Unia Europejska nie chce węgla, a właściwie nie chce go spora część zrzeszonych krajów i działający wszędzie anty-węglowi lobbyści. Jednak w tej samej Europie, ale poza granicami UE – już w Rosji, na Ukrainie czy Białorusi węgiel dalej jest szanowanym paliwem. Tam bardziej cenią ekonomiczne zyski niż ewentualne korzyści ze zmniejszonej emisji CO2. Ale nie tylko tam. Zmniejszać ilości wypuszczanego w powietrze dwutlenku węgla – m.in. ze spalania węgla – nie zamierzają jego najwięksi emitenci: Chiny (26,7 proc. światowej emisji), Stany Zjednoczone (16,8 proc.), Indie (5,3 proc.) wspomniana już Rosja (4,9 proc.) i Japonia (4,1 proc.). Natomiast Indonezja nie ma zamiaru zaprzestać wycinania lasów, dzięki czemu w przelicznikowej klasyfikacji wysuwa się nawet na trzeciego truciciela. Polska ze swoim 1 proc. udziałem zajmuje 22 miejsce na świecie pod względem emisji CO2, będąc mniejszym wytwórcą dwutlenku węgla niż Niemcy (6 fabrykant CO2), Wielka Brytania (11), Włochy (16), Francja i Hiszpania (odpowiednio 18 i 19 pozycja). Jednak UE ma pretensje właśnie o nasz węgiel.
Unia Europejska nie chce węgla, a właściwie nie chce go spora część zrzeszonych krajów i działający wszędzie anty-węglowi lobbyści. Jednak w tej samej Europie, ale poza granicami UE – już w Rosji, na Ukrainie czy Białorusi węgiel dalej jest szanowanym paliwem. Tam bardziej cenią ekonomiczne zyski niż ewentualne korzyści ze zmniejszonej emisji CO2. Ale nie tylko tam. Zmniejszać ilości wypuszczanego w powietrze dwutlenku węgla – m.in. ze spalania węgla – nie zamierzają jego najwięksi emitenci: Chiny (26,7 proc. światowej emisji), Stany Zjednoczone (16,8 proc.), Indie (5,3 proc.) wspomniana już Rosja (4,9 proc.) i Japonia (4,1 proc.). Natomiast Indonezja nie ma zamiaru zaprzestać wycinania lasów, dzięki czemu w przelicznikowej klasyfikacji wysuwa się nawet na trzeciego truciciela. Polska ze swoim 1 proc. udziałem zajmuje 22 miejsce na świecie pod względem emisji CO2, będąc mniejszym wytwórcą dwutlenku węgla niż Niemcy (6 fabrykant CO2), Wielka Brytania (11), Włochy (16), Francja i Hiszpania (odpowiednio 18 i 19 pozycja). Jednak UE ma pretensje właśnie o nasz węgiel.
Bardziej ekologicznie
W Unii Europejskiej węgiel określany jest mianem najbrudniejszego paliwa kopalnego w świecie. Jednocześnie demografowie przewidują, że w 2050 roku Ziemię zamieszkiwać będzie już prawie 9 miliardów ludzi, czyli trzy razy tyle, ile zasiedlało naszą planetę przed stu laty. Aby zaspokoić ich gospodarcze i komunalne potrzeby niezbędna będzie mniej więcej dwukrotnie większa ilość tzw. paliwa umownego. Jakiego? Z wiatraków i słonecznych baterii? Nie. Światowa Rada Energetyczna prognozuje, że to dwukrotne zwiększenie zapotrzebowania na energię do 2050 roku pokrywane będzie dwukrotnym wzrostem zużycia gazu oraz węgla. Tak węgla, który dzisiaj dostarcza ponad 22 proc. energii produkowanej w świecie (w Polsce 98 proc.). Departament Energii USA przewiduje wręcz, że w ciągu najbliższych dwudziestu lat ilość energii produkowanej z węgla wzrośnie aż o 80 proc. Od węgla po prostu nie ma ucieczki. Tym bardziej, że jego zasoby są prawdopodobnie dziesięciokrotnie większe od złóż ropy naftowej i gazu ziemnego razem wziętych.
