Hvad er kul?

Produktion af elektricitet fra kul kan være skadelig for miljøet

Mineralsk kul

Brian Patrick Tagalog billede på Unsplash

Mineralsk kul er et fossilt brændstof, der ekstraheres fra jorden gennem minedrift. Dens oprindelse kommer fra nedbrydningen af ​​organisk materiale (rester af træer og planter), der akkumuleres under et vandlag for millioner af år siden. Nedgravningen af ​​dette organiske materiale med ler- og sandaflejringer medfører en stigning i tryk og temperatur, hvilket bidrager til koncentrationen af ​​kulstofatomer og udvisning af ilt- og brintatomer (forkulning).

Mineralsk kul er opdelt efter brændværdi og forekomsten af ​​urenheder, betragtes som af lav kvalitet (brunkul og sub-bituminøs) og høj kvalitet (bituminøs eller kul og antracit). Ifølge Geological Survey of Brazil kan mineralsk kul opdeles i henhold til dets kvalitet, hvilket afhænger af faktorer som arten af ​​det organiske materiale, der dannede det, klimaet og den geologiske udvikling i området.

Torv

Torvudvindingen finder sted inden området drænes, hvilket reducerer dets fugtighed. Det deponeres ofte i det fri for at miste mere fugt.

Anvendelser: det skæres i blokke og bruges som brændstof i ovne, termoelektriske, til opnåelse af brændselsgas, voks, paraffin, ammoniak og tjære (et produkt, hvorfra der stammer olier og andre stoffer til stor brug af den kemiske industri)

Lignit

Det kan forekomme på to måder, som et brunt eller sort materiale, og får forskellige navne.

Anvendelser: gasogener, der får tjære, voks, phenoler og paraffiner. Asken fra forbrændingen kan bruges som pozzolansk cement og keramik.

Kul

Kul kan opdeles i to hovedtyper: energikul og metallurgisk kul. Den første, også kaldet dampkul, betragtes som den fattigste og bruges direkte i ovne, hovedsageligt i termoelektriske anlæg. Metallurgisk kul eller kokskul betragtes som ædelt. Koks er et porøst materiale, let og af metallisk glans, der anvendes som brændstof i metallurgi (højovne). Kul anvendes også til produktion af tjære.

Antracit

Den har langsom forbrænding og er angivet til opvarmning til boligen. Det bruges også i vandbehandlingsprocesser.

Sammensætning og anvendelse af mineralsk kul

I enhver af dets faser består kul af en organisk og en mineralsk del. Det organiske dannes af kulstof og brint og små andele ilt, svovl og nitrogen. Mineralet består af silikater, der udgør asken.

Fordi det er opdelt i flere typer, er anvendelsen af ​​kul mange. Hovedanvendelsen af ​​mineralsk kul er som energikilde. Ifølge Det Internationale Energiagentur (IEA) er mineralsk kul ansvarlig for 40% af verdens elproduktion. Mineralkul anvendes også i den metallurgiske sektor.

En anden type trækul, der findes i naturen, er vegetabilsk, som dannes ved forkullning af brænde. Trækul bruges ofte i industrielle processer, men det er ikke en væsentlig kilde til produktion af elektricitet.

Incitamenter til produktion af elektricitet fra kul

Selvom det ikke kan fornyes, er der stærke incitamenter til produktion af elektricitet fra mineralsk kul. De to vigtigste argumenter til fordel for produktion af energi fra mineralsk kul er overflod af reserver, som garanterer forsyningssikkerheden og malmens lave omkostninger (sammenlignet med andre fossile brændstoffer) og produktionsprocessen.

Ifølge data fra National Electric Energy Agency (Aneel) udgør verdensreserverne for mineralsk kul i alt 847,5 milliarder tons. Dette beløb ville være tilstrækkeligt til at levere den nuværende kulproduktion i en periode på cirka 130 år. Et andet incitament er, at der i modsætning til olie og naturgas findes kulreserver i betydelige mængder i 75 lande - selvom ca. 60% af den samlede mængde er koncentreret i USA (28,6%), Rusland (18, 5%) og Kina (13,5%). Brasilien vises i den 10. position.

