Pengeluaran elektrik dari arang batu boleh membahayakan alam sekitar
Gambar Brian Patrick Tagalog di Unsplash
Arang batu mineral adalah bahan bakar fosil yang diekstrak dari bumi melalui perlombongan. Asalnya berasal dari penguraian bahan organik (sisa-sisa pokok dan tumbuh-tumbuhan) yang terkumpul di bawah lapisan air berjuta-juta tahun yang lalu. Penguburan bahan organik ini oleh deposit tanah liat dan pasir menyebabkan peningkatan tekanan dan suhu, yang menyumbang kepada kepekatan atom karbon dan pengusiran atom oksigen dan hidrogen (karbonifikasi).
Arang batu mineral dibahagikan mengikut nilai kalori dan kejadian kekotoran, yang dianggap berkualiti rendah (lignit dan sub-bitumen) dan berkualiti tinggi (bitumen atau arang batu dan antrasit). Menurut Kajian Geologi Brazil, arang batu mineral dapat dibahagikan mengikut kualitinya, yang bergantung pada faktor-faktor seperti sifat bahan organik yang membentuknya, iklim dan evolusi geologi kawasan tersebut.
Gambut
Pengekstrakan gambut dilakukan sebelum kawasan tersebut dikeringkan, yang mengurangkan kelembapannya. Ia sering disimpan di tempat terbuka untuk kehilangan lebih banyak kelembapan.
Kegunaan: dipotong menjadi blok dan digunakan sebagai bahan bakar di tungku, termoelektrik, untuk mendapatkan gas bahan bakar, lilin, parafin, amonia dan tar (produk dari mana minyak dan bahan lain yang sangat berguna oleh industri kimia berasal)
Lignit
Ia boleh berlaku dalam dua cara, seperti bahan coklat atau hitam, dan diberi nama yang berbeza.
Kegunaan: gasogen yang memperoleh tar, lilin, fenol dan parafin. Abu dari pembakaran boleh digunakan sebagai simen dan seramik pozzolanic.
Arang batu
Arang batu dapat dibahagikan kepada dua jenis utama: arang batu tenaga dan arang batu metalurgi. Yang pertama, juga disebut arang batu stim, dianggap termiskin dan digunakan secara langsung di relau, terutama di loji tenaga terma. Arang batu metalurgi, atau arang batu kok, dianggap mulia. Coke adalah bahan berpori, ringan dan kilau logam, digunakan sebagai bahan bakar dalam metalurgi (tanur letupan). Arang batu juga digunakan dalam pengeluaran tar.
Antrasit
Ia mempunyai pembakaran perlahan, ditunjukkan untuk pemanasan rumah tangga. Ia juga digunakan dalam proses rawatan air.
Komposisi dan penggunaan arang batu mineral
Dalam fasa mana pun, arang batu terdiri daripada bahagian organik dan mineral. Organik dibentuk oleh karbon dan hidrogen dan bahagian kecil oksigen, sulfur dan nitrogen. Mineral terdiri daripada silikat yang membentuk abu.
Kerana dibahagikan kepada beberapa jenis, penggunaan arang batu banyak. Penggunaan utama arang batu adalah sebagai sumber tenaga. Menurut Badan Tenaga Antarabangsa (IEA) , arang batu mineral bertanggungjawab untuk 40% pengeluaran elektrik dunia. Arang batu mineral juga digunakan dalam sektor metalurgi.
Jenis arang lain yang terdapat di alam semula jadi adalah sayur-sayuran, yang terbentuk dari pengkarbonan kayu bakar. Arang sering digunakan dalam proses perindustrian, tetapi ia bukan sumber yang signifikan untuk pengeluaran elektrik.
Galakan untuk pengeluaran elektrik dari arang batu
Walaupun tidak dapat diperbaharui, ada insentif yang kuat untuk pengeluaran elektrik dari arang batu mineral. Dua argumen utama yang menyokong penghasilan tenaga dari arang batu mineral adalah banyaknya simpanan, yang menjamin keselamatan bekalan dan kos bijih yang rendah (berbanding dengan bahan bakar fosil lain) dan proses pengeluaran.
Menurut data Badan Tenaga Elektrik Nasional (Aneel), simpanan arang batu dunia sebanyak 847.5 bilion tan. Jumlah ini cukup untuk membekalkan pengeluaran arang batu semasa untuk jangka masa lebih kurang 130 tahun. Insentif lain adalah bahawa, tidak seperti minyak dan gas asli, simpanan arang batu mineral terdapat dalam jumlah yang besar di 75 negara - walaupun kira-kira 60% daripada jumlah keseluruhan tertumpu di Amerika Syarikat (28.6%), Rusia (18, 5%) dan China (13.5%). Brazil muncul di kedudukan ke-10.