Z drugiej strony zarówno z ekologicznych jak i ekonomicznych powodów nie możemy, zwłaszcza w energetyce, wykorzystywać węgla tak jak to robimy od lat, spalając go w szkodliwy dla środowiska i do tego mało wydajny sposób. Dlatego poza środowiskami nawiedzonych ekologów, którzy najchętniej zasypaliby wszystkie kopalnie, w kręgach nauki i przemysłu prowadzi się poważne badania nad nowymi sposobami pozyskania energii z węgla – przyjaźniejszymi dla otoczenia a zarazem wydajniejszymi.
Klasyczna technologia wytwarzania energii elektrycznej z węgla polega na przetworzeniu w kotle energii węgla na energię cieplną pary wodnej, która napędza turbinę sprzężoną z generatorem energii elektrycznej. Proces ten powoduje powstawanie znacznej ilości zanieczyszczeń, pyłów oraz gazów – dwutlenku węgla oraz tlenków siarki i azotu. Wymogi ekologii spowodowały, że dzisiaj elektrownie stosują oczyszczanie spalin, ich odpylanie, odsiarczanie i odazotowanie. Odpylanie pozwala na usunięcie do 99,99 proc. pyłów i jest powszechnie stosowane. Procesy odsiarczania są prowadzone z użyciem kamienia wapiennego, który wiąże SO2. Do tego same kopalnie starają się „produkować czystszy” surowiec, oddzielając wydobyty węgiel w tzw. zakładach wzbogacania od zanieczyszczających go substancji mineralnych, dzięki czemu zmniejsza się zawartość popiołu i siarki w węglu trafiającym do elektrowni.
Trochę gorzej jest jednak z odazotowaniem. Co prawda znane są odpowiednie technologie, ale usuwanie tlenków azotu wymaga stosowania drogich reaktorów, w których toksyczne tlenki przechodzą w neutralny azot. Proces ten zwiększa więc koszt produkcji energii, dlatego niestety jest stosowany stosunkowo rzadko, częściej wykorzystuje się metody polegające na poprawie procesu spalania węgla w kotle.
Przemiana węgla kamiennego czy brunatnego w energię elektryczną ma w klasycznych dzisiaj instalacjach sprawność (efektywność) rzędu 40 proc. Jej podwyższenie daje korzyść w postaci mniejszej ilości węgla niezbędnego dla uzyskania tej samej ilości energii elektrycznej, co w oczywisty sposób obniża ogólną ilość emitowanych zanieczyszczeń. Nie wdając się w techniczne szczegóły konkretnych rozwiązań wystarczy powiedzieć, że ich stosowanie poprawia efektywność o kilka procent. Jednak jedne i drugie dalej emitują duże ilości dwutlenku węgla, tego wroga klimatologów.
Gaz, benzyna i wodór
Innym sposobem wykorzystania energetycznych właściwości węgla jest jego przetworzenie w gaz w tzw. procesie zgazowania węgla. Proces znany jest od lat, bo już w 1792 r. szkocki inżynier William Murdock stwierdził, że przy podgrzaniu węgla kamiennego w zamkniętym naczyniu bez dostępu powietrza następuje jego przemiana w koks z wydzieleniem palnych gazów. Niemcy, którzy cierpieli na brak ropy naftowej i jej pochodnych poszli jeszcze dalej i już w 1930 roku uruchomili instalację przemysłową wytwarzającą benzynę z węgla. Podczas II wojny światowej pracowało 12 zakładów wyposażonych w instalacje do upłynniania węgla i produkcji paliwa. W latach 1943-44 (m.in. w Policach oraz Blachowni w Kędzierzyn – Koźlu) wytwarzali z węgla ok. 4,5 mln ton benzyny i paliwa lotniczego.
