Elektri tootmine kivisöest võib olla keskkonnale kahjulik
Brian Patrick Tagalogi pilt Unsplashis
Mineraal kivisüsi on fossiilkütus, mis kaevandatakse maast kaevandamise teel. Selle päritolu pärineb miljoneid aastaid tagasi veekihi alla kogunenud orgaanilise aine (puude ja taimede jäänuste) lagunemisest. Selle orgaanilise aine matmine savi ja liiva sadestumise tõttu põhjustab rõhu ja temperatuuri tõusu, mis aitab kaasa süsinikuaatomite kontsentratsioonile ning hapniku ja vesiniku aatomite väljutamisele (karboniseerumine).
Mineraalsüsi jaguneb vastavalt kütteväärtusele ja lisandite esinemissagedusele, pidades seda madala kvaliteediga (pruunsüsi ja subbituumen) ning kvaliteetseks (bituumen või kivisüsi ja antratsiit). Brasiilia geoloogiateenistuse andmetel võib mineraalsüsi jagada selle kvaliteedi järgi, mis sõltub sellistest teguritest nagu selle moodustanud orgaanilise aine laad, kliima ja piirkonna geoloogiline areng.
Turvas
Turba kaevandamine toimub enne ala kuivendamist, mis vähendab selle niiskust. See ladestub sageli avamaale, et kaotada rohkem niiskust.
Kasutamine: see lõigatakse plokkideks ja kasutatakse kütteahjudes, termoelektrilised, et saada kütusegaasi, vahasid, parafiini, ammoniaaki ja tõrva (toode, millest saadakse õlisid ja muid keemiatööstuses väga kasutatavaid aineid)
Pruunsüsi
See võib esineda kahel viisil, nagu pruun või must materjal, ja sellele antakse erinevad nimed.
Kasutamine: tõrva, vahasid, fenoole ja parafiine tootvad gaasigeenid. Põlemisel tekkivat tuhka saab kasutada pomolaanse tsemendi ja keraamikana.
Süsi
Söe võib jagada kahte põhitüüpi: energiasüsi ja metallurgiline kivisüsi. Esimest, mida nimetatakse ka aurusöeks, peetakse kõige vaesemaks ja seda kasutatakse otse ahjudes, peamiselt soojuselektrijaamades. Metallurgiasütt või koksisütt peetakse üllaseks. Koks on poorne, kerge ja metallist läikega materjal, mida kasutatakse metallurgias (kõrgahjudes) kütusena. Tõrva tootmisel kasutatakse ka kivisütt.
Antratsiit
See põleb aeglaselt ja on ette nähtud kodukütteks. Seda kasutatakse ka veepuhastusprotsessides.
Mineraalsöe koostis ja kasutamine
Mis tahes faasis koosneb kivisüsi orgaanilisest ja mineraalsest osast. Orgaanilised moodustuvad süsinikust ja vesinikust ning väikestest hapniku-, väävli- ja lämmastikuosadest. Mineraal koosneb silikaatidest, millest koosneb tuhk.
Kuna see on jagatud mitmeks tüübiks, on söe kasutusala palju. Mineraalsöe peamine kasutusala on energiaallikas. Vastavalt Rahvusvahelise Energiaagentuuri (IEA) , kivisüsi vastutab 40% maailma elektritoodangust. Mineraalsütt kasutatakse ka metallurgiasektoris.
Teine looduses leiduv süsi tüüp on köögivili, mis tekib küttepuude karboniseerimisel. Süsi kasutatakse sageli tööstusprotsessides, kuid see ei ole märkimisväärne allikas elektri tootmiseks.
Stiimulid elektri tootmiseks kivisöest
Kuigi see ei ole taastuv, on mineraalsöest elektri tootmiseks tugevad stiimulid. Kaks peamist argumenti mineraalsöest energia tootmise kasuks on varude rohkus, mis tagab varustuskindluse ja maagi madala hinna (võrreldes teiste fossiilkütustega) ning tootmisprotsessi.
Riikliku elektrienergiaagentuuri (Aneel) andmetel on maailmas mineraalsöe varud kokku 847,5 miljardit tonni. Sellest kogusest piisaks praeguse söetoodangu tarnimiseks umbes 130 aastaks. Teiseks stiimuliks on see, et erinevalt naftast ja maagaasist leidub mineraalsöe varusid märkimisväärses koguses 75 riigis - ehkki ligikaudu 60% kogumahust on koondunud Ameerika Ühendriikidesse (28,6%), Venemaale (18, 5%) ja Hiina (13,5%). Brasiilia ilmub 10. positsioonil.
