Produksjon av elektrisitet fra kull kan være skadelig for miljøet
Brian Patrick Tagalog-bilde på Unsplash
Mineralkull er et fossilt brensel utvunnet fra jorden gjennom gruvedrift. Dens opprinnelse kommer fra nedbrytningen av organisk materiale (rester av trær og planter) som akkumuleres under et vannlag for millioner av år siden. Begravelsen av dette organiske materialet ved avleiringer av leire og sand forårsaker en økning i trykk og temperatur, noe som bidrar til konsentrasjonen av karbonatomer og utdriving av oksygen og hydrogenatomer (karbonisering).
Mineralkull er delt inn i henhold til brennverdien og forekomsten av urenheter, idet de betraktes som lav kvalitet (brunkull og sub-bituminøs) og høy kvalitet (bituminøs eller kull og antrasitt). I følge Geological Survey of Brazil kan mineral kull deles inn i henhold til kvaliteten, som avhenger av faktorer som naturen til det organiske materialet som dannet det, klimaet og den geologiske utviklingen i området.
Torv
Torvutvinningen skjer før området dreneres, noe som reduserer fuktigheten. Det blir ofte avsatt i det fri for å miste mer fuktighet.
Bruksområder: den kuttes i blokker og brukes som drivstoff i ovner, termoelektriske, for å oppnå drivstoffgass, voks, parafin, ammoniakk og tjære (et produkt som oljer og andre stoffer til stor bruk av den kjemiske industrien er avledet fra)
Lignitt
Det kan forekomme på to måter, som et brunt eller svart materiale, og får forskjellige navn.
Bruk: bensogener som får tjære, voks, fenoler og parafiner. Asken fra forbrenningen kan brukes som pozzolansement og keramikk.
Kull
Kull kan deles inn i to hovedtyper: energikull og metallurgisk kull. Den første, også kalt dampkull, regnes som den fattigste og brukes direkte i ovner, hovedsakelig i termiske kraftverk. Metallurgisk kull, eller kokskull, regnes som edelt. Koks er et porøst materiale, lett og med en metallisk glans, brukt som drivstoff i metallurgi (masovner). Kull brukes også til produksjon av tjære.
Antrasitt
Den har langsom forbrenning, og er indikert for oppvarming av husholdninger. Det brukes også i vannbehandlingsprosesser.
Sammensetning og påføring av mineralsk kull
I noen av fasene består kull av en organisk og en mineralsk del. Det organiske dannes av karbon og hydrogen og små andeler oksygen, svovel og nitrogen. Mineralet består av silikater som utgjør asken.
Fordi det er delt inn i flere typer, er bruken av kull mange. Hovedbruken av mineralsk kull er som energikilde. I følge International Energy Agency (IEA) er mineralskull ansvarlig for 40% av verdens elektrisitetsproduksjon. Mineralkull brukes også i den metallurgiske sektoren.
En annen type kull som finnes i naturen er vegetabilsk, som dannes fra karbonisering av ved. Kull brukes ofte i industrielle prosesser, men det er ikke en betydelig kilde for produksjon av elektrisitet.
Insentiver for produksjon av strøm fra kull
Selv om det ikke er fornybart, er det sterke insentiver for produksjon av elektrisitet fra mineralkull. De to hovedargumentene for å produsere energi fra mineralkull er overflod av reserver, som garanterer forsyningssikkerhet og lave kostnader for malmen (sammenlignet med andre fossile brensler) og produksjonsprosessen.
Ifølge data fra National Electric Energy Agency (Aneel), er verdensreserver av mineralskull totalt 847,5 milliarder tonn. Dette beløpet ville være tilstrekkelig til å levere nåværende kullproduksjon i en periode på omtrent 130 år. Et annet insentiv er at, i motsetning til olje og naturgass, finnes mineralkullreserver i betydelige mengder i 75 land - selv om omtrent 60% av det totale volumet er konsentrert i USA (28,6%), Russland (18, 5%) og Kina (13,5%). Brasil dukker opp på 10. plassering.