Pengeluar arang batu terbesar di dunia adalah China dan Amerika Syarikat, menurut World Coal Association , diikuti oleh India, Indonesia dan Australia. Di samping itu, kebanyakan matriks tenaga, baik di China dan Amerika Syarikat, berdasarkan pengeluaran tenaga elektrik dari arang batu mineral, yang juga mewakili matriks tenaga negara lain, seperti Jerman, Poland, Australia dan Afrika Selatan.
Walau bagaimanapun, di sebalik kelebihan ekonomi, pengeluaran tenaga elektrik dari arang batu adalah salah satu bentuk pengeluaran tenaga yang paling agresif dari sudut sosio-persekitaran. Eksternaliti negatif terdapat sepanjang proses pengeluaran, dari pengekstrakan arang batu mineral.
Perlombongan arang batu
Pengambilan atau perlombongan arang batu boleh dilakukan di bawah tanah atau di tempat terbuka. Ini akan berbeza mengikut kedalaman di mana arang batu dijumpai.
Apabila lapisan yang menutupi bijih itu sempit, atau tanah tidak sesuai (pasir atau kerikil), eksplorasi cenderung dilakukan di tempat terbuka. Sekiranya mineral berada di lapisan dalam, perlu membina terowong.
Menurut Aneel, penambangan terbuka adalah bentuk utama pengambilan bijih di Brazil, dan juga lebih produktif daripada perlombongan bawah tanah. Ini tidak sesuai dengan realiti antarabangsa, di mana eksploitasi oleh perlombongan bawah tanah berlaku, setara dengan 60% pengekstrakan arang batu dunia.
Saliran asid dari lombong dan pengeluaran tailing adalah kesan negatif terhadap alam sekitar yang berlaku pada kedua-dua jenis pengekstrakan.
Saliran lombong asid (DAM)
Saliran asid lombong dilakukan dengan menggunakan pam, yang melepaskan air sulfur ke persekitaran luaran, menghasilkan mineralogi (pembentukan sebatian baru), kimia (pengurangan pH) dan perubahan fizikal (pengekalan air rendah dan tanah) di dalam tanah kebolehtelapan), yang berbeza-beza mengikut geologi kawasan.
Saliran asid dari lombong dianggap sebagai salah satu kesan proses perlombongan yang paling ketara pada umumnya, menurut laporan Kementerian Sains dan Teknologi.
Hasil daripada perubahan tanah ini, kualiti air tanah juga terganggu. Mungkin ada penurunan nilai pH air, yang berkontribusi pada pelarutan logam dan pencemaran air bawah tanah yang, jika tertelan, dapat mempengaruhi kesehatan manusia.
Pengurangan masalah tanah kimia dan fizikal yang disebabkan oleh perlombongan adalah langkah pertama dalam pemulihan kawasan yang terjejas.
Kesan perlombongan lubang terbuka
Penggalian sejumlah besar tanah berbatu menghasilkan kesan persekitaran yang dapat dilihat pada tumbuh-tumbuhan dan tutupan fauna, yang bertanggungjawab terhadap kemerosotan kawasan yang besar dan pencemaran visual, belum lagi intensifikasi proses hakisan. Selain itu, penggunaan mesin dan peralatan juga menghasilkan pencemaran bunyi (noise).
Kesan perlombongan bawah tanah
Berkenaan dengan kesihatan pekerja, masalah utama adalah Pneumoconiosis pekerja arang batu (PTC). Pneumoconiosis adalah penyakit yang disebabkan oleh penyedutan zarah di atas kapasiti pelepasan sistem imun. Ini adalah pendedahan kronik terhadap penyedutan debu arang batu mineral, diikuti oleh pengumpulan debu di paru-paru dan perubahan tisu paru-paru.
PTC mencetuskan proses keradangan dan dapat mengembangkan fibrosis FMP progresif besar, penyakit yang dikenali sebagai "paru-paru hitam".
Menurut laporan Kementerian Kesihatan, terdapat lebih daripada 2,000 kes pneumoconiosis yang didiagnosis di kalangan pelombong arang batu.
Kesan lain yang berkaitan dengan perlombongan bawah tanah adalah penurunan permukaan air, yang dapat menyumbang kepada kepupusan sumber, kesan pada permukaan hidrologi permukaan dan getaran yang disebabkan oleh letupan.
Pemprosesan arang batu
Menurut Persatuan Batu Bara Mineral Brazil, benefisiari adalah sekumpulan proses yang mana arang batu mentah run-of-mining (ROM), yang diperoleh secara langsung dari lombong, harus dikeluarkan bahan organik dan kekotoran, bertujuan untuk memastikan kualitinya. Perlakuan arang batu bergantung pada sifat asalnya dan penggunaan yang dimaksudkan.