Verdens største kulproducenter er Kina og USA, ifølge World Coal Association , efterfulgt af henholdsvis Indien, Indonesien og Australien. Derudover er det meste af energimatrixen, både i Kina og USA, baseret på produktion af elektrisk energi fra mineralsk kul, som også er repræsentativ i energimatrixen i andre lande, såsom Tyskland, Polen, Australien og Sydafrika.

Til trods for de økonomiske fordele er produktionen af ​​elektrisk energi fra kul en af ​​de mest aggressive former for energiproduktion set ud fra et socio-miljømæssigt synspunkt. Negative eksternaliteter er til stede i hele produktionsprocessen fra udvinding af mineralsk kul.

Kulminedrift

Udvinding eller udvinding af kul kan være under jorden eller i det fri. Dette vil variere afhængigt af dybden, hvor kulet findes.

Når laget, der dækker malmen, er smalt, eller jorden ikke er egnet (sand eller grus), er det let at udforske i det fri. Hvis mineralet er i dybe lag, er det nødvendigt at bygge tunneler.

Ifølge Aneel er minedrift med åben brønd den dominerende form for malmekstraktion i Brasilien og også mere produktiv end underjordisk minedrift. Dette svarer ikke til den internationale virkelighed, hvor udnyttelsen af ​​underjordisk minedrift hersker, svarende til 60% af verdens kuludvinding.

Syredrænning fra minen og produktion af tailings er negative miljøpåvirkninger, der er fælles for begge typer ekstraktion.

Syredrænning (DAM)

Minens sure dræning udføres ved hjælp af pumper, der frigiver svovlholdigt vand i det ydre miljø og producerer mineralogiske (dannelse af nye forbindelser), kemiske (pH-reduktion) og fysiske (lav vandretentionskapacitet) ændringer i jorden permeabilitet), der varierer alt efter terrænets geologi.

Syredrænning fra minen anses for at være en af ​​de mest betydningsfulde virkninger af minedriftsprocesser generelt, ifølge en rapport fra Ministeriet for Videnskab og Teknologi.

Som et resultat af disse ændringer i jorden er kvaliteten af ​​grundvandet også kompromitteret. Der kan være en reduktion i vandets pH-værdi, hvilket bidrager til opløselighed af metaller og til forurening af grundvand, som i tilfælde af indtagelse kan påvirke menneskers sundhed.

Afbødning af kemiske og fysiske jordproblemer forårsaget af minedrift er det første skridt i genopretningen af ​​de berørte områder.

Virkningerne af open pit mining

Udgravninger af store mængder stenjord genererer synlige miljøpåvirkninger på vegetation og fauna, og er ansvarlige for nedbrydningen af ​​store områder og visuel forurening, for ikke at nævne intensiveringen af ​​erosionsprocesser. Derudover genererer brugen af ​​maskiner og udstyr også støjforurening (støj).

Virkninger af underjordisk minedrift

Med hensyn til arbejdstageres sundhed er hovedproblemet pneumokoniose hos kularbejdere (PTC). Pneumokonioser er sygdomme forårsaget af indånding af partikler over immunsystemets clearanceevne. Det er den kroniske eksponering for indånding af mineralsk kulstøv, efterfulgt af ophobning af støv i lungerne og ændring af lungevæv.

PTC udløser en inflammatorisk proces og kan udvikle massiv progressiv fibrose FMP, en sygdom kendt som “sort lunge”.

Ifølge rapporten fra sundhedsministeriet er der mere end 2.000 tilfælde af pneumokoniose diagnosticeret blandt kulminearbejdere.

Andre påvirkninger forbundet med underjordisk minedrift er sænkning af vandbordet, som kan bidrage til udryddelse af kilder, indvirkningen på overfladens hydrologiske netværk og vibrationer forårsaget af eksplosionerne.

Forarbejdning af kul

Ifølge den brasilianske mineralkulforening er fordeling det sæt processer, som rå mineralsk kul, der fås direkte fra minen, udsættes for at fjerne organisk materiale og urenheder, der sigter mod at sikre deres kvalitet. Behandlingen af ​​kul afhænger af dets oprindelige egenskaber og den tilsigtede anvendelse.

