lovesouthernsocial.com

Producția de energie electrică din cărbune poate fi dăunătoare mediului

Brian Patrick Imagine în tagalog pe Unsplash

Cărbunele este un combustibil fosil extras din pământ prin minerit. Originea sa este din descompunerea materiei organice (restituri de copaci si plante) care s-a acumulat sub un strat de apa cu milioane de ani in urma. Îngroparea acestei materii organice de către depozitele de argilă și nisip determină creșterea presiunii și a temperaturii, ceea ce contribuie la concentrarea atomilor de carbon și expulzarea atomilor de oxigen și hidrogen (carbonificare).

Cărbunele se împarte în funcție de puterea calorică și de incidența impurităților, fiind considerat de calitate scăzută (lignit și subbituminos) și de înaltă calitate (bituminos sau cărbune și antracit). Potrivit Studiului Geologic din Brazilia, cărbunele poate fi subdivizat în funcție de calitatea sa, care depinde de factori precum natura materiei organice care l-a format, clima și evoluția geologică a zonei.

Turbă

Extracția turbei are loc înainte ca zona să fie drenată, ceea ce îi reduce umiditatea. Este adesea depus în aer liber pentru a pierde mai multă umiditate.

Utilizări: este tăiat în blocuri și folosit ca combustibil în cuptoare, centrale termoelectrice, obținându-se gaz combustibil, ceară, parafină, amoniac și gudron (produs din care sunt derivate uleiuri și alte substanțe de mare folos în industria chimică)

lignit

Poate apărea sub două forme, ca material maro sau negru și are denumiri diferite.

Utilizări: gazogeni obținând gudron, ceară, fenoli și parafine. Cenușa de la ardere poate fi folosită ca ciment puzolanic și ceramică.

Cărbune

Cărbunele tare poate fi împărțit în două tipuri principale: cărbune energetic și cărbune metalurgic. Primul, numit și cărbune cu abur, este considerat cel mai sărac și este folosit direct în cuptoare, în principal în centrale termoelectrice. Cărbunele metalurgic, sau cărbunele de cocsificare, este considerat nobil. Cocsul este un material poros, usor si cu o stralucire metalica, folosit ca combustibil in metalurgie (furnalele inalte). Cărbunele este folosit și la producerea gudronului.

antracit

Are ardere lentă și este potrivită pentru încălzirea locuinței. De asemenea, este utilizat în procesele de tratare a apei.

Compoziția și aplicarea cărbunelui

În oricare dintre fazele sale, cărbunele este compus dintr-o parte organică și o parte minerală. Organic este format din carbon și hidrogen și proporții mici de oxigen, sulf și azot. Mineralul este format din silicați care alcătuiesc cenușa.

Deoarece este subdivizat în mai multe tipuri, utilizările cărbunelui sunt multe. Principala utilizare a cărbunelui este ca sursă de energie. In conformitate cu Agenția Internațională pentru Energie (AIE), cărbunele este responsabil pentru 40% din producția mondială de energie electrică. Cărbunele este folosit și în sectorul metalurgic.

Un alt tip de cărbune găsit în natură este vegetalul, care se formează din carbonizarea lemnului de foc. Cărbunele este folosit frecvent în procesele industriale, dar nu este o sursă semnificativă pentru producerea de energie electrică.

Stimulente pentru producerea de energie electrică din cărbune

Deși neregenerabil, există stimulente puternice pentru producerea de energie electrică din cărbune. Cele două argumente principale în favoarea producerii de energie din cărbune sunt abundența rezervelor, care garantează securitatea aprovizionării și costul scăzut al minereului (comparativ cu alți combustibili fosili) și procesul de producție.

Potrivit datelor Agenției Naționale pentru Energie Electrică (Aneel), rezervele mondiale de cărbune totalizează 847,5 miliarde de tone. Această sumă ar fi suficientă pentru a asigura producția actuală de cărbune pentru o perioadă de aproximativ 130 de ani. Un alt stimulent este că, spre deosebire de petrol și gaze naturale, rezervele de cărbune se găsesc în cantități semnificative în 75 de țări - deși aproximativ 60% din volumul total este concentrat în Statele Unite (28,6%), Rusia (18, 5%) și China. (13,5%). Brazilia apare pe locul 10.