Menurut laporan Aneel, pemprosesan menghasilkan tailing padat yang biasanya disimpan di kawasan yang berdekatan dengan perlombongan dan dilemparkan terus ke saluran air atau di bendungan tailing, mewujudkan kawasan luas yang diliputi oleh bahan cair. Bahan toksik yang terdapat di tailing dicairkan dalam air hujan (pencucian), yang, dalam bentuk cairan, perlahan-lahan menembus tanah (meresap), mencemari air bawah tanah.
Tailing ini biasanya mengandungi kepekatan pirit yang besar (besi sulfida - FeS2) atau bahan sulfida lain, yang menyumbang kepada penghasilan asid sulfurik dan peningkatan proses "saliran lombong asid".
Pengangkutan
Menurut Aneel, pengangkutan adalah aktiviti paling mahal dalam proses pengeluaran arang batu mineral. Atas sebab ini, biasanya, arang batu yang diangkut hanyalah yang mempunyai kandungan kekotoran yang rendah, dan nilai ekonomi yang lebih tinggi.
Apabila penggunaan arang batu mineral yang dimaksudkan adalah pembangkit elektrik, kilang termoelektrik dibangun di sekitar kawasan perlombongan, seperti halnya dengan lima loji termoelektrik arang batu yang beroperasi di negara ini.
Dari sudut ekonomi, lebih baik untuk melabur dalam talian penghantaran untuk mengedarkan tenaga elektrik yang sudah dihasilkan, daripada mengangkut arang batu pada jarak jauh.
Untuk jarak pendek, kaedah yang paling cekap adalah penggunaan penghantar. Saluran paip juga digunakan, di mana arang batu, dicampur dengan air, diangkut dalam bentuk lumpur.
Penjanaan kuasa melalui arang batu
Setelah diekstrak dari tanah, arang batu mineral dipecah dan disimpan dalam silo. Ia kemudian diangkut ke loji tenaga terma.
Menurut Furnas, sebuah kilang termoelektrik didefinisikan sebagai satu set kerja dan peralatan dengan fungsi menghasilkan tenaga elektrik melalui proses yang secara konvensional dibahagikan kepada tiga tahap.
Langkah pertama adalah membakar bahan bakar fosil untuk mengubah air di dalam dandang menjadi stim. Bagi arang batu mineral, sebelum proses pembakaran, ia diubah menjadi serbuk. Ini menjamin penggunaan termal terbesar dalam proses penembakan.
Tahap kedua adalah penggunaan wap yang dihasilkan di bawah tekanan tinggi, untuk menghidupkan turbin dan memulakan penjana elektrik. Peralihan wap melalui turbin menyebabkan turbin dan juga generator bergerak, yang digabungkan dengan turbin, mengubah tenaga mekanikal menjadi tenaga elektrik.
Kitaran ditutup pada tahap ketiga dan terakhir, di mana stim dikondensasikan dan dipindahkan ke litar penyejukan bebas, kembali ke keadaan cair, seperti air dari dandang
Tenaga yang dihasilkan diangkut dari penjana ke transformer melalui kabel konduktif. Transformer seterusnya menyebarkan tenaga elektrik ke pusat penggunaan melalui saluran penghantaran.
Pelepasan
Apabila arang batu dibakar, unsur-unsur yang terkandung di dalamnya teruap (menguap) dan dilepaskan ke atmosfer bersama dengan sebahagian daripada bahan anorganik yang dibebaskan dalam bentuk zarah debu (abu terbang).
di sini
Arang batu mineral adalah bahan dengan kepekatan karbon yang tinggi. Dengan cara ini, apabila arang batu dibakar, ia mengeluarkan kepekatan karbon monoksida yang besar.
Karbon monoksida adalah gas toksik yang sangat berbahaya bagi kesihatan manusia dan boleh, dalam kes mabuk akut, boleh menyebabkan kematian. Menurut Syarikat Alam Sekitar Negeri São Paulo (Cetesb), jalan utama keracunan karbon monoksida adalah pernafasan. Setelah dihirup, gas cepat diserap oleh paru-paru dan mengikat hemoglobin, mencegah pengangkutan oksigen yang cekap. Oleh itu, pendedahan karbon monoksida yang berpanjangan dikaitkan dengan peningkatan kejadian serangan jantung di kalangan orang tua.
Selain itu, sekali di atmosfera, karbon monoksida dapat dioksidakan menjadi karbon dioksida.
Karbon dioksida
Karbon dioksida dapat dipancarkan secara langsung oleh pembakaran arang batu dan bahan bakar fosil lain, atau dapat terbentuk di atmosfera dari reaksi kimia, misalnya, dari reaksi pengoksidaan karbon monoksida.
Karbon dioksida dianggap sebagai salah satu gas utama dalam proses meningkatkan kesan rumah hijau, yang dikaitkan dengan peningkatan pemanasan global. Dan ia juga merupakan salah satu jenis gas utama yang dikeluarkan oleh pembakaran arang batu.
Penting untuk menunjukkan bahawa pembakaran adalah fasa rantai pengeluaran arang batu di mana terdapat pelepasan karbon dioksida yang paling besar, tetapi tahap penyimpanan dan penyimpanan tailing juga menyumbang kepada jumlah pelepasan. Namun, menurut laporan Kementerian Sains dan Teknologi, kurangnya pengetahuan tentang waktu penyimpanan bijih dalam setiap kes adalah faktor pembatas untuk pengiraan jumlah pelepasan.
Sulfur
Menurut laporan Persatuan Brazil untuk Perancangan Tenaga, dari semua pelepasan dari loji janakuasa arang batu, salah satu yang menjadi perhatian utama adalah pelepasan sulfur. Setelah dibakar, belerang membentuk serangkaian sebatian gas yang dilepaskan ke atmosfer jika tidak ada peralatan untuk menangkapnya. Dari jumlah tersebut, sulfur dioksida (SO2) menonjol.
Sulfur dioksida (SO2) mengalami pengoksidaan di atmosfera dan membentuk sulfur trioksida (SO3) yang, pada gilirannya, ketika terikat dengan air hujan (H2O), akan membentuk asid sulfurik (H2SO4), sehingga menimbulkan hujan asid .
Hujan asid memberi kesan langsung kepada hidupan tumbuhan dan haiwan, terutamanya akuatik. Dalam sayur-sayuran, ia membawa kepada perubahan pigmentasi dan pembentukan dan nekrosis. Pada haiwan, ia menyebabkan kematian organisma, seperti ikan dan katak. Hujan asid juga menyebabkan kerosakan pada barang-barang material, kerana ia menyukai proses menghakis.
Menurut Kementerian Lingkungan Hidup, dampak sulfur dioksida pada kesehatan manusia mungkin terkait dengan peningkatan kejadian masalah pernafasan pada umumnya dan asma, yang ditunjukkan oleh peningkatan kemasukan ke hospital.
Metana
Arang batu mineral mempunyai kandungan metana yang tinggi (CH4). Pembakaran arang batu mineral melepaskan metana ke atmosfera, yang dapat dikaitkan dengan wap air dan karbon dioksida dan dianggap sebagai salah satu gas rumah hijau utama.
Metana terbentuk dari proses penguraian bahan organik. Atas sebab ini, kejadiannya dikaitkan dengan bahan bakar fosil.
Penting untuk diperhatikan bahawa, walaupun proses pembakaran arang batu mineral melepaskan sejumlah besar metana ke atmosfera, pelepasan metana dalam proses pengeluaran arang batu mineral berlaku sejak pengekstrakan bijih, terutama di lombong bawah tanah dan penyimpanan bahan pasca perlombongan, seperti yang dapat dilihat dalam laporan Kementerian Sains dan Teknologi
Nitrogen oksida (NOx)
Arang batu mineral juga mempunyai kepekatan nitrogen yang tinggi. Oleh itu, pembakaran arang batu memancarkan nitrogen oksida ke atmosfera. Gas pembakaran biasanya terdiri daripada nitrogen oksida. Apabila memasuki atmosfera, cepat teroksidasi menjadi nitrogen dioksida.
Nitrogen dioksida, apabila terikat dengan air hujan (H2O), menghasilkan asid nitrik (HNO3) yang, seperti asid sulfurik (H2SO4), juga menyebabkan hujan asid.
Di samping itu, kepekatan NO2 yang tinggi mempengaruhi pembentukan proses ozon troposfera dan proses asap fotokimia.
Bahan partikulat (MP)
Menurut Cetesb, bahan partikulat adalah semua bahan pepejal dan cair yang tetap terampai di atmosfer kerana ukurannya yang kecil. Bahan partikulat juga terbentuk di atmosfera dari sulfur dioksida (SO2) dan nitrogen oksida yang disebutkan di atas (NOx)
Ukuran zarah secara langsung berkaitan dengan potensi menyebabkan masalah kesihatan.
Merkuri
Sebagai tambahan kepada gas-gas yang telah disebutkan, arang batu mineral juga mengandung sejumlah besar merkuri, yang melalui pembakaran bijih diuap ke atmosfer.
Menurut EPA - Agensi Perlindungan Alam Sekitar, loji janakuasa arang batu merupakan sumber pelepasan merkuri antropogenik terbesar.
Merkuri yang tidak menentu yang terdapat di atmosfer dimasukkan ke dalam kitaran hujan, sampai ke badan air dan membawa kepada pencemaran alam sekitar dan kerosakan pada hidupan air. Pencemaran merkuri juga merupakan masalah kesihatan masyarakat, kerana pengambilan organisma air yang tercemar oleh merkuri boleh menyebabkan keracunan akut, dan dalam beberapa kes kematian.