Maailma suurimad söetootjad on Maailma Söeliidu andmetel Hiina ja Ameerika Ühendriigid, neile järgnevad vastavalt India, Indoneesia ja Austraalia. Lisaks põhineb enamus energiamaatriksist nii Hiinas kui ka Ameerika Ühendriikides elektrienergia tootmisel mineraalsöest, mis on esinduslik ka teiste riikide, näiteks Saksamaa, Poola, Austraalia energiamaatriksis ja Lõuna-Aafrika Vabariik.
Vaatamata majanduslikele eelistele on elektrienergia tootmine kivisöest sotsiaal-keskkonna seisukohalt üks agressiivsemaid energiatootmise vorme. Negatiivsed välismõjud avalduvad kogu tootmisprotsessi vältel, alates mineraalsöe kaevandamisest.
Söekaevandamine
Söe kaevandamine või kaevandamine võib toimuda maa all või avamaal. See varieerub sõltuvalt söe leidmise sügavusest.
Kui maaki kattev kiht on kitsas või muld ei sobi (liiv või kruus), kiputakse uuringuid tegema avamaal. Kui mineraal on sügavates kihtides, on vaja ehitada tunneleid.
Aneeli sõnul on avamaakaevandamine Brasiilias domineeriv maagi kaevandamise vorm ning ühtlasi produktiivsem kui maa-alune kaevandamine. See ei vasta rahvusvahelisele tegelikkusele, kus valitseb maa-alune kaevandamine, mis võrdub 60% -ga kogu maailma söe kaevandamisest.
Kaevanduse happeline äravool ja jäätmete tootmine on mõlemale kaevandamisviisile ühine negatiivne keskkonnamõju.
Happekaevanduse kuivendamine (DAM)
Kaevanduse happeline drenaaž viiakse läbi pumpade abil, mis väljutavad väävelvett väliskeskkonda, tekitades mullas mineraloogilisi (uute ühendite moodustumine), keemilisi (pH vähenemine) ja füüsikalisi (vähene veepeetus ja pinnas) muutusi. läbilaskvus), mis varieeruvad vastavalt maastiku geoloogiale.
Teaduse ja tehnoloogia ministeeriumi aruande kohaselt peetakse kaevanduse happelist äravoolu kaevandamisprotsesside üheks kõige olulisemaks mõjuks üldiselt.
Nende pinnases toimunud muutuste tagajärjel kahjustatakse ka põhjavee kvaliteeti. Vee pH väärtus võib väheneda, mis aitab kaasa metallide lahustumisele ja põhjavee saastumisele, mis allaneelamise korral võib mõjutada inimeste tervist.
Kaevandamisest põhjustatud keemiliste ja füüsikaliste pinnaseprobleemide leevendamine on esimene samm mõjutatud alade taastamisel.
Avakaevanduse kaevandamise mõjud
Suure koguse kivise pinnase väljakaevamine tekitab taimestikule ja loomastikule nähtavaid keskkonnamõjusid, vastutades suurte alade ja visuaalse reostuse eest, rääkimata erosiooniprotsesside intensiivistumisest. Lisaks tekitab masinate ja seadmete kasutamine ka mürasaastet (müra).
Maa-aluse kaevandamise mõjud
Töötajate tervisega seoses on peamine probleem söetöötajate pneumokonioos (PTC). Pneumokonioos on haigused, mis on põhjustatud tahkete osakeste sissehingamisest üle immuunsüsteemi kliirensivõime. See on mineraalsöetolmu krooniline kokkupuude sissehingamisega, millele järgneb tolmu kogunemine kopsudesse ja kopsukoe muutused.
PTC käivitab põletikulise protsessi ja võib välja arendada massiivse progresseeruva fibroosi FMP, haiguse, mida nimetatakse mustaks kopsuks.
Tervishoiuministeeriumi aruande kohaselt on söekaevurite seas diagnoositud üle 2000 pneumokonioosi juhtumi.
Muude allmaakaevandamisega seotud mõjud on veetaseme langetamine, mis võib aidata kaasa allikate väljasuremisele, mõju pinna hüdroloogilisele võrgule ja plahvatuste põhjustatud vibratsioon.
Söe töötlemine
Brasiilia mineraalsöe assotsiatsiooni andmetel on saamine protsesside kogum, mille käigus kaevandusest saadud (mineraalsete) kivisöe, mis on saadud otse kaevandusest, orgaanilise aine eemaldamiseks ja lisandeid, mille eesmärk on tagada nende kvaliteet. Söe töötlemine sõltub selle algsetest omadustest ja kavandatud kasutamisest.
