Duże złoża miedzi w Polsce szansą na poprawę stanu powietrza w kraju?

Polska zwiększa tempo wykorzystania węgla w przemyśle i nie spowalnia obrotów wydobycia miedzi. Rosyjscy naukowcy sugerują, że złoża tego metalu mogą pomóc rozwiązać problem zanieczyszczonego powietrza ze względu na popularność paliwa stałego w kraju.

Jak informuje Państwowy Instytut Geologiczny, na którego stronie internetowej znajdują się informacje o pięcioletnich okresach sprawozdawczych, jeszcze w 2015 roku Polska znalazła się na 5 miejscu wśród państw mających największe zasoby miedzi. Kryterium klasyfikacji to szacowana wielkość zasobów bilansowych (przed nią znalazły się Chile, Australia, Peru, Meksyk).

W ciągu ostatnich 50 lat w Polsce wyprodukowano 18 mln ton miedzi (i wydobyto przy tym ponad miliard ton urobku). Obecne zasoby miedzi pozwalają na kontynuację wydobycia przez kolejne 50 lat (według danych KGHM Polska Miedź SA).

Więcej miedzi - mniej emisji węgla?

Złoża miedzi w Polsce to nie tylko powód do aktywnego eksportu surowców, nawiasem mówiąc, głównie do Niemiec (np. w 2013 roku Niemcy importowały z Polski 144 700 ton tego surowca w postaci miedzi elektrolitycznej), ale także dobra pomoc w minimalizacji szkodliwych emisji ze źródeł energii węglowej.

Naukowcy z Laboratorium Katalizy i Przeróbki Węglowodorów Państwowego Uniwersytetu Technologicznego „Moskiewski Instytut Stali i Stopów” (MISiS), Laboratorium Badawczego „Ekoenergia 4.0” Politechniki Tomskiej (TPU) oraz Instytutu Katalizy Uniwersytetu Syberyjskiego Oddziału Rosyjskiej Akademii Nauk im. G. K. Boreskowa doszli do ciekawych wniosków w tej sprawie.

Rosyjscy naukowcy zaproponowali przede wszystkim nową metodę zwiększania efektywności spalania paliwa węglowego z wykorzystaniem dodatków katalitycznych - soli miedzi. Pozwala to zminimalizować emisję tlenku węgla o 40% i trzykrotnie zmniejszyć niedopalenie paliwa stałego, zamieniając je w ciepło użytkowe. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Fuel Processing Technology.

Zwiększyć sprawność kotła i zminimalizować tworzenie się sadzy w kominach

Jak wyjaśnił w rozmowie ze Sputnikiem Kiriłł Larionow, doktor nauk technicznych, pracownik naukowy w Laboratorium Katalizy i Przeróbki Węglowodorów MISiS, docent Centrum Naukowo-Edukacyjnego im. G. K. Boreskowa Szkoły Inżynierii Energetycznej TPU, w toku badań naukowcy wykorzystali sole miedzi jako aktywator spalania w celu zwiększenia reaktywności paliw stałych o wysokim stopniu uwęglenia, takich jak antracyt czy koks węglowy.

Naukowcy zintegrowali azotany, octany i siarczany miedzi z masową strukturą węgla poprzez impregnację, co pozwoliło im zapewnić równomierne rozprowadzenie dodatku w całym materiale. Następnie powstały materiał spalono w komorze spalania w początkowej temperaturze 500-700°C.

Podczas spalania węgiel uwalnia główne produkty z fazy gazowej - dwutlenek (CO2) i tlenek węgla (CO). Spalając węgiel lub inne paliwo stałe z dodatkiem soli miedzi, wywieramy korzystny wpływ na środowisko ograniczając powstawanie CO, gdyż mówimy o zwiększeniu intensywności spalania, co jednocześnie minimalizuje niedopalenie paliwa, zamieniając je w dodatkową energię.