Cei mai mari producători de cărbune din lume sunt China și Statele Unite, potrivit Asociația Mondială a Cărbunelui, urmată de India, Indonezia și, respectiv, Australia. În plus, cea mai mare parte a matricei energetice, atât în ​​China, cât și în Statele Unite, se bazează pe producția de energie electrică din cărbune, care este reprezentativă și în matricea energetică a altor țări, precum Germania, Polonia, Australia și Africa de Sud. .

Cu toate acestea, în ciuda avantajelor economice, producția de energie electrică din cărbune mineral este una dintre cele mai agresive forme de producere a energiei din punct de vedere socio-mediu. Externalitățile negative sunt prezente pe tot parcursul procesului de producție, de la extracția cărbunelui.

extracția cărbunelui

Extracția cărbunelui sau exploatarea minieră poate fi subterană sau în cariera deschisă. Acest lucru va varia în funcție de cât de adânc este găsit cărbunele.

Când stratul care acoperă minereul este îngust, sau solul nu este adecvat (nisip sau pietriș), explorarea tinde să se desfășoare în aer liber. Dacă mineralul se află în straturi adânci, este necesar să se construiască tuneluri.

Potrivit lui Aneel, exploatarea în cariera este forma predominantă de extracție a minereului în Brazilia și, de asemenea, mai productivă decât subterană. Acest lucru nu corespunde realității internaționale, în care predomină explorarea prin minerit subteran, echivalent cu 60% din extracția mondială de cărbune.

Drenajul acid al minelor și producția de steril sunt efecte negative asupra mediului comune ambelor tipuri de extracție.

Drenaj acid de mină (DAM)

Drenajul acid al minei se face prin intermediul unor pompe, care eliberează apă sulfuroasă în mediul extern, producând modificări în sol de ordin mineralogic (formarea de noi compuși), chimice (reducerea pH-ului) și fizice (capacitate scăzută de reținere a apei și permeabilitate). ), care variază în funcție de geologia terenului.

Drenajul acid al minelor este considerat unul dintre cele mai semnificative impacturi ale proceselor miniere în general, potrivit raportului Ministerului Științei și Tehnologiei.

Ca urmare a acestor modificări ale solului, calitatea apelor subterane este de asemenea compromisă. Poate exista o scădere a valorii pH-ului apei, ceea ce contribuie la solubilizarea metalelor și la contaminarea apelor subterane care, în caz de ingerare, pot afecta sănătatea umană.

Atenuarea problemelor chimice și fizice ale solului cauzate de minerit este primul pas în recuperarea zonelor afectate.

Impactul exploatării în cariere deschise

Săpăturile de volume mari de sol stâncos generează impacturi vizibile de mediu asupra vegetației și faunei, fiind responsabile de degradarea suprafețelor mari și de poluarea vizuală, ca să nu mai vorbim de intensificarea proceselor de eroziune. În plus, utilizarea mașinilor și echipamentelor generează și poluare fonică (zgomot).

Impactul mineritului subteran

În ceea ce privește sănătatea lucrătorilor, principala problemă este Pneumoconioza lucrătorilor în cărbune (PTC). Pneumoconiozele sunt boli cauzate de inhalarea de particule peste capacitatea de eliminare a sistemului imunitar. Este expunerea cronică la inhalarea prafului de cărbune, urmată de acumularea de praf în plămâni și alterarea țesutului pulmonar.

PTC declanșează un proces inflamator, care poate dezvolta fibroză progresivă masivă FMP, o boală cunoscută sub numele de „plămânul negru”.

Potrivit raportului Ministerului Sănătății, există peste 2.000 de cazuri de pneumoconioză diagnosticate în rândul minerii de cărbune.

Alte impacturi asociate mineritului subteran sunt coborârea pânzei freatice, care poate contribui la dispariția surselor, impactul asupra rețelei hidrologice de suprafață și vibrațiile cauzate de explozii.

Prelucrarea cărbunelui

Potrivit Asociației Braziliene a Cărbunelui Mineral, beneficiarea este ansamblul de procese la care cărbunele brut (run-of-mine - ROM), obținut direct din mină, este supus eliminării materiei organice și a impurităților, pentru a asigura calitatea acestora. Tratarea cărbunelui depinde de proprietățile sale originale și de utilizarea prevăzută.