Lata 70. i 80. przyniosły rozwój nowych technologii przetwarzania węgla w gaz i paliwa. Aktualnie osiągnęły one taki stopień rozwoju, że można już mówić o skali przemysłowej. Państwa posiadające duże zasoby węgla budują zakłady jego upłynniania. Przede wszystkim są to obecnie Chiny, USA i Filipiny. W ostatnich dwóch dekadach XX wieku firmy Lurgi, Texaco, Shell, Destec uruchomiły produkcję gazu z węgla w 128 zakładach, instalując 366 generatorów gazu. Dopóki jednak na świecie są jeszcze spore zapasy ropy i gazu to przerabianie węgla na te paliwa nie będzie powszechne. Kiedyś będziemy do tego zmuszeni, jak RPA kiedy nałożono na nią embargo to budowano tam kolejne zakłady, tak że dzisiaj kraj ten ma zdolność przerobową 40 mln ton węgla w ciągu roku i rocznie wytwarza 5 mln ton paliw silnikowych.
Dzisiaj na świecie najważniejszy jest prąd, ale wykorzystanie metod zgazowywania węgla do produkcji energii elektrycznej nastąpiło stosunkowo niedawno. Na koniec XX wieku na świecie działało zaledwie 10 elektrowni opartych o zgazowanie paliw organicznych i miały one głównie charakter pilotażowo-demonstracyjny. Ich ilość nie rośnie zbyt szybko, bo naukowcy poszli jeszcze dalej. Skoro im więcej wodoru, tym lepszy efekt spalania, czemu nie użyć samego wodoru? Tak stwierdzili naukowcy z całego świata i rozpoczęli wielką kampanię na rzecz wodoru, który można by stosować w elektrowniach a nawet zasilać samochody. Wodór ma bowiem jeszcze jedną zaletę – jest najbardziej ekologiczny ze wszystkich paliw. Podczas jego utleniania powstaje para wodna i nie ma dwutlenku węgla. Były prezydent USA George W. Bush przeznaczył na wodorowy projekt z budżetu federalnego 1,7 mld dolarów. Mieszkańcy Kalifornii po dziesięciu latach mieli już jeździć samochodami na wodór, miało powstać 200 stacji do zasilania wodorem. Powstało ich zaledwie kilkanaście. Bo technologia pozyskiwania wodoru ciągle jest za droga a do tego i tak powoduje powstawanie CO2.
Co zrobić z CO2
Upłynniony węgiel, nie mówiąc już o czystym wodorze, jest niewątpliwie paliwem bardziej przyjaznym dla środowiska niż węgiel naturalny spalany w kotłach elektrowni czy domowych piecach. Tylko co zrobić z CO2. Oczywiście z instalacji zgazowania, upłynnienia czy uwodornienia węgla gaz ten o wiele łatwiej jest wychwycić niż np. w kominie elektrowni. Pozostaje problem gdzie i jak go zmagazynować.
Opracowano szereg technologii zarówno wychwytywania dwutlenku przed, jak i w trakcie samego procesie spalania, a także jego magazynowania pod ziemią. Wśród testowanych metod można wymienić zatłaczanie CO2 w pokładach węgla kamiennego nieprzewidzianych do eksploatacji, czy też w wypełnionych solanką głębokich formacjach skalnych, zawierających małe ilości innych paliw kopalnych (ropy naftowej, gazu ziemnego). Rozwiązania tego typu stosowane są m.in. w, USA, RPA, Kanadzie, Australii i Danii. Ciągle są to jednak ciągle próby, takie jak zagazowywanie węgla bezpośrednio pod ziemią – w kopalniach węgla.
Wcześniej lub później nauka rozwiąże te problemy. Będzie szybciej jeśli ekolodzy i ich zwolennicy zrozumieją, że rosnącej liczbie ludzi na świecie i związanych z tym potrzeb energetycznych nie rozwiąże się energią wiatru i słońca. „Przed zmianami klimatycznymi Europę i świat może uratować tylko opracowanie lepszych, sprawniejszych i tańszych technologii ograniczenia emisji – powiedział parę lat temu prof. Jerzy Buzek - Zamiast zaostrzać limity CO2, co będzie kosztować unijną gospodarkę nawet 100 mld euro rocznie, lepiej wydać 10 mld euro na innowacyjne rozwiązania technologiczne” - podkreślił. I miał rację. Tylko jak przekonać innych, jak im uświadomić, że od węgla też nie ma odwrotu. Bo świata na to po prostu nie stać.
Ryszard Nowosadzki