Aneeli aruande kohaselt tekitab töötlemine tahkeid jääkaineid, mis ladestuvad tavaliselt kaevanduse lähedal asuvale alale ja visatakse otse veekogudesse või jäätmepaisudesse, tekitades ulatuslikke alasid, mis on kaetud vedela materjaliga. Jäätmetes sisalduvad mürgised ained lahjendatakse vihmavees (leostumine), mis vedeliku kujul tungib aeglaselt pinnasesse (imbumine), saastades põhjavett.
Need jäätmed sisaldavad tavaliselt suurtes kogustes püriiti (raudsulfiid - FeS2) või muid sulfiidseid materjale, mis aitavad kaasa väävelhappe tekkimisele ja “happekaevanduse ärajuhtimise” protsessi intensiivistumisele.
Transport
Aneeli sõnul on transport mineraalsöe tootmise protsessis kõige kulukam tegevus. Sel põhjusel on transporditav kivisüsi tavaliselt ainult madal lisandite ja suurema majandusliku väärtusega.
Kui mineraalsöe kavandatud kasutus on elektrienergia tootmine, ehitatakse termoelektrijaam kaevandamisala lähedusse, nagu juhtub riigis tegutsevate viie kivisöega töötava termoelektrijaamaga.
Majanduslikust seisukohast on soodsam investeerida juba toodetud elektrienergia jaotamiseks ülekandeliinidesse kui söe transportimiseks pikkade vahemaade taha.
Lühikeste vahemaade jaoks on kõige tõhusam meetod konveieri kasutamine. Kasutatakse ka torujuhtmeid, mille kaudu transporditakse veega segatud kivisüsi mudana.
Elektri tootmine söe kaudu
Pärast mullast eraldamist killustatakse mineraal kivisüsi ja ladustatakse silodes. Seejärel transporditakse see soojuselektrijaama.
Furnase sõnul on termoelektrijaam määratletud kui tööde ja seadmete kogum, mille ülesandeks on elektrienergia genereerimine protsessi kaudu, mis jaguneb tavapäraselt kolmeks etapiks.
Esimene samm seisneb fossiilkütuse põletamises, et muuta katlas olev vesi auruks. Mineraalsöe korral muundatakse see enne põlemisprotsessi pulbriks. See tagab põletusprotsessi suurima termilise kasutamise.
Teine etapp on kõrge rõhu all toodetud auru kasutamine turbiini pööramiseks ja elektrigeneraatori käivitamiseks. Auru läbimine läbi turbiini põhjustab turbiini ja ka generaatori liikumist, mis on turbiiniga ühendatud, muutes mehaanilise energia elektrienergiaks.
Tsükkel on suletud kolmandas ja viimases etapis, kus aur kondenseeritakse ja viiakse sõltumatusse jahutusahelasse, naastes vedelasse olekusse nagu katla vesi.
Tekkinud energia transporditakse generaatorist juhtivate kaablite kaudu trafosse. Trafo omakorda jaotab elektrienergiat ülekandeliinide kaudu tarbimiskeskustesse.
Heide
Kivisöe põletamisel lenduvad selles aurustuvad elemendid (aurustuvad) ja eralduvad atmosfääri koos tolmuosakestena eralduva anorgaanilise ainega (lendtuhk).
siin
Mineraalsüsi on kõrge süsiniku kontsentratsiooniga materjal. Sel viisil eraldub söe põletamisel süsinikoksiidi suures kontsentratsioonis.
Süsinikmonooksiid on mürgine gaas, mis on äärmiselt kahjulik inimeste tervisele ja võib ägeda mürgistuse korral põhjustada surma. São Paulo osariigi keskkonnaettevõtte (Cetesb) andmetel on süsinikmonooksiidi mürgituse peamine tee hingamisteed. Pärast sissehingamist imendub gaas kopsudes kiiresti ja seondub hemoglobiiniga, takistades hapniku tõhusat transporti. Seetõttu on pikaajaline kokkupuude vingugaasiga seotud südameataki sagenemisega eakate seas.
Lisaks võib atmosfääri sattudes süsinikmonooksiidi oksüdeerida süsinikdioksiidiks.
Süsinikdioksiid
Süsinikdioksiidi võib eraldada otse söe ja muude fossiilkütuste põletamisel või see võib atmosfääris tekkida keemiliste reaktsioonide käigus, näiteks süsinikmonooksiidi oksüdatsioonireaktsioonil.