Potrivit raportului Aneel, procesarea generează sterile solide care sunt depuse în mod normal în zona apropiată de zona minieră și eliberate direct în cursurile de apă sau iazurile de steril, creând zone extinse acoperite de un material lichid. Substanțele toxice prezente în steril sunt diluate în apa de ploaie (leșiere), care, sub formă de fluid, pătrunde încet în sol (percolare), contaminând apele subterane.

Aceste sterile conțin de obicei concentrații mari de pirit (sulfură de fier - FeS2) sau alte materiale sulfurate, care contribuie la generarea de acid sulfuric și la intensificarea procesului de „drenaj acid al minei”.

Transport

Potrivit lui Aneel, transportul este cea mai costisitoare activitate din procesul de producere a cărbunelui. Din acest motiv, în mod normal, cărbunele care este transportat este doar unul care are un conținut scăzut de impurități, și o valoare adăugată mai mare.

Atunci când destinația cărbunelui este generarea de energie electrică, centrala termoelectrică este construită în vecinătatea zonei miniere, așa cum se întâmplă în cele cinci termoelectrice pe cărbune care funcționează în țară.

Din punct de vedere economic, este mai avantajos să investești în linii de transport pentru distribuirea energiei electrice deja produse decât în ​​transportul cărbunelui pe distanțe lungi.

Pentru distanțe scurte, cea mai eficientă metodă este transportul cu bandă rulantă. Se folosesc și conducte prin care cărbunele, amestecat cu apă, este transportat sub formă de șlam.

Producerea energiei din cărbune

După ce este extras din pământ, cărbunele este fragmentat și depozitat în silozuri. Apoi este transportat la o centrală termoelectrică.

Potrivit lui Furnas, o centrală termoelectrică este definită ca un ansamblu de lucrări și echipamente cu funcția de a genera energie electrică printr-un proces care este împărțit în mod convențional în trei etape.

Primul pas constă în arderea combustibilului fosili pentru a transforma apa cazanului în abur. În cazul cărbunelui, înainte de procesul de ardere, acesta este transformat în pulbere. Aceasta garantează cea mai mare utilizare termică a procesului de ardere.

Al doilea pas este utilizarea aburului produs la presiune ridicată pentru a porni o turbină și a antrena un generator electric. Trecerea aburului prin turbină determină mișcarea turbinei și, de asemenea, a generatorului, care este cuplat la turbină, transformând energia mecanică în energie electrică.

Ciclul este închis în a treia și ultima etapă, în care aburul este condensat și transferat într-un circuit frigorific independent, revenind la starea lichidă, sub formă de apă din cazan.

Energia care a fost generată este transportată de la generator la un transformator prin cabluri conductoare. Transformatorul, la rândul său, distribuie energie electrică către centrele de consum prin linii de transport.

Emisii

Când cărbunele este ars, elementele conținute în acesta sunt volatilizate (evaporate) și emise în atmosferă împreună cu o parte din materia anorganică care este eliberată sub formă de particule de praf (cenusa zburătoare).

Aici

Cărbunele este un material cu o concentrație mare de carbon. Astfel, atunci când este ars, cărbunele emite concentrații mari de monoxid de carbon.

Monoxidul de carbon este un gaz toxic extrem de dăunător pentru sănătatea umană și poate duce, în cazurile de otrăvire acută, la moarte. Potrivit Companiei de mediu a statului São Paulo (Cetesb), principala cale de otrăvire cu monoxid de carbon este cea respiratorie. Odată inhalat, gazul este absorbit rapid de plămâni și se leagă de hemoglobină, împiedicând transportul eficient al oxigenului. Prin urmare, expunerea prelungită la monoxid de carbon este legată de o creștere a incidenței atacurilor de cord în rândul vârstnicilor.

De asemenea, odată ajuns în atmosferă, monoxidul de carbon poate fi oxidat în dioxid de carbon.

Dioxid de carbon

Dioxidul de carbon poate fi emis direct din arderea cărbunelui și a altor combustibili fosili sau poate fi format în atmosferă din reacții chimice, de exemplu, din reacția de oxidare a monoxidului de carbon.

Dioxidul de carbon este considerat unul dintre principalele gaze în procesul de intensificare a efectului de seră, fiind asociat cu creșterea încălzirii globale. Și este, de asemenea, unul dintre principalele tipuri de gaze emise de arderea cărbunelui.

Este important de subliniat că arderea este faza din lanțul de producție a cărbunelui în care există cea mai mare emisie de dioxid de carbon, dar fazele de depozitare și depozitare a sterilului contribuie și ele la emisiile totale. Cu toate acestea, conform raportului Ministerului Științei și Tehnologiei, necunoașterea timpului de depozitare a minereului în fiecare caz este un factor limitativ pentru calcularea emisiilor totale.

Sulf

Potrivit raportului Societății Braziliene pentru Planificarea Energetică, dintre toate emisiile de la centralele termoelectrice pe cărbune, cea care a cauzat cea mai mare îngrijorare sunt emisiile de sulf. La ardere, sulful formează o serie de compuși gazoși care sunt eliberați în atmosferă dacă nu există echipamente pentru captarea acestuia. Dintre acestea, dioxidul de sulf (SO2) se remarcă mai presus de toate.

Dioxidul de sulf (SO2) suferă oxidare în atmosferă și formează trioxid de sulf (SO3) care, la rândul său, atunci când se leagă de apa de ploaie (H2O), va forma acid sulfuric (H2SO4), dând naștere ploilor acide.

Ploaia acidă are un impact direct asupra vieții vegetale și animale, în special pe cea acvatică. La legume, duce la modificări ale pigmentării și formării și necrozei. La animale, provoacă moartea unor organisme precum pești și broaște. Ploaia acidă provoacă, de asemenea, daune bunurilor materiale, deoarece favorizează procesele corozive.

Potrivit Ministerului Mediului, impacturile dioxidului de sulf asupra sănătății umane pot fi legate de creșterea incidenței problemelor respiratorii în general și a astmului, ceea ce este indicat de creșterea internărilor în spital.

Metan

Cărbunele are un conținut ridicat de metan (CH4). Arderea cărbunelui eliberează metan în atmosferă, care poate fi asociat cu vaporii de apă și dioxidul de carbon și este considerat unul dintre principalele gaze cu efect de seră.

Metanul se formează din procesul de descompunere a materiei organice. Din acest motiv, apariția sa este asociată cu combustibilii fosili.

Este important de remarcat faptul că, în ciuda procesului de ardere a cărbunelui care eliberează cantități semnificative de metan în atmosferă, emisiile de metan din procesul de producție a cărbunelui apar din extracția minereului, în special în minele subterane și în depozitarea materialelor post-exploatare, după cum se poate observa. în raportul Ministerului Științei și Tehnologiei

Oxizi de azot (NOx)

Cărbunele are și o concentrație mare de azot. Prin urmare, arderea cărbunelui emite oxizi de azot în atmosferă. Gazele de ardere constau în mod normal în cea mai mare parte din oxid de azot.Când intră în atmosferă, se oxidează rapid în dioxid de azot.

Dioxidul de azot, atunci când se leagă de apa de ploaie (H2O), produce acid azotic (HNO3) care, ca și acidul sulfuric (H2SO4), provoacă și ploi acide.

În plus, concentrațiile mari de NO2 influențează formarea ozonului troposferic și procesele de smog fotochimic.

particule în suspensie (PM)

Potrivit Cetesb, materialul sub formă de particule este tot materialul solid și lichid care rămâne suspendat în atmosferă din cauza dimensiunilor sale mici. Particulele se formează în atmosferă din dioxidul de sulf (SO2) și oxizii de azot (NOx) menționate mai sus.

Dimensiunea particulelor este direct legată de potențialul de a provoca probleme de sănătate.

Mercur

Pe lângă gazele deja menționate, cărbunele conține și cantități semnificative de mercur, care prin arderea minereului este volatilizat în atmosferă.

luni la EPA - Agentia pentru Protectia Mediului centralele pe cărbune sunt cea mai mare sursă antropică de emisii de mercur.

Mercurul volatilizat prezent în atmosferă este încorporat în ciclul ploii, ajungând în corpurile acvatice și conducând la contaminarea mediului și deteriorarea vieții acvatice. Contaminarea cu mercur este, de asemenea, o problemă de sănătate publică, deoarece consumul de organisme acvatice contaminate cu mercur poate duce la otrăvire acută și, în unele cazuri, poate duce la deces.