Verdens største kullprodusenter er Kina og USA, ifølge World Coal Association , etterfulgt av henholdsvis India, Indonesia og Australia. I tillegg er det meste av energimatrisen, både i Kina og USA, basert på produksjon av elektrisk energi fra mineralkull, som også er representativt i energimatrisen i andre land, som Tyskland, Polen, Australia og Sør-Afrika.
Imidlertid, til tross for de økonomiske fordelene, er produksjon av elektrisk energi fra kull en av de mest aggressive formene for energiproduksjon fra et sosial-miljømessig synspunkt. Negative eksternaliteter er tilstede gjennom produksjonsprosessen, fra utvinning av mineralsk kull.
Kulldrift
Utvinning eller utvinning av kull kan være under jorden eller i det fri. Dette vil variere avhengig av dybden kullet blir funnet på.
Når laget som dekker malmen er smalt, eller jorda ikke er egnet (sand eller grus), har leting en tendens til å gjøres i det fri. Hvis mineralet er i dype lag, er det nødvendig å bygge tunneler.
I følge Aneel er gruvedrift den dominerende formen for utvinning av malm i Brasil, og også mer produktiv enn underjordisk gruvedrift. Dette samsvarer ikke med den internasjonale virkeligheten der utnyttelsen av underjordisk gruvedrift råder, tilsvarende 60% av verdens kullutvinning.
Syredrenering fra gruven og produksjon av avgang er negative miljøpåvirkninger som er felles for begge typer utvinning.
Drenering av sure miner (DAM)
Gruvens sure drenering utføres ved hjelp av pumper som frigjør svovelholdig vann i det ytre miljøet, og produserer mineralogiske (dannelse av nye forbindelser), kjemiske (pH-reduksjon) og fysiske (lav vannretensjonskapasitet) endringer i jorden permeabilitet), som varierer i henhold til terrengets geologi.
Syredrenering fra gruven anses å være en av de viktigste konsekvensene av gruveprosesser generelt, ifølge en rapport fra departementet for vitenskap og teknologi.
Som et resultat av disse endringene i jorda kompromitteres også kvaliteten på grunnvannet. Det kan være en reduksjon i pH-verdien i vannet, noe som bidrar til oppløselighet av metaller og til forurensning av grunnvann, som i tilfelle inntak kan påvirke menneskers helse.
Reduksjon av kjemiske og fysiske jordproblemer forårsaket av gruvedrift er det første trinnet i utvinningen av de berørte områdene.
Virkninger av gruvedrift
Utgravninger av store mengder steinete jord gir synlige miljøpåvirkninger på vegetasjon og fauna, og er ansvarlig for nedbrytningen av store områder og visuell forurensning, for ikke å nevne intensivering av erosjonsprosesser. I tillegg genererer bruk av maskiner og utstyr også støyforurensning (støy).
Virkninger av underjordisk gruvedrift
Når det gjelder arbeidstakers helse, er hovedproblemet pneumokoniose av kullarbeidere (PTC). Pneumokonioser er sykdommer forårsaket av innånding av partikler over immunsystemets klaringskapasitet. Det er kronisk eksponering for innånding av mineralsk kullstøv, etterfulgt av opphopning av støv i lungene og endring av lungevev.
PTC utløser en inflammatorisk prosess og kan utvikle massiv progressiv fibrose FMP, en sykdom kjent som “svart lunge”.
I følge helsedepartementets rapport er det mer enn 2000 tilfeller av pneumokoniose diagnostisert blant kullverk.
Andre påvirkninger forbundet med underjordisk gruvedrift er senking av vannet, noe som kan bidra til utryddelse av kilder, innvirkning på overflaten hydrologiske nettverk og vibrasjonene forårsaket av eksplosjonene.
Kullbehandling
I følge Brazilian Mineral Coal Association er fordypning det settet med prosesser som rå mineralkull, som er hentet direkte fra gruven, blir utsatt for å fjerne organisk materiale og urenheter, med sikte på å sikre kvaliteten. Behandlingen av kull avhenger av dets opprinnelige egenskaper og den tiltenkte bruken.
