lovesouthernsocial.com

Sản xuất điện từ than có thể gây hại cho môi trường

Hình ảnh Brian Patrick Tagalog trên Unsplash

Than đá là nhiên liệu hóa thạch được khai thác từ trái đất. Nguồn gốc của nó là từ sự phân hủy các chất hữu cơ (tàn tích của cây cối và thực vật) tích tụ dưới một lớp nước hàng triệu năm trước. Việc chôn vùi chất hữu cơ này bởi đất sét và cặn cát gây ra sự gia tăng áp suất và nhiệt độ, điều này góp phần làm tăng nồng độ các nguyên tử cacbon và trục xuất các nguyên tử oxy và hydro (quá trình cacbon hóa).

Than được chia nhỏ theo nhiệt trị và tỷ lệ tạp chất, được coi là chất lượng thấp (than non và bitum phụ) và chất lượng cao (bitum hoặc than đá và antraxit). Theo Cơ quan Khảo sát Địa chất Brazil, than có thể được chia nhỏ tùy theo chất lượng của nó, điều này phụ thuộc vào các yếu tố như bản chất của chất hữu cơ hình thành nó, khí hậu và sự tiến hóa địa chất của khu vực.

Than bùn

Việc khai thác than bùn diễn ra trước khi khu vực được thoát nước, điều này làm giảm độ ẩm của khu vực đó. Nó thường bị đọng lại ở ngoài trời để mất nhiều độ ẩm hơn.

Công dụng: Nó được cắt thành khối và được sử dụng làm nhiên liệu trong các lò nung, nhà máy nhiệt điện, thu được nhiên liệu khí đốt, sáp, parafin, amoniac và hắc ín (một sản phẩm từ dầu và các chất khác được sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp hóa chất)

than non

Nó có thể xảy ra ở hai dạng, như một vật liệu màu nâu hoặc đen, và có các tên khác nhau.

Công dụng: gasogens thu được hắc ín, sáp, phenol và parafin. Tro từ quá trình đốt cháy có thể được sử dụng làm xi măng pozzolanic và đồ gốm.

Than đá

Than cứng có thể được chia thành hai loại chính: than năng lượng và than luyện kim. Loại thứ nhất, còn gọi là than hơi, được coi là kém nhất và được sử dụng trực tiếp trong lò, chủ yếu trong các nhà máy nhiệt điện. Than luyện kim, hoặc than luyện cốc, được coi là cao quý. Than cốc là một vật liệu xốp, nhẹ và có ánh kim loại, được dùng làm nhiên liệu trong luyện kim (lò cao). Than cũng được sử dụng trong sản xuất hắc ín.

anthracite

Nó có khả năng đốt cháy chậm và thích hợp để sưởi ấm trong gia đình. Nó cũng được sử dụng trong các quá trình xử lý nước.

Thành phần và ứng dụng của than

Trong bất kỳ giai đoạn nào của nó, than bao gồm một phần hữu cơ và một phần khoáng. Chất hữu cơ được tạo thành bởi cacbon và hydro và một tỷ lệ nhỏ của oxy, lưu huỳnh và nitơ. Khoáng chất này bao gồm các silicat tạo nên tro.

Vì nó được chia thành nhiều loại, công dụng của than cũng rất nhiều. Việc sử dụng chính của than là nguồn năng lượng. Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), than đá chiếm 40% sản lượng năng lượng điện của thế giới. Than cũng được sử dụng trong lĩnh vực luyện kim.

Một loại than khác được tìm thấy trong tự nhiên là thực vật, được hình thành từ quá trình cacbon hóa củi. Than củi thường được sử dụng trong các quy trình công nghiệp, nhưng nó không phải là nguồn đáng kể để sản xuất năng lượng điện.

Ưu đãi đối với sản xuất điện từ than

Mặc dù không thể tái tạo, nhưng có những khuyến khích mạnh mẽ đối với việc sản xuất điện từ than. Hai lập luận chính ủng hộ việc sản xuất năng lượng từ than là trữ lượng dồi dào, đảm bảo an ninh nguồn cung và giá thành quặng thấp (so với các nhiên liệu hóa thạch khác) và quy trình sản xuất.