Süsinikdioksiidi peetakse kasvuhooneefekti intensiivistamise üheks peamiseks gaasiks, mida seostatakse suurenenud globaalse soojenemisega. Ja see on ka üks peamisi kivisöe põletamisel eralduvaid gaase.
Oluline on välja tuua, et põlemine on söetootmisahela etapp, kus süsinikdioksiidi heide on kõige suurem, kuid koguheitmetele aitavad kaasa ka jäätmete ladustamise ja ladustamise etapid. Teadus- ja tehnoloogiaministeeriumi aruande kohaselt on aga koguheitmete arvutamisel piiravaks teguriks maagi ladustamisaja teadmatus igal üksikjuhul.
Väävel
Brasiilia energeetika planeerimise seltsi aruande kohaselt on kõige rohkem muret tekitanud söeküttel töötavate elektrijaamade heitkogused väävli heitkogused. Põletamisel moodustab väävel rea gaasilisi ühendeid, mis eralduvad atmosfääri, kui selle püüdmiseks pole seadmeid. Neist vääveldioksiid (SO2) paistab silma.
Vääveldioksiid (SO2) oksüdeerub atmosfääris ja moodustab vääveltrioksiidi (SO3), mis omakorda vihmaveega (H2O) seondudes moodustab väävelhappe (H2SO4), põhjustades happevihmasid .
Happevihm avaldab otsest mõju taimede ja loomade elule, eriti veeloomadele. Köögiviljades põhjustab see pigmentatsiooni ja moodustumise muutusi ning nekroosi. Loomadel põhjustab see organismide, näiteks kalade ja konnade surma. Happevihm kahjustab ka materiaalset kaupa, kuna see soosib söövitavaid protsesse.
Keskkonnaministeeriumi hinnangul võivad vääveldioksiidi mõjud inimeste tervisele olla seotud hingamisteede probleemide esinemissageduse suurenemisega üldiselt ja astmaga, millele viitab haiglaravi suurenemine.
Metaan
Mineraalsöel on suur metaanisisaldus (CH4). Mineraalsöe põlemisel eraldub atmosfääri metaan, mida võib seostada veeauru ja süsinikdioksiidiga ning mida peetakse üheks peamiseks kasvuhoonegaasiks.
Metaan tekib orgaanilise aine lagunemisprotsessis. Sel põhjusel on selle esinemine seotud fossiilkütustega.
Oluline on märkida, et vaatamata mineraalsöe põlemisprotsessile, mis eraldab atmosfääri märkimisväärses koguses metaani, tekivad metaani heitkogused mineraalsöe tootmise protsessis alates maagi kaevandamisest, eriti maa-alustes kaevandustes ja kaevandamisjärgsete materjalide hoidlas nagu on näha teadus- ja tehnoloogiaministeeriumi aruandest
Lämmastikoksiidid (NOx)
Mineraalsöel on ka kõrge lämmastiku kontsentratsioon. Seetõttu eraldab söe põletamine atmosfääri lämmastikoksiide. Suitsugaasid koosnevad enamasti lämmastikoksiidist. Atmosfääri sattudes oksüdeeritakse see kiiresti lämmastikdioksiidiks.
Lämmastikdioksiid seotuna vihmaveega (H2O) tekitab lämmastikhapet (HNO3), mis sarnaselt väävelhappele (H2SO4) põhjustab ka happevihma.
Lisaks mõjutab kõrge NO2 kontsentratsioon troposfääri osooni moodustumist ja fotokeemilisi suduprotsesse .
Tahked osakesed (MP)
Cetesbi sõnul on tahked osakesed kõik tahked ja vedelad materjalid, mis jäävad oma väiksuse tõttu atmosfääris hõljuma. Tahked osakesed tekivad atmosfääris ka ülalmainitud vääveldioksiidist (SO2) ja lämmastikoksiididest (NOx)
Osakeste suurus on otseselt seotud võimalusega põhjustada terviseprobleeme.
elavhõbe
Lisaks juba mainitud gaasidele sisaldab mineraal kivisüsi ka märkimisväärses koguses elavhõbedat, mis maagi põlemisel lendub atmosfääri.
Vastavalt EPA - Environmental Protection Agency, söeküttega elektrijaamad on suurim inimtekkelise allikas elavhõbeda heitkoguseid.
Atmosfääris leiduv lenduv elavhõbe lülitub vihmatsüklisse, jõudes veekogudesse, põhjustades keskkonna saastumist ja kahjustades vee-elustikku. Elavhõbedaga saastumine on ka rahvatervise probleem, kuna elavhõbedaga saastunud veeorganismide tarbimine võib põhjustada ägeda mürgistuse ja mõnel juhul surma.