I følge Aneel-rapporten genererer prosessen fast avfall som normalt deponeres i området nær gruvedriften og kastes direkte i vannløp eller i avløpsdammer, og skaper omfattende områder dekket av et flytende materiale. De giftige stoffene som er tilstede i avløpet fortynnes i regnvann (utvasking), som i form av væske sakte trenger inn i jorden (perkolering) og forurenser grunnvannet.
Disse halene inneholder vanligvis store konsentrasjoner av pyritt (jernsulfid - FeS2) eller andre sulfidmaterialer, noe som bidrar til generering av svovelsyre og til intensivering av "acid mine drainage" -prosessen.
Transportere
Ifølge Aneel er transport den dyreste aktiviteten i produksjonen av mineralsk kull. Av denne grunn er kullet som transporteres normalt bare det som har et lavt innhold av urenheter og en høyere økonomisk verdi.
Når den tiltenkte bruken av mineralskull er strømproduksjon, bygges det termoelektriske anlegget i nærheten av gruveområdet, slik det er tilfelle med de fem kullfyrte termoelektriske anleggene som opererer i landet.
Fra et økonomisk synspunkt er det mer fordelaktig å investere i overføringslinjer for å distribuere allerede produsert elektrisk energi enn i transport av kull over lange avstander.
For korte avstander er den mest effektive metoden transportbånd. Rørledninger brukes også, gjennom hvilke kull, blandet med vann, transporteres i form av gjørme.
Kraftproduksjon gjennom kull
Etter å ha blitt ekstrahert fra jorden, blir mineralkullet fragmentert og lagret i siloer. Deretter blir den transportert til et termisk kraftverk.
I følge Furnas er et termoelektrisk anlegg definert som et sett med verk og utstyr med funksjonen å generere elektrisk energi gjennom en prosess som konvensjonelt er delt inn i tre trinn.
Det første trinnet er å forbrenne fossilt brensel for å transformere vannet i kjelen til damp. Når det gjelder mineralsk kull, før den brennes, blir den omdannet til pulver. Dette garanterer den største termiske utnyttelsen av avfyringsprosessen.
Det andre trinnet er bruk av damp produsert under høyt trykk, for å snu en turbin og starte en elektrisk generator. Dampgjennomgangen gjennom turbinen får turbinen og også generatoren til å bevege seg, som er koblet til turbinen, og transformerer mekanisk energi til elektrisk energi.
Syklusen stenges i tredje og siste trinn, hvor dampen kondenseres og overføres til en uavhengig kjølekrets, som går tilbake til flytende tilstand, som vann fra kjelen
Energien som ble generert transporteres fra generatoren til en transformator via ledende kabler. Transformatoren distribuerer i sin tur strøm til forbrukssentre gjennom overføringslinjer.
Utslipp
Når kull blir brent, blir elementene i det fordampet (fordampet) og sluppet ut i atmosfæren sammen med en del av det uorganiske stoffet som frigjøres i form av støvpartikler (flyveaske).
her
Mineralkull er et materiale med høy konsentrasjon av karbon. Når kull blir brent, avgir det således store konsentrasjoner av karbonmonoksid.
Karbonmonoksid er en giftig gass som er ekstremt skadelig for menneskers helse og kan i tilfeller av akutt rus føre til døden. I følge Environmental Company i staten São Paulo (Cetesb) er hovedveien for karbonmonoksidforgiftning luftveier. Når den er inhalert, absorberes gassen raskt av lungene og binder seg til hemoglobin, og forhindrer effektiv oksygentransport. Derfor er langvarig eksponering for karbonmonoksid knyttet til økningen i forekomsten av infarkt blant eldre.
I tillegg kan karbonmonoksid en gang i atmosfæren oksyderes til karbondioksid.
Karbondioksid
Karbondioksid kan slippes ut direkte ved forbrenning av kull og andre fossile brensler, eller det kan dannes i atmosfæren fra kjemiske reaksjoner, for eksempel fra oksidasjonsreaksjonen av karbonmonoksid.
Karbondioksid regnes som en av hovedgassene i prosessen med å intensivere drivhuseffekten, og er forbundet med økt global oppvarming. Og det er også en av hovedtypene av gasser som slippes ut ved å brenne kull.
