fbTrack
REKLAMA
REKLAMA

Gospodarka Obiegu Zamkniętego

Mniej odpadów z energetyki węglowej

Podczas wydobycia węgla powstają miliony ton odpadów.
Bloomberg
Biorąc pod uwagę ograniczoną ilość surowców mineralnych w skorupie ziemskiej, obecnie ich użytkowanie nie zależy tylko i wyłącznie od ich ochrony i racjonalnej gospodarki.

Oszczędność zasobów w czasach wzrastającego zapotrzebowania na surowce nie przyczyni się już do jego zaspokojenia. Rozwój przemysłu i krajowych gospodarek wymaga zwiększenia użycia w gospodarce wtórnych surowców mineralnych pochodzących z odpadów przemysłowych – tych już nagromadzonych na składowiskach bądź stale wytwarzanych w procesach przemysłowych. Takie rozwiązanie postuluje gospodarka o obiegu zamkniętym (GOZ). Ponad 2,5 mld ton odpadów wytwarzanych w Unii Europejskiej kosztuje gospodarkę około 740 mld euro rocznie. Stanowi to około 8 proc. całego obrotu gospodarczego. Część z tego to koszty naszej gospodarki. Według założeń GOZ wszystko co wytwarzamy, winno być powtórnie wykorzystywane. Dotyczy to samych produktów wraz z surowcami, z których powstały, oraz materiałów, które powstały w wyniku procesu wytwarzania, potocznie nazywanych odpadami produkcyjnymi. Takie podejście wymuszają zarówno względy ekologiczne, jak i ekonomiczne. Składowiska powinny przejść do historii. Wymuszą to nadchodzące regulacje w zakresie odpadów i ograniczeń w ich składowaniu.

Minerały antropogeniczne z górnictwa i energetyki

Każdego roku gospodarka traci ogromne ilości surowców mineralnych. Tylko w Polsce w procesach przemysłowych wytwarzamy ok. 135 mln ton odpadów mineralnych rocznie. Nadal jednak 87 proc. zapotrzebowania na materiały do budownictwa w Europie pokrywają surowce naturalne, mimo że znaczna ich część mogłaby być zastąpiona zasobami surowców antropogenicznych – powstającymi obficie w gospodarce, a nadal traktowanymi jak odpady przemysłowe.

W Polsce największa ilość odpadów powstaje w przemyśle górniczym i energetycznym – 77 proc. wszystkich odpadów. Są to odpady grupy 1 i 10. Odpady z grupy 1 stanowią 60 proc. odpadów wytwarzanych w Polsce ogółem, natomiast odpady grupy 10 stanowią 17 proc. wszystkich odpadów (GUS, 2017).

Zmiany w funkcjonowaniu przedsiębiorstw energetycznych polegające na rozszerzeniu ich podstawowej działalności o produkcję materiałów mogących z powodzeniem zastąpić materiały produkowane dla przemysłu z surowców naturalnych to podejście, dzięki któremu ich wydobycie znacznie się zmniejszy, a składowiska odpadów energetycznych w naszym kraju przestaną funkcjonować. Taki sposób postępowania został już określony w pierwszych regulacjach związanych z gospodarowaniem odpadami oraz nakreślony w tzw. hierarchii postępowania z odpadami. Zapobieganie produkcji odpadów przedstawione jest jako priorytetowe preferowane działanie. Jest ono korzystne dla ochrony środowiska, jak również przedsiębiorców, ponieważ realizując je, surowce wykorzystywane są w pełnym stopniu i możliwe staje się wykluczenie odpadów z produkcji.

Klucz w ręku Mateusza Morawieckiego

Kompleksowe narzędzia służące wdrażaniu gospodarki o obiegu zamkniętym ma zaproponować krajowa „Mapa drogowa gospodarki o obiegu zamkniętym", program implementujący koncepcję gospodarki o obiegu zamkniętym, opracowany w Ministerstwie Rozwoju. Jest to dokument stanowiący jeden z projektów strategicznych strategii odpowiedzialnego rozwoju, a więc wpisuje się w całościową wizję rozwoju kraju. Krajowa „Mapa drogowa" ma uwzględniać specyfikę gospodarki Polski, zatem zwraca uwagę na funkcjonujące w Polsce górnictwo i energetykę opartą na węglu. Z dążenia do ochrony zasobów surowców naturalnych oraz możliwości szerszego zagospodarowania ubocznych produktów spalania w ramach przedstawionych powyżej uwarunkowań wyniknęła idea definiowania ubocznych produktów spalania jako minerały antropogeniczne (MA). Taki sposób ich definiowania ma swoje uzasadnienie merytoryczne, pozwalają na to ich obecnie szeroko rozpoznany skład pierwiastkowy, własności fizykochemiczne, bezpieczeństwo stosowania potwierdzone badaniami na potrzeby unijnego systemu REACH, jak również wieloletnia praktyka w zakresie gospodarczego wykorzystania tych materiałów.

Polityka surowcowa państwa, skupiająca się na zdefiniowaniu i realizacji strategii pozyskiwania surowców mineralnych, której opracowanie koordynuje pełnomocnik rządu do spraw polityki surowcowej państwa, profesor Mariusz Orion Jędrysek, będzie kluczowym narzędziem w tym zakresie. Stały dostęp do odpowiedniej ilości surowców o właściwej jakości jest ważkim czynnikiem zapewniającym zrównoważony rozwój i ciągłość procesów gospodarczych.

Bezodpadowa energetyka węglowa

Wśród działań podejmowanych w celu realizacji założeń gospodarki o obiegu zamkniętym jest rozwój bezodpadowych i bardziej oszczędnych technologii w zakresie wykorzystania zasobów naturalnych oraz wprowadzanie do obrotu produktów, które nie przyczyniają się do powstawania odpadów. Dotyczy to zarówno etapu ich produkcji, jak i wykorzystania. W tym podejściu ważną rolę może odegrać koncepcja bezodpadowej energetyki węglowej (BEW). Celem takiego podejścia jest modyfikacja ubocznych produktów spalania powstających w procesach wytwarzania energii elektrycznej i ciepła w jednostkach energetycznych, tak by mogły spełniać normy dla surowców wymaganych przez rynek (np. w sektorze budownictwa). Dane dla 14 wybranych firm/grup energetycznych działających obecnie w Polsce pokazują, że w ciągu jednego roku wytwarzanych jest w Polsce 20 mln t ubocznych produktów spalania (UPS). Z kolei z danych Głównego Urzędu Statystycznego dowiadujemy się, że łącznie wszystkich dotychczas składowanych (nagromadzonych) w kraju UPS jest już 323,1 mln t.

Biorąc pod uwagę uwarunkowania zewnętrzne dotyczące aktualnej polityki unijnej ukierunkowanej na gospodarkę bezodpadową, sytuacja taka jest wysoce niekorzystna z punktu widzenia dalszego funkcjonowania polskiej energetyki węglowej. Dzięki przyjęciu modelu bezodpadowej energetyki węglowej zapobiegamy powstawaniu odpadów w przemyśle energetycznym i jednocześnie wdrażamy innowacyjne technologie pozwalające na wytwarzanie produktów przyjaznych środowisku, ponieważ ich wytwarzanie nie wiąże się z generowaniem dodatkowych emisji zanieczyszczeń do atmosfery, tak jak w przypadku wysokoemisyjnej produkcji materiałów do budownictwa.

Wytwarzanie produktów ma sens tylko wtedy, kiedy jest na nie rynek. Projekty infrastrukturalne, budownictwo i gospodarka przestrzenna powinny odbierać produktów mineralnych z górnictwa i energetyki. Potrzeby w tym zakresie są znacznie większe niż podaż. Niestety, nie są widziane i uwzględniane na etapie projektowania, uzyskiwania pozwoleń budowlanych oraz w przetargach na ich wykonywanie.

Symbioza w tym zakresie może być zrealizowana tylko na poziomie Rady Ministrów poprzez wdrożenie w gospodarce wskaźnika antropogeniczności, wskazującego na udział surowca wtórnego w produkcie w stosunku do całości zużywanych surowców. Według ekspertów Klubu Rzymskiego wskaźnik ten dla Polski powinien wynosić 50 proc. Zdefiniuje on reguły gry między sektorami i stworzy lub nie perspektywy dla górnictwa i energetyki w tym zakresie.

Warunki wprowadzania BEW

Aby energetyka mogła w pełni wdrożyć zasadę gospodarki o obiegu zamkniętym w ramach wytwarzania i dostarczania produktów antropogenicznych dla budownictwa inżynieryjnego, nikt nie potrzebuje odpadów, muszą być spełnione pewne warunki brzegowe.

Poza wspomnianą wyżej regulacją, która jest kluczem, zaliczamy do nich warunki elektrowni obejmujące diagnozę kosztów i ryzyk gospodarki odpadami. Obejmuje ona koszty generowane obecnie oraz planowane w czasie pracy instalacji, jak również modele współpracy z rynkiem. Kolejnym warunkiem brzegowym dotyczącym działania elektrowni jest wdrożenie modelu poprawy własności minerałów antropogenicznych do produktów już w procesach energetycznych. Uzdatnianie ubocznych produktów spalania do produktów za pomocą modyfikacji ich własności w ramach procesów energetycznych to szansa na innowacyjność w energetyce. Dotychczas procesy uzdatniania prowadzone były poza instalacjami układu spalania, po przetransportowaniu ubocznych produktów spalania do magazynów. Istotą nowego podejścia, którego celem jest bezodpadowa energetyka węglowa, jest stworzenie kompleksowego systemu uzdatniania znajdujących się w węglu minerałów antropogenicznych już w trakcie przygotowania paliwa i jego spalania, a także dalszej jego drogi w instalacji energetycznego spalania. Aby główny cel, jakim jest bezodpadowość w energetyce, mógł być zrealizowany, proces uzdatniania minerałów antropogenicznych wymaga wcześniejszego ustalenia wymagań technicznych stawianych przez przyszłych odbiorców tak wytworzonych materiałów. Zatem rozwiązania dla bezodpadowej energetyki węglowej prowadzą do wykorzystania kotła energetycznego jako wielofunkcyjnego reaktora chemicznego do modyfikacji minerałów antropogenicznych zawartych w węglu, tak aby efekty jego pracy dawały pozytywny skutek w postaci wyprodukowanych oprócz energii, surowców mineralnych właściwych do zastosowania w gospodarce. Prace badawcze w zakresie bezodpadowej energetyki węglowej wskazują na możliwość dokonywania takiego uzdatniania na etapie przygotowania i podawania paliwa, spalania paliwa w komorze spalania, odprowadzania minerałów antropogenicznych z komory spalania do urządzeń odpylających i magazynowania.

Zaletą technologii produkcji bezodpadowej jest możliwość regulacji właściwości surowców antropogenicznych. Wprowadzane modyfikacje procesu ich wytwarzania wpływają na właściwości surowców antropogenicznych, co pozwala na uzyskanie surowca dostosowanego do zaplanowanego zastosowania. Ich produkcja nie powoduje powstawania odpadów oraz związanych z procesem produkcyjnym emisji i strat energii. Surowce powstające w ten sposób są produktami w pełni ekologicznymi, a ich struktura i właściwości wytworzone na bazie naturalnych surowców mineralnych są analogiczne z występującymi w minerałach naturalