เทคโนโลยีถ่านหินสะอาดคืออะไร?

ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงฟอสซิลที่สกปรกที่สุด เมื่อถูกเผาไหม้จะปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่ก่อให้เกิดภาวะโลกร้อน ทำให้เกิดฝนกรดและมลพิษทางน้ำ ด้วย hoopla ทั้งหมดที่ล้อมรอบพลังงานนิวเคลียร์ไฟฟ้าพลังน้ำและเชื้อเพลิงชีวภาพคุณอาจได้รับการอภัยให้คิดว่าในที่สุดถ่านหินสกปรกก็กำลังจะหมดลง

แต่ถ่านหินไม่ใช่เศษเขม่าที่หลงเหลือจากการปฏิวัติอุตสาหกรรม - มันผลิตไฟฟ้าครึ่งหนึ่งในสหรัฐอเมริกาและมีแนวโน้มที่จะทำต่อไปตราบเท่าที่มีราคาถูกและอุดมสมบูรณ์ [ที่มา: Energy Information Administration ] เทคโนโลยีถ่านหินสะอาดพยายามที่จะลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่รุนแรงโดยการใช้เทคโนโลยีหลายอย่างในการทำความสะอาดถ่านหินและควบคุมการปล่อยมลพิษ

ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ประกอบด้วยคาร์บอนและไฮโดรคาร์บอนเป็นหลัก ส่วนผสมช่วยทำพลาสติก น้ำมันดินและปุ๋ย อนุพันธ์ของถ่านหิน ถ่านกัมมันต์ที่เรียกว่าโค้กจะหลอมแร่เหล็กและลดลงเพื่อสร้างเหล็ก แต่ถ่านหินส่วนใหญ่ - 92 เปอร์เซ็นต์ของอุปทานของสหรัฐ - เข้าสู่การผลิตพลังงาน [ที่มา: Energy Information Administration ] บริษัทไฟฟ้าและธุรกิจที่มีโรงไฟฟ้าเผาถ่านหินเพื่อผลิตไอน้ำที่เปลี่ยนกังหันและผลิตกระแสไฟฟ้า

เมื่อถ่านหินเผาไหม้ มันจะปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และการปล่อยก๊าซเรือนกระจกอื่นๆ ในก๊าซหุงต้มเมฆที่เป็นลูกคลื่นที่คุณเห็นจะไหลออกมาจากกองควัน เทคโนโลยีถ่านหินสะอาดบางชนิดทำให้ถ่านหินบริสุทธิ์ก่อนที่จะเผาไหม้ การเตรียมถ่านหินประเภทหนึ่ง การล้างถ่านหินขจัดแร่ธาตุที่ไม่ต้องการโดยการผสมถ่านหินที่บดแล้วกับของเหลว แล้วปล่อยให้สิ่งสกปรกแยกออกและตกตะกอน

ระบบอื่นๆ ควบคุมการเผาไหม้ถ่านหินเพื่อลดการปล่อยซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ไนโตรเจนออกไซด์ และอนุภาค เครื่องขัดเปียกหรือระบบกำจัดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ขจัดซัลเฟอร์ไดออกไซด์ สาเหตุหลักของฝนกรดโดยการพ่นก๊าซไอเสียด้วยหินปูนและน้ำ ส่วนผสมจะทำปฏิกิริยากับซัลเฟอร์ไดออกไซด์เพื่อสร้างยิปซั่มสังเคราะห์ ซึ่งเป็นส่วนประกอบของ drywall

หัวเผา NOx ต่ำ (ไนโตรเจนออกไซด์) ช่วยลดการสร้างไนโตรเจนออกไซด์ ซึ่งเป็นสาเหตุของ โอโซนระดับพื้นดินโดยการจำกัดออกซิเจนและควบคุมกระบวนการเผาไหม้ เครื่อง ตกตะกอนไฟฟ้าสถิตจะขจัดอนุภาคที่ทำให้โรคหอบหืดรุนแรงขึ้นและทำให้เกิดโรคทางเดินหายใจโดยการชาร์จอนุภาคด้วยสนามไฟฟ้าแล้วจับอนุภาคเหล่านั้นบนแผ่นรวบรวม

การแปรสภาพเป็น แก๊สจะหลีกเลี่ยงการเผาถ่านหินโดยสิ้นเชิง ด้วยระบบวงจรรวมการแปรสภาพเป็นแก๊สแบบผสมผสาน (IGCC) ไอน้ำและอากาศที่มีแรงดันร้อนหรือออกซิเจนจะรวมกับถ่านหินในปฏิกิริยาที่แยกโมเลกุลของคาร์บอนออกจากกัน ซิ นกัสที่เป็น ผลลัพธ์ซึ่งเป็นส่วนผสมของคาร์บอนมอนอกไซด์และไฮโดรเจน จะถูกทำความสะอาดและเผาในกังหันก๊าซเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า พลังงานความร้อนจากกังหันก๊าซยังให้พลังงานแก่กังหันไอน้ำด้วย เนื่องจากโรงไฟฟ้า IGCC สร้างพลังงานสองรูปแบบ โรงไฟฟ้าเหล่านี้จึงมีศักยภาพที่จะบรรลุประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงถึง 50 เปอร์เซ็นต์ [ที่มา: กระทรวงพลังงานสหรัฐ ]

ต่อไป เราจะเรียนรู้เกี่ยวกับเทคโนโลยีถ่านหินสะอาดที่ทะเยอทะยานที่สุดและสิ่งที่ต้องเกิดขึ้นก่อนที่ถ่านหินสะอาดจะเป็นไปได้ในเชิงพาณิชย์

การดักจับและกักเก็บคาร์บอนซึ่งอาจเป็นเทคโนโลยีถ่านหินสะอาดที่มีแนวโน้มดีที่สุด จับและกักเก็บการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) จากแหล่งที่อยู่นิ่ง เช่นโรงไฟฟ้า เนื่องจาก CO2 มีส่วนทำให้เกิดภาวะโลกร้อนการลดการปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศจึงกลายเป็นข้อกังวลระหว่างประเทศที่สำคัญ เพื่อที่จะค้นพบวิธีการดักจับคาร์บอน ที่มีประสิทธิภาพและประหยัดที่สุด นักวิจัยได้พัฒนาเทคโนโลยีหลายอย่าง

การแยกก๊าซไอเสียกำจัด CO2 ด้วยตัวทำละลาย ดึง CO2 ออกด้วยไอน้ำ และกลั่นไอน้ำให้เป็นกระแสที่มีความเข้มข้น การแยกก๊าซไอเสียทำให้ CO2 ใช้ในเชิงพาณิชย์ได้ ซึ่งช่วยชดเชยราคาได้ อีกกระบวนการหนึ่ง คือ การเผาไหม้ด้วย ออกซิเจนเชื้อเพลิง เผาเชื้อเพลิงในออกซิเจนบริสุทธิ์หรือออกซิเจนที่อุดมด้วยออกซิเจนเพื่อสร้างก๊าซไอเสียที่ประกอบด้วย CO2 และน้ำเป็นหลัก ซึ่งเป็นการหลีกเลี่ยงกระบวนการที่ใช้พลังงานมากในการแยก CO2 ออกจากก๊าซไอเสียอื่นๆ เทคโนโลยีที่สามการดักจับก่อนการเผาไหม้จะกำจัด CO2 ก่อนที่มันจะถูกเผาโดยเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการแปรสภาพเป็นแก๊ส

หลังจากการจับกุม เก็บกักเก็บกัก CO2 ไว้เพื่อป้องกันหรือหยุดไม่ให้กลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ ตัวเลือกการจัดเก็บทั้งสองแบบ ได้แก่ธรณีวิทยาและมหาสมุทรต้องมี CO2 จนกว่าการปล่อยสูงสุดจะลดลงหลายร้อยปีนับจากนี้ การจัดเก็บทางธรณีวิทยาเกี่ยวข้องกับการฉีด CO2 ลงในดิน แหล่งน้ำมัน หรือก๊าซที่ หมดลงและชั้นหินอุ้มน้ำที่มีน้ำเค็มลึกมี CO2 อย่างปลอดภัยในขณะที่ตะเข็บถ่านหินที่ไม่สามารถขุดได้ดูดซับไว้ กระบวนการที่เรียกว่าEnhanced oil Recoveryได้ใช้ CO2 เพื่อรักษาความดันและปรับปรุงการสกัดในแหล่งน้ำมัน

การจัดเก็บในมหาสมุทร ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่ยังอยู่ในระยะเริ่มต้น เกี่ยวข้องกับการฉีด CO2 เหลวลงในน้ำลึก 500 ถึง 3,000 เมตร ซึ่งจะละลายภายใต้ความกดดัน อย่างไรก็ตาม วิธีนี้จะลดค่า pH ลงเล็กน้อยและอาจเป็นอันตรายต่อแหล่งที่อยู่อาศัยในทะเล การจัดเก็บ CO2 ทุกรูปแบบจำเป็นต้องมีการเตรียมการและการตรวจสอบอย่างระมัดระวัง เพื่อหลีกเลี่ยงการสร้างปัญหาสิ่งแวดล้อมที่มีมากกว่าประโยชน์ของการกักเก็บ CO2

เนื่องจากรูปแบบพลังงานทางเลือกยังไม่สามารถแทนที่แหล่งพลังงานที่มีราคาถูกและอุดมสมบูรณ์เหมือนถ่านหิน เทคโนโลยีถ่านหินสะอาดจึงสัญญาว่าจะบรรเทาผลกระทบที่รุนแรงขึ้นจากการปล่อยถ่านหิน อย่างไรก็ตาม บริษัทสาธารณูปโภคและธุรกิจไม่ยอมรับเทคโนโลยีเพื่อสิ่งแวดล้อมอย่างหมดจดเสมอไป - เทคโนโลยีต้องมีเหตุผลทางเศรษฐกิจก่อน

การทำความสะอาดถ่านหินและการแยกก๊าซออกจากถ่านหินจะทำให้ราคาเชื้อเพลิงต่อบีทียูสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ในขณะที่การขายผลิตภัณฑ์พลอยได้ เช่น ยิปซั่มหรือ CO2 เชิงพาณิชย์สำหรับโซดาและน้ำแข็งแห้งสามารถชดเชยราคาของเทคโนโลยีถ่านหินสะอาดได้ การเรียกเก็บเงินจากคาร์บอนอาจทำให้การลดการปล่อยก๊าซทำได้จริงทางการเงิน

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเทคโนโลยีถ่านหินสะอาด ภาวะโลกร้อน พลังงานทางเลือก และข้อมูลอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง โปรดดูลิงก์ในหน้าถัดไป

บทความที่เกี่ยวข้อง

ลิงค์ที่ยอดเยี่ยมเพิ่มเติม

แหล่งที่มา