Det er viktig å merke seg at forbrenning er den fasen i kullproduksjonskjeden der det er størst utslipp av karbondioksid, men lagring og lagring av avgang bidrar også til totale utslipp. I følge rapporten fra departementet for vitenskap og teknologi er imidlertid mangelen på kunnskap om malmens lagringstid i hvert tilfelle en begrensende faktor for beregningen av totale utslipp.
Svovel
I følge rapporten fra det brasilianske energiplanleggingssamfunnet, er utslipp av svovel av alle utslipp fra kullkraftverk det som har forårsaket mest bekymring. Ved forbrenning danner svovel en serie gassformige forbindelser som frigjøres i atmosfæren hvis det ikke er noe utstyr for fangst. Av disse skiller svoveldioksid (SO2) seg ut.
Svoveldioksid (SO2) gjennomgår oksidasjon i atmosfæren og danner svoveltrioksid (SO3) som igjen, når det er bundet til regnvann (H2O), vil danne svovelsyre (H2SO4) og gi surt regn .
Sur regn har direkte innvirkning på plante- og dyrelivet, spesielt vann. I grønnsaker fører det til endringer i pigmentering og dannelse og nekrose. Hos dyr forårsaker det død av organismer, som fisk og frosker. Sur regn forårsaker også skade på materielle goder, da det favoriserer etsende prosesser.
Ifølge miljødepartementet kan svoveldioksidets innvirkning på menneskers helse være relatert til økt forekomst av luftveisproblemer generelt og astma, noe som er indikert av økningen i sykehusinnleggelser.
Metan
Mineralkull har et høyt innhold av metan (CH4). Forbrenningen av mineralkull frigjør metan i atmosfæren, som kan assosieres med vanndamp og karbondioksid og regnes som en av de viktigste drivhusgassene.
Metan dannes ved spaltning av organisk materiale. Av denne grunn er forekomsten assosiert med fossile brensler.
Det er viktig å merke seg at, til tross for forbrenningsprosessen med mineralsk kull som frigjør betydelige mengder metan i atmosfæren, oppstår metanutslipp i produksjonen av mineralkull siden utvinning av malmen, spesielt i underjordiske gruver og i lagring av material etter gruvedrift, som man kan se i rapporten fra departementet for vitenskap og teknologi
Nitrogenoksider (NOx)
Mineralkull har også en høy konsentrasjon av nitrogen. Derfor avgir forbrenning av kull nitrogenoksider i atmosfæren. Forbrenningsgasser består vanligvis hovedsakelig av nitrogenoksid. Når den kommer inn i atmosfæren, blir den raskt oksidert til nitrogendioksid.
Når nitrogendioksid er bundet til regnvann (H2O), produseres salpetersyre (HNO3) som, i likhet med svovelsyre (H2SO4), også forårsaker surt regn.
I tillegg påvirker høye konsentrasjoner av NO2 dannelsen av troposfæriske ozon- og fotokjemiske smogprosesser .
Partikler (MP)
Ifølge Cetesb er partikkelformet materiale alt fast og flytende materiale som forblir suspendert i atmosfæren på grunn av sin lille størrelse. Partikler dannes også i atmosfæren fra ovennevnte svoveldioksid (SO2) og nitrogenoksider (NOx)
Partikkelstørrelsen er direkte relatert til potensialet for å forårsake helseproblemer.
Kvikksølv
I tillegg til gassene som allerede er nevnt, inneholder mineralskull også betydelige mengder kvikksølv, som gjennom forbrenning av malmen flyktes ut i atmosfæren.
I følge EPA - Environmental Protection Agency er kullkraftverk den største menneskeskapte kilden til kvikksølvutslipp.
Det flyktige kvikksølvet som er tilstede i atmosfæren, er innlemmet i regnsyklusen og når vannlegemer og fører til miljøforurensning og skade på vannlivet. Kvikksølvforurensning er også et folkehelseproblem, siden forbruk av vannorganismer som er forurenset av kvikksølv kan føre til akutt forgiftning og i noen tilfeller død.