Theo số liệu của Cơ quan Năng lượng Điện Quốc gia (Aneel), trữ lượng than trên thế giới tổng cộng 847,5 tỷ tấn. Số lượng này sẽ đủ cung cấp cho sản xuất than hiện tại trong khoảng thời gian khoảng 130 năm. Một động lực khác là, không giống như dầu mỏ và khí đốt tự nhiên, trữ lượng than được tìm thấy với số lượng đáng kể ở 75 quốc gia - mặc dù xấp xỉ 60% tổng khối lượng tập trung ở Hoa Kỳ (28,6%), Nga (18,5%) và Trung Quốc. (13,5%). Brazil xuất hiện ở vị trí thứ 10.

Các nhà sản xuất than lớn nhất thế giới là Trung Quốc và Hoa Kỳ, theo Hiệp hội than thế giới, theo sau lần lượt là Ấn Độ, Indonesia và Australia. Ngoài ra, hầu hết ma trận năng lượng, cả ở Trung Quốc và Hoa Kỳ, đều dựa trên việc sản xuất điện từ than đá, cũng là đại diện trong ma trận năng lượng của các quốc gia khác, chẳng hạn như Đức, Ba Lan, Úc và Nam Phi. .

Tuy nhiên, bất chấp những lợi thế về kinh tế, sản xuất điện từ than khoáng là một trong những hình thức sản xuất năng lượng tích cực nhất trên quan điểm môi trường - xã hội. Các yếu tố bên ngoài tiêu cực hiện diện trong toàn bộ quá trình sản xuất, từ quá trình khai thác than.

khai thác than

Khai thác hoặc khai thác than có thể là hầm lò hoặc lộ thiên. Điều này sẽ khác nhau tùy thuộc vào độ sâu của than được tìm thấy.

Khi lớp bao phủ quặng hẹp, hoặc đất không phù hợp (cát hoặc sỏi), việc thăm dò có xu hướng được thực hiện ngoài trời. Nếu khoáng sản ở tầng sâu, cần phải xây dựng các đường hầm.

Theo Aneel, khai thác lộ thiên là hình thức khai thác quặng phổ biến ở Brazil và cũng cho năng suất cao hơn so với dưới lòng đất. Điều này không phù hợp với thực tế quốc tế, trong đó việc thăm dò bằng khai thác hầm lò chiếm ưu thế, tương đương với 60% lượng than khai thác trên thế giới.

Thoát nước mỏ axit và sản xuất chất thải quặng đuôi là những tác động tiêu cực đến môi trường phổ biến đối với cả hai loại hình khai thác.

Thoát nước mỏ axit (DAM)

Việc thoát axit của mỏ được thực hiện nhờ các máy bơm, giải phóng nước lưu huỳnh ra môi trường bên ngoài, tạo ra những thay đổi trong đất theo trật tự khoáng vật học (hình thành các hợp chất mới), hóa học (giảm độ pH) và vật lý (khả năng giữ nước và độ thẩm thấu thấp ), thay đổi theo địa chất của địa hình.

Theo báo cáo của Bộ Khoa học và Công nghệ, việc thoát nước mỏ bằng axit được coi là một trong những tác động đáng kể nhất của quá trình khai thác mỏ nói chung.

Kết quả của những thay đổi này trong đất, chất lượng của nước ngầm cũng bị ảnh hưởng. Có thể có sự giảm giá trị pH của nước, góp phần vào quá trình hòa tan kim loại và gây ô nhiễm nước ngầm, trong trường hợp nuốt phải, có thể ảnh hưởng đến sức khỏe con người.

Giảm thiểu các vấn đề hóa học và vật lý của đất do khai thác mỏ gây ra là bước đầu tiên trong quá trình phục hồi các khu vực bị ảnh hưởng.

