (продукт, з якого отримують масла та інші речовини, що дуже використовуються в хімічній промисловості).

бурого вугілля

Він може зустрічатися в двох формах, як коричневий або чорний матеріал, і має різні назви.

Використовує: газогени для отримання смол, восків, фенолів і парафінів. Зола від згоряння може використовуватися як пуццолановий цемент, так і кераміка.

Вугілля

Кам’яне вугілля можна розділити на два основних види: енергетичне та металургійне. Перший, також званий енергетичним вугіллям, вважається найбіднішим і використовується безпосередньо в печах, в основному на теплоелектростанціях. Металургійне вугілля, або коксівне вугілля, вважається благородним. Кокс — пористий матеріал, легкий і з металевим блиском, використовується як паливо в металургії (доменних печах). Вугілля також використовується у виробництві дьогтю.

антрацит

Має повільне горіння і підходить для опалення будинку. Він також використовується в процесах очищення води.

Склад і застосування вугілля

У будь-якій своїй фазі вугілля складається з органічної та мінеральної частин. Органіка утворена вуглецем і воднем і невеликими частками кисню, сірки та азоту. Мінерал складається з силікатів, які входять до складу золи.

Оскільки вугілля підрозділяється на кілька типів, використання вугілля багато. Основне використання вугілля як джерело енергії. Відповідно до Міжнародне енергетичне агентство (МЕА), вугілля відповідає за 40% світового виробництва електроенергії. Вугілля також використовується в металургійній галузі.

Ще один вид деревного вугілля, що зустрічається в природі, — рослинне, яке утворюється в результаті карбонізації дров. Деревне вугілля часто використовується в промислових процесах, але воно не є важливим джерелом для виробництва електричної енергії.

Стимулювання виробництва електроенергії з вугілля

Незважаючи на те, що джерела енергії не поновлюються, існують сильні стимули для виробництва електроенергії з вугілля. Два основних аргументи на користь виробництва енергії з вугілля — це велика кількість запасів, які гарантують безпеку поставок і низьку вартість руди (порівняно з іншими викопними видами палива) і процесу виробництва.

За даними Національного агентства електроенергетики (Aneel), світові запаси вугілля становлять 847,5 млрд тонн. Цієї кількості було б достатньо для забезпечення поточного видобутку вугілля приблизно на 130 років. Іншим стимулом є те, що, на відміну від нафти та природного газу, запаси вугілля у значній кількості знаходяться в 75 країнах - хоча приблизно 60% загального обсягу зосереджено в США (28,6%), Росії (18,5%) і Китаї. (13,5%). Бразилія займає 10-е місце.

Згідно з даними, найбільшими виробниками вугілля у світі є Китай та США Всесвітня вугільна асоціація, далі йдуть Індія, Індонезія та Австралія відповідно. Крім того, більшість енергетичної матриці, як у Китаї, так і в США, базується на виробництві електроенергії з вугілля, яке також є репрезентативним в енергетичній матриці інших країн, таких як Німеччина, Польща, Австралія та Південна Африка. .

Однак, незважаючи на економічні переваги, виробництво електроенергії з мінерального вугілля є однією з найбільш агресивних форм виробництва енергії з соціально-екологічної точки зору. Негативні зовнішні ефекти присутні протягом усього виробничого процесу, починаючи з видобутку вугілля.

видобуток вугілля

Видобуток або видобуток вугілля може бути підземним або відкритим способом. Це буде змінюватися в залежності від того, наскільки глибоко знаходиться вугілля.

Коли шар, що покриває руду, вузький, або ґрунт непридатний (пісок чи гравій), розвідку, як правило, проводять відкрито. Якщо мінерал знаходиться в глибоких шарах, необхідно будувати тунелі.

За словами Анеля, відкритий видобуток руди є переважною формою видобутку руди в Бразилії, а також більш продуктивним, ніж підземний. Це не відповідає міжнародній реальності, в якій переважає розвідка підземним видобутком, що еквівалентно 60% світового видобутку вугілля.

Кислотний дренаж шахт і видобуток хвостів є негативним впливом на навколишнє середовище, спільним для обох видів видобутку.

Кислотний дренаж шахт (DAM)

Кислотний дренаж шахти здійснюється за допомогою насосів, які викидають сірчисту воду в зовнішнє середовище, викликаючи зміни в ґрунті мінералогічного порядку (утворення нових сполук), хімічного (зниження рН) і фізичного (низька водоутримуюча здатність і проникність). ), які змінюються залежно від геології місцевості.

Згідно звіту Міністерства науки і технологій, кислотний дренаж шахт вважається одним із найбільш значущих впливів гірничих процесів загалом.

Внаслідок цих змін у ґрунті погіршується і якість підземних вод. Може відбутися зниження значення pH води, що сприяє розчиненню металів і забрудненню підземних вод, що в разі потрапляння всередину може вплинути на здоров’я людини.