Ifølge Aneel-rapporten genererer forarbejdningen faste afskæringer, der normalt deponeres i området tæt på minedriften og kastes direkte i vandløb eller i afvandingsdæmninger, hvilket skaber omfattende områder dækket af et flydende materiale. De giftige stoffer, der er til stede, fortyndes i regnvand (udvaskning), der i form af væske langsomt trænger ind i jorden (perkolering) og forurener grundvand.

Disse haler indeholder normalt store koncentrationer af pyrit (jernsulfid - FeS2) eller andre sulfidmaterialer, som bidrager til dannelsen af ​​svovlsyre og til intensivering af processen med "sur minedræning".

Transportere

Ifølge Aneel er transport den dyreste aktivitet i produktion af mineralsk kul. Af denne grund er det kul, der transporteres, normalt kun det, der har et lavt indhold af urenheder og en højere økonomisk værdi.

Når den tilsigtede anvendelse af mineralsk kul er elproduktion, bygges det termoelektriske anlæg i nærheden af ​​minedriften, som det er tilfældet med de fem kulfyrede termoelektriske anlæg, der opererer i landet.

Fra et økonomisk synspunkt er det mere fordelagtigt at investere i transmissionsledninger for at distribuere den allerede producerede elektriske energi end i transport af kul over lange afstande.

For korte afstande er den mest effektive metode transportbånd. Der anvendes også rørledninger, gennem hvilke kul, blandet med vand, transporteres i form af mudder.

Kraftproduktion gennem kul

Efter at være ekstraheret fra jorden fragmenteres mineralskolen og opbevares i siloer. Derefter transporteres det til et termisk kraftværk.

Ifølge Furnas er et termoelektrisk anlæg defineret som et sæt værker og udstyr med funktionen til at generere elektrisk energi gennem en proces, der traditionelt er opdelt i tre faser.

Det første trin er at brænde det fossile brændstof for at omdanne vandet i kedlen til damp. I tilfælde af mineralsk kul omdannes det til pulver inden forbrændingsprocessen. Dette garanterer den største termiske udnyttelse af fyringsprocessen.

Den anden fase er brugen af ​​damp produceret under højt tryk til at dreje en turbine og starte en elektrisk generator. Dampens passage gennem turbinen får turbinen og også generatoren til at bevæge sig, som er koblet til turbinen og omdanner mekanisk energi til elektrisk energi.

Cyklussen lukkes i det tredje og sidste trin, hvor dampen kondenseres og overføres til et uafhængigt kølekredsløb, der vender tilbage til flydende tilstand som vand fra kedlen

Den energi, der blev genereret, transporteres fra generatoren til en transformer via ledende kabler. Transformatoren distribuerer til gengæld elektrisk energi til forbrugscentre gennem transmissionsledninger.

Emissioner

Når kul forbrændes, fordampes (fordampes) elementerne i det og udsendes i atmosfæren sammen med en del af det uorganiske stof, der frigøres i form af støvpartikler (flyveaske).

her

Mineralkul er et materiale med en høj koncentration af kulstof. Når kul brændes, udsender det således store koncentrationer af kulilte.

Kulilte er en giftig gas, der er ekstremt skadelig for menneskers sundhed og i tilfælde af akut forgiftning kan føre til døden. Ifølge São Paulo State Environmental Company (Cetesb) er den vigtigste vej til kulilteforgiftning åndedrætsværn. Når den er indåndet, absorberes gassen hurtigt af lungerne og binder sig til hæmoglobin, hvilket forhindrer effektiv iltransport. Derfor er langvarig eksponering for kulilte forbundet med stigningen i forekomsten af ​​infarkt blandt ældre.

Derudover kan kulilte en gang i atmosfæren oxideres til kuldioxid.

Carbondioxid

Kuldioxid kan udsendes direkte ved forbrænding af kul og andre fossile brændstoffer, eller det kan dannes i atmosfæren fra kemiske reaktioner, for eksempel fra oxidationsreaktionen af ​​kulilte.

Kuldioxid betragtes som en af ​​de vigtigste gasser i processen med at intensivere drivhuseffekten og er forbundet med øget global opvarmning. Og det er også en af ​​hovedtyperne af gasser, der udsendes ved forbrænding af kul.

Det er vigtigt at bemærke, at forbrænding er den fase i kulproduktionskæden, hvor der er størst emission af kuldioxid, men lagring og lagring af afskæringer bidrager også til de samlede emissioner. Ifølge rapporten fra Ministeriet for Videnskab og Teknologi er manglen på viden om malmens lagringstid i hvert enkelt tilfælde dog en begrænsende faktor til beregning af de samlede emissioner.

Svovl

Ifølge rapporten fra det brasilianske energiplanlægningsselskab er den emission, der har forårsaget mest bekymring, af alle emissioner fra kulfyrede kraftværker emissionen af ​​svovl. Ved forbrænding danner svovl en række gasformige forbindelser, der frigives i atmosfæren, hvis der ikke er noget udstyr til dens fangst. Af disse skiller svovldioxid (SO2) sig ud.

Svovldioxid (SO2) gennemgår oxidation i atmosfæren og danner svovltrioxid (SO3), som igen, når den er bundet til regnvand (H2O), vil danne svovlsyre (H2SO4), hvilket giver anledning til sur regn .

Sur regn har direkte indvirkning på plante- og dyrelivet, især vandlevende. I grøntsager fører det til ændringer i pigmentering og dannelse og til nekrose. Hos dyr forårsager det døden af ​​organismer, såsom fisk og frøer. Sur regn forårsager også skader på materielle goder, da det favoriserer ætsende processer.

Ifølge miljøministeriet kan svovldioxidens indvirkning på menneskers sundhed være relateret til stigningen i forekomsten af ​​åndedrætsproblemer generelt og til astma, hvilket er indikeret af stigningen i hospitalsindlæggelser.

Metan

Mineralsk kul har et højt indhold af metan (CH4). Forbrændingen af ​​mineralsk kul frigiver metan i atmosfæren, som kan være forbundet med vanddamp og kuldioxid og betragtes som en af ​​de vigtigste drivhusgasser.

Methan dannes ved nedbrydningsprocessen af ​​organisk stof. Af denne grund er dens forekomst forbundet med fossile brændstoffer.

Det er vigtigt at bemærke, at på trods af forbrændingsprocessen med mineralsk kul, der frigiver betydelige mængder metan i atmosfæren, opstår der metanemissioner i produktion af mineralsk kul siden ekstraktionen af ​​malmen, især i underjordiske miner og ved opbevaring af postminedrift, som det kan ses i ministeriet for videnskab og teknologi

Kvælstofoxider (NOx)

Mineralskul har også en høj koncentration af kvælstof. Derfor udsender forbrændingen af ​​kul nitrogenoxider i atmosfæren. Forbrændingsgasser består normalt mest af nitrogenoxid. Når den kommer ind i atmosfæren oxideres den hurtigt til nitrogendioxid.

Når kvælstofdioxid er bundet til regnvand (H2O), produceres salpetersyre (HNO3), der ligesom svovlsyre (H2SO4) også forårsager sur regn.

Derudover påvirker høje koncentrationer af NO2 dannelsen af ​​troposfæriske ozon- og fotokemiske smogprocesser .

Partikler (MP)

Ifølge Cetesb er partikelformigt materiale alt fast og flydende materiale, der forbliver suspenderet i atmosfæren på grund af dets lille størrelse. Partikler dannes også i atmosfæren fra ovennævnte svovldioxid (SO2) og nitrogenoxider (NOx)

Partiklernes størrelse er direkte relateret til potentialet for at forårsage sundhedsmæssige problemer.

Kviksølv

Ud over de allerede nævnte gasser indeholder mineralskul også betydelige mængder kviksølv, der gennem malmen forbrændes i atmosfæren.

Ifølge EPA - Environmental Protection Agency er kulfyrede kraftværker den største menneskeskabte kilde til kviksølvemissioner.

Det flygtige kviksølv, der er til stede i atmosfæren, indarbejdes i regncyklussen og når vandlegemer og fører til miljøforurening og skade på vandlivet. Kviksølvforurening er også et folkesundhedsproblem, da forbrug af vandorganismer, der er forurenet med kviksølv, kan føre til akut forgiftning og i nogle tilfælde død.


Original text