Tác động của khai thác lộ thiên

Việc khai quật khối lượng lớn đất đá tạo ra các tác động môi trường có thể nhìn thấy đối với thảm thực vật và động vật, là nguyên nhân dẫn đến sự suy thoái của các khu vực rộng lớn và ô nhiễm thị giác, chưa kể đến việc gia tăng các quá trình xói mòn. Ngoài ra, việc sử dụng máy móc, thiết bị còn phát sinh ô nhiễm tiếng ồn (tiếng ồn).

Tác động của khai thác hầm lò

Về sức khỏe công nhân, vấn đề chính là bệnh bụi phổi của công nhân ngành than (PTC). Pneumoconioses là bệnh do hít phải các chất dạng hạt cao hơn khả năng thanh thải của hệ thống miễn dịch. Đây là tình trạng phơi nhiễm mãn tính khi hít phải bụi than, sau đó là sự tích tụ bụi trong phổi và thay đổi mô phổi.

PTC gây ra một quá trình viêm, có thể phát triển FMP xơ hóa tiến triển lớn, một căn bệnh được gọi là “phổi đen”.

Theo báo cáo của Bộ Y tế, có hơn 2.000 trường hợp được chẩn đoán mắc bệnh bụi phổi ở những người khai thác than.

Các tác động khác liên quan đến khai thác dưới lòng đất là hạ thấp mực nước ngầm, có thể góp phần làm tuyệt chủng các nguồn, tác động đến mạng lưới thủy văn bề mặt và các rung động do các vụ nổ gây ra.

Chế biến than

Theo Hiệp hội Than Khoáng sản Brazil, người thụ hưởng là một tập hợp các quy trình mà than thô (than thô - ROM), thu được trực tiếp từ mỏ, được loại bỏ các chất hữu cơ và tạp chất, nhằm loại bỏ các chất hữu cơ và tạp chất. đảm bảo chất lượng của chúng. Việc xử lý than phụ thuộc vào đặc tính ban đầu và mục đích sử dụng.

Theo báo cáo của Aneel, quá trình xử lý tạo ra chất thải rắn thường được lắng đọng ở khu vực gần khu vực khai thác và thải trực tiếp vào các dòng nước hoặc đập quặng thải, tạo ra những khu vực rộng lớn được bao phủ bởi vật liệu lỏng. Các chất độc hại có trong quặng đuôi được pha loãng trong nước mưa (rửa trôi), dưới dạng chất lỏng, thấm từ từ vào đất (thấm), làm ô nhiễm nguồn nước ngầm.

Những chất thải này thường chứa nồng độ lớn pyrit (sunfua sắt - FeS2) hoặc các vật liệu sunfua khác, góp phần tạo ra axit sunfuric và tăng cường quá trình “thoát nước mỏ axit”.

Vận chuyển

Theo Aneel, vận chuyển là hoạt động tốn kém nhất trong quá trình sản xuất than. Vì lý do này, thông thường than vận chuyển chỉ là than có hàm lượng tạp chất thấp, giá trị kinh tế gia tăng càng lớn.

Khi mục đích sử dụng than là sản xuất điện, nhà máy nhiệt điện được xây dựng trong vùng lân cận khu vực khai thác, giống như năm nhà máy nhiệt điện chạy bằng than đang hoạt động trên cả nước.

Về góc độ kinh tế, việc đầu tư đường dây tải điện để phân phối điện đã sản xuất có lợi hơn so với việc vận chuyển than trên quãng đường dài.

Đối với khoảng cách ngắn, phương pháp hiệu quả nhất là vận chuyển băng tải. Các đường ống cũng được sử dụng, qua đó than, trộn với nước, được vận chuyển dưới dạng bùn.

Sản xuất điện từ than đá

Sau khi khai thác từ lòng đất, than được chia nhỏ và được lưu trữ trong các silo. Sau đó nó được vận chuyển đến nhà máy nhiệt điện.

Theo Furnas, nhà máy nhiệt điện được định nghĩa là một tập hợp các công trình và thiết bị có chức năng tạo ra điện thông qua một quy trình được quy ước thành ba giai đoạn.

Bước đầu tiên bao gồm đốt nhiên liệu hóa thạch để biến nước lò hơi thành hơi nước. Trong trường hợp than đá, trước quá trình đốt cháy, nó được chuyển hóa thành bột. Điều này đảm bảo việc sử dụng nhiệt lớn nhất của quá trình đốt cháy.

Bước thứ hai là sử dụng hơi nước được tạo ra dưới áp suất cao để làm quay tuabin và dẫn động một máy phát điện. Hơi nước đi qua tuabin gây ra chuyển động của tuabin và của máy phát điện, được ghép nối với tuabin, biến đổi cơ năng thành năng lượng điện.

Chu trình được khép lại ở bước thứ ba và bước cuối cùng, trong đó hơi nước được ngưng tụ và chuyển đến một mạch làm lạnh độc lập, trở lại trạng thái lỏng, như nước nồi hơi.

Năng lượng được tạo ra được vận chuyển từ máy phát điện đến máy biến áp thông qua cáp dẫn. Máy biến áp, đến lượt nó, phân phối điện đến các trung tâm tiêu thụ thông qua các đường dây tải điện.

Khí thải

Khi than được đốt cháy, các nguyên tố chứa trong nó bị bay hơi (bay hơi) và thải ra khí quyển cùng với một phần chất vô cơ được giải phóng dưới dạng các hạt bụi (tro bay).

ở đây

Than là vật liệu có hàm lượng cacbon cao. Do đó, khi đốt cháy, than thải ra hàm lượng lớn khí carbon monoxide.

Carbon monoxide là một loại khí độc cực kỳ nguy hại cho sức khỏe con người, trong trường hợp ngộ độc cấp tính có thể dẫn đến tử vong. Theo Công ty Môi trường của Bang São Paulo (Cetesb), con đường chính của ngộ độc carbon monoxide là hô hấp. Sau khi hít vào, khí sẽ nhanh chóng được phổi hấp thụ và liên kết với hemoglobin, ngăn cản quá trình vận chuyển oxy hiệu quả. Do đó, tiếp xúc lâu dài với carbon monoxide có liên quan đến việc gia tăng tỷ lệ đau tim ở người cao tuổi.

Ngoài ra, khi ở trong khí quyển, carbon monoxide có thể bị oxy hóa thành carbon dioxide.

Cạc-bon đi-ô-xít

Carbon dioxide có thể được thải ra trực tiếp từ quá trình đốt cháy than và các nhiên liệu hóa thạch khác, hoặc nó có thể được hình thành trong khí quyển từ các phản ứng hóa học, ví dụ, từ phản ứng oxy hóa carbon monoxide.

Carbon dioxide được coi là một trong những khí chính trong quá trình tăng cường hiệu ứng nhà kính, có liên quan đến sự gia tăng của sự nóng lên toàn cầu. Và nó cũng là một trong những loại khí chính thải ra khi đốt than.

Điều quan trọng là phải chỉ ra rằng quá trình đốt cháy là giai đoạn của dây chuyền sản xuất than, trong đó có phát thải khí cacbonic lớn nhất, nhưng các giai đoạn lưu trữ và bảo quản chất thải cũng góp phần vào tổng lượng phát thải. Tuy nhiên, theo báo cáo của Bộ Khoa học và Công nghệ, việc thiếu kiến ​​thức về thời gian lưu trữ quặng trong từng trường hợp là một yếu tố hạn chế đối với việc tính toán tổng lượng phát thải.

Lưu huỳnh

Theo báo cáo của Hiệp hội Kế hoạch Năng lượng Brazil, trong số tất cả lượng khí thải từ các nhà máy nhiệt điện chạy bằng than, nguyên nhân gây lo ngại nhất là lượng khí thải lưu huỳnh. Khi đốt cháy, lưu huỳnh tạo thành một loạt các hợp chất khí được thải vào khí quyển nếu không có thiết bị thu giữ lưu huỳnh. Trong số này, lưu huỳnh đioxit (SO2) nổi bật hơn cả.