Пом'якшення хімічних і фізичних проблем ґрунту, спричинених видобутком корисних копалин, є першим кроком у відновленні постраждалих територій.

Вплив відкритих розробок

Розкопки великих обсягів кам’янистого ґрунту спричиняють видимі екологічні впливи на рослинність та фауну, викликаючи деградацію великих територій та візуальне забруднення, не кажучи вже про інтенсифікацію ерозійних процесів. Крім того, використання машин та обладнання також породжує шумове забруднення (шум).

Вплив підземних гірничих робіт

Що стосується здоров’я працівників, то головною проблемою є пневмоконіоз вугільних працівників (ПВВ). Пневмоконіози - це захворювання, викликані вдиханням твердих частинок, які перевищують здатність імунної системи. Це хронічний вплив вдихання вугільного пилу з подальшим накопиченням пилу в легенях і зміною легеневої тканини.

PTC запускає запальний процес, який може розвинути масивний прогресуючий фіброз FMP, захворювання, відоме як «чорні легені».

За даними МОЗ, серед шахтарів діагностовано понад 2 тисячі випадків пневмоконіозу.

Іншими впливами, пов’язаними з підземним видобутком корисних копалин, є зниження рівня грунтових вод, що може сприяти вимиранню джерел, вплив на поверхневу гідрологічну мережу та вібрації, викликані вибухами.

Обробка деревного вугілля

За даними Бразильської асоціації мінерального вугілля, збагачення - це сукупність процесів, за допомогою яких необроблене вугілля (run-of-mine - ROM), отримане безпосередньо з шахти, піддається видаленню органічної речовини та домішок з метою забезпечити їх якість. Обробка вугілля залежить від його початкових властивостей і цільового використання.

Згідно зі звітом Aneel, при переробці утворюються тверді хвости, які зазвичай відкладаються в районі поблизу видобутку та викидаються безпосередньо у водотоки або хвостосховища, створюючи великі площі, покриті рідким матеріалом. Отруйні речовини, що знаходяться в хвостах, розбавляються в дощовій воді (вилуговування), яка у вигляді рідини повільно проникає в ґрунт (перколяція), забруднюючи ґрунтові води.

Ці хвости зазвичай містять великі концентрації колчедану (сульфіду заліза - FeS2) або інших сульфідних матеріалів, які сприяють утворенню сірчаної кислоти та інтенсифікації процесу «осушення кислотних шахт».

Транспорт

За словами Анеля, транспорт є найдорожчим видом діяльності в процесі видобутку вугілля. З цієї причини, як правило, транспортується лише вугілля з низьким вмістом домішок і більшою доданою економічною вартістю.

Коли цільове використання вугілля є виробництвом електроенергії, ТЕС будується поблизу району видобутку, як це відбувається на п’яти вугільних ТЕС, що працюють у країні.

З економічної точки зору, вигідніше інвестувати в лінії електропередачі для розподілу вже виробленої електроенергії, ніж у транспортування вугілля на великі відстані.

Для коротких відстаней найефективнішим методом є транспортування стрічковим конвеєром. Застосовуються також трубопроводи, по яких вугілля, змішане з водою, транспортується у вигляді суспензії.

Виробництво електроенергії з вугілля

Після вилучення з землі вугілля подрібнюється і зберігається в силосах. Потім його транспортують на теплоелектростанцію.

За Фурнасом, термоелектростанція визначається як сукупність робіт і обладнання з функцією вироблення електроенергії за допомогою процесу, який умовно поділяється на три етапи.

Перший крок полягає у спалюванні викопного палива для перетворення котельні води в пару. У разі вугілля перед процесом спалювання воно перетворюється на порошок. Це гарантує максимальне використання тепла в процесі горіння.

Другим кроком є ​​використання пари, що виробляється під високим тиском, для обертання турбіни та приводу електрогенератора. Проходження пари через турбіну викликає рух турбіни, а також генератора, який з’єднаний з турбіною, перетворюючи механічну енергію в електричну.

Цикл замикається на третьому і останньому етапі, на якому пара конденсується і передається в незалежний холодильний контур, повертаючись у рідкий стан, як котлова вода.

Вироблена енергія транспортується від генератора до трансформатора за допомогою провідників. Трансформатор, у свою чергу, розподіляє електроенергію до центрів споживання по лініях електропередачі.

Викиди

При спалюванні вугілля елементи, що містяться в ньому, випаровуються (випаровуються) і викидаються в атмосферу разом з частиною неорганічної речовини, яка виділяється у вигляді частинок пилу (летючої золи).

тут

Вугілля - матеріал з високою концентрацією вуглецю. Таким чином, при спалюванні вугілля виділяє великі концентрації чадного газу.

Окис вуглецю є токсичним газом, який надзвичайно шкідливий для здоров’я людини і може у випадках гострого отруєння призвести до смерті. За даними екологічної компанії штату Сан-Паулу (Сетесб), основним шляхом отруєння чадним газом є респіраторний. Після вдихання газ швидко поглинається легенями і зв’язується з гемоглобіном, перешкоджаючи ефективному транспортуванню кисню. Таким чином, тривалий вплив чадного газу пов’язують зі збільшенням частоти серцевих нападів серед людей похилого віку.

Крім того, потрапивши в атмосферу, окис вуглецю може окислюватися до вуглекислого газу.

Вуглекислий газ

Вуглекислий газ може виділятися безпосередньо при згорянні вугілля та іншого викопного палива, або він може утворюватися в атмосфері в результаті хімічних реакцій, наприклад, в результаті реакції окислення окису вуглецю.

Вуглекислий газ вважається одним з основних газів у процесі посилення парникового ефекту, пов'язаного із збільшенням глобального потепління. А ще це один з основних видів газів, що виділяються при спалюванні вугілля.

Важливо зазначити, що спалювання є фазою ланцюга видобутку вугілля, на якій відбувається найбільший викид вуглекислого газу, але етапи зберігання та зберігання хвостів також вносять свій внесок у загальні викиди. Однак, згідно зі звітом Міністерства науки і технологій, відсутність знань про час зберігання руди в кожному окремому випадку є обмежуючим фактором для розрахунку загальних викидів.

Сірка

Згідно зі звітом Бразильського товариства енергетичного планування, з усіх викидів від вугільних термоелектростанцій найбільше занепокоєння викликають викиди сірки. При горінні сірка утворює ряд газоподібних сполук, які викидаються в атмосферу, якщо немає обладнання для її уловлювання. З них перш за все виділяється діоксид сірки (SO2).

Діоксид сірки (SO2) піддається окисленню в атмосфері і утворює триоксид сірки (SO3), який, у свою чергу, зв’язуючись з дощовою водою (H2O), утворює сірчану кислоту (H2SO4), викликаючи кислотні дощі.

Кислотні дощі мають безпосередній вплив на життя рослин і тварин, особливо водних. В овочах це призводить до зміни пігментації та утворення та некрозу. У тварин це викликає загибель таких організмів, як риби та жаби. Кислотні дощі також завдають шкоди матеріальним благам, оскільки сприяють корозійним процесам.

За даними Мінприроди, вплив двоокису сірки на здоров’я людини може бути пов’язаний із збільшенням захворюваності на респіраторні проблеми загалом та астму, про що свідчить збільшення кількості госпіталізацій.

метану

Вугілля має високий вміст метану (CH4). При спалюванні вугілля в атмосферу виділяється метан, який може бути пов’язаний з водяною парою та вуглекислим газом і вважається одним з основних парникових газів.

Метан утворюється в результаті процесу розкладання органічної речовини. З цієї причини його виникнення пов’язують з викопним паливом.

Важливо зазначити, що, незважаючи на те, що процес спалювання вугілля виділяє значну кількість метану в атмосферу, викиди метану в процесі виробництва вугілля відбуваються при видобутку руди, особливо в підземних шахтах і в сховищах після видобутку, як можна побачити у звіті Міністерства науки і технологій

Оксиди азоту (NOx)

Вугілля також має високу концентрацію азоту. Тому при спалюванні вугілля в атмосферу виділяється оксид азоту. Гази згоряння зазвичай складаються здебільшого з оксиду азоту.Потрапляючи в атмосферу, він швидко окислюється до діоксиду азоту.

Діоксид азоту, зв’язуючись з дощовою водою (H2O), утворює азотну кислоту (HNO3), яка, як і сірчана кислота (H2SO4), також викликає кислотні дощі.

Крім того, високі концентрації NO2 впливають на утворення тропосферного озону та процеси його смог фотохімічні.

Частинки (PM)

Відповідно до Cetesb, твердий і рідкий матеріал, який залишається зваженим в атмосфері через свій малий розмір. Частинки також утворюються в атмосфері з вищезгаданого діоксиду сірки (SO2) та оксидів азоту (NOx)

Розмір частинок безпосередньо пов’язаний з можливістю викликати проблеми зі здоров’ям.

Меркурій

Крім уже згаданих газів, вугілля містить також значну кількість ртуті, яка при згорянні руди випаровується в атмосферу.

понеділок до EPA - Агентство з охорони навколишнього середовища вугільні електростанції є найбільшим антропогенним джерелом викидів ртуті.

Випарювана ртуть, що присутня в атмосфері, включається в цикл дощів, досягаючи водних об’єктів і призводячи до забруднення навколишнього середовища та шкоди для водних організмів. Зараження ртуттю також є проблемою громадського здоров’я, оскільки споживання водних організмів, забруднених ртуттю, може призвести до гострого отруєння, а в деяких випадках і до смерті.