Mówiąc prościej, zmniejszamy ilość popiołu - głównego odpadu przy spalaniu węgla. Sprawność kotła energetycznego wzrasta, ponieważ paliwo, którego używamy do kotłów energetycznych, według różnych źródeł, nie wypala się od 10 do 30%, w zależności od trybu ich pracy” - wyjaśnia Kiriłł Larionow.

Według niego technologia zaproponowana przez rosyjskich specjalistów może być wykorzystana nie tylko na bezpośrednie potrzeby energetyki.

„Można również zminimalizować sadzę węglową, czyli sadzę paleniskową w kominie, uwzględniając zastosowanie dodatków katalitycznych w postaci soli miedzi. W takim przypadku taki dodatek powoli zminimalizuje poślizg węgla podczas spalania paliwa stałego. Dotyczy to również ograniczenia tworzenia się sadzy w kominach” - wyjaśnia rozmówca Sputnika.

Kolejnym krokiem jest aprobata przemysłowa

Autorzy badania zwracają uwagę, że przy stosowaniu katalizatorów tlenkowych istnieje potrzeba zapewnienia dynamicznego kontaktu dodatku katalitycznego z węglem, czyli dodatek musi pozostawać w stałym kontakcie z paliwem, oddając tlen i tym samym zwiększając jego reaktywność. Zastosowanie soli jako katalizatora pozwala wykluczyć kontakt dynamiczny, co jest zaletą tej metody, gdyż spalanie warstwowe jest szeroko stosowane w energetyce węglowej.

Kiriłł Larionow wyjaśnia, że ​​proponowana technologia została przedstawiona w ramach badań podstawowych i do tej pory nie została zastosowana w rosyjskich zakładach produkcyjnych. 

Otrzymaliśmy dane u nas w laboratorium w zakładzie pilotażowym. Oczywiście są to inne warunki w przeciwieństwie do rzeczywistych urządzeń energetycznych, ale uzyskano bardzo dobry wynik. Jak wiadomo, droga między badaniami podstawowymi a gotowym „urządzeniem”, które ostatecznie zostanie wprowadzone w cykl technologiczny konkretnej produkcji, nie jest szybka

- wspomina Kiriłł Larionow. 

Europa nie zrezygnuje z elektrowni węglowych

Rosyjscy eksperci są przekonani, że w przyszłości zastosowanie soli miedzi do poprawy efektywności spalania węgla znacząco ograniczy straty paliw w energetyce, zminimalizuje zużycie energii przy rozpalaniu kotłów oraz ograniczy emisję z elektrowni węglowych. 

Według Kiriłła Larionowa opracowania tej branży są również istotne, ponieważ kraje europejskie najprawdopodobniej nie będą w stanie całkowicie zrezygnować z wykorzystywania węgla w energetyce, nawet w odległej przyszłości. 

Niestety jest to nierealne. Mimo bardzo dobrej dynamiki rozwoju odnawialnych źródeł energii, nie będą one w stanie pokryć aktualnego zapotrzebowania na energię. Należy wziąć pod uwagę roczny wzrost zużycia energii. Spośród tradycyjnych paliw gaz jest najbardziej przyjazny dla środowiska, ale w przeciwieństwie do węgla ma wysoki koszt. Tym samym małe źródła energii lub prywatne gospodarstwa rolne nadal będą wykorzystywać węgiel jako główne paliwo. 

Jednocześnie bardzo ważne jest zajęcie się kwestią zmniejszania „śladu węglowego” i poszukiwanie nowych rozwiązań technicznych, które polegają nie tylko na stosowaniu dodatków katalitycznych, ale także na integracji paliw alternatywnych z tradycyjną energetyką, recyklingiem odpadów, a także zwiększeniu wydajności elektrowni” - uważa Kiriłł Larionow. 

Poglądy i opinie zawarte w artykule mogą być niezgodne ze stanowiskiem redakcji.