Lưu huỳnh đioxit (SO2) trải qua quá trình oxy hóa trong khí quyển và tạo thành lưu huỳnh trioxit (SO3), khi liên kết với nước mưa (H2O), sẽ tạo thành axit sulfuric (H2SO4), tạo ra mưa axit.

Mưa axit có ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống động thực vật, đặc biệt là thủy sinh. Ở rau dẫn đến biến đổi sắc tố và hình thành, hoại tử. Ở động vật, nó gây ra cái chết của các sinh vật như cá và ếch. Mưa axit cũng gây hư hỏng hàng hóa vật chất, vì nó tạo điều kiện cho các quá trình ăn mòn.

Theo Bộ Môi trường, tác động của sulfur dioxide đối với sức khỏe con người có thể liên quan đến sự gia tăng tỷ lệ mắc các vấn đề hô hấp nói chung và bệnh hen suyễn, được biểu hiện bằng sự gia tăng số người nhập viện.

Mêtan

Than có hàm lượng metan (CH4) cao. Quá trình đốt cháy than thải ra khí mêtan vào khí quyển, có thể kết hợp với hơi nước và khí cacbonic và được coi là một trong những khí nhà kính chính.

Metan được hình thành từ quá trình phân hủy các chất hữu cơ. Vì lý do này, sự xuất hiện của nó gắn liền với nhiên liệu hóa thạch.

Điều quan trọng cần lưu ý là mặc dù quá trình đốt than thải ra một lượng khí mêtan đáng kể vào khí quyển, nhưng có thể thấy sự phát thải khí mêtan trong quá trình sản xuất than từ quá trình khai thác quặng, đặc biệt là ở các mỏ hầm lò và trong kho chứa nguyên liệu sau khai thác. trong báo cáo của Bộ Khoa học và Công nghệ

Ôxít nitơ (NOx)

Than cũng có nồng độ nitơ cao. Do đó, quá trình đốt cháy than phát thải các oxit nitơ vào khí quyển. Khí đốt thường bao gồm hầu hết là oxit nitơ.Khi đi vào khí quyển, nó nhanh chóng bị oxy hóa thành nitơ đioxit.

Nitrogen dioxide, khi liên kết với nước mưa (H2O), tạo ra axit nitric (HNO3), giống như axit sulfuric (H2SO4), cũng gây ra mưa axit.

Ngoài ra, nồng độ cao của NO2 ảnh hưởng đến sự hình thành của ôzôn đối lưu và các quá trình khói bụi quang hóa.

Vật chất hạt (PM)

Theo Cetesb, vật chất dạng hạt là tất cả các vật chất rắn và lỏng vẫn lơ lửng trong khí quyển vì kích thước nhỏ của nó. Vật chất dạng hạt cũng hình thành trong khí quyển từ lưu huỳnh đioxit (SO2) và nitơ oxit (NOx) đã nói ở trên

Kích thước hạt có liên quan trực tiếp đến khả năng gây ra các vấn đề sức khỏe.

thủy ngân

Ngoài các loại khí đã được đề cập, than đá cũng chứa một lượng đáng kể thủy ngân, thông qua quá trình đốt cháy quặng được bay hơi vào khí quyển.

thứ hai tới EPA - Cơ quan Bảo vệ Môi trường các nhà máy nhiệt điện than là nguồn phát thải thủy ngân lớn nhất do con người gây ra.

Thủy ngân bay hơi có trong khí quyển được kết hợp với chu kỳ mưa, đến các cơ thể thủy sinh và dẫn đến ô nhiễm môi trường và thiệt hại cho đời sống thủy sinh. Ô nhiễm thủy ngân cũng là một vấn đề sức khỏe cộng đồng, vì việc tiêu thụ các sinh vật sống dưới nước bị nhiễm thủy ngân có thể dẫn đến ngộ độc cấp tính, và trong một số trường hợp có thể dẫn đến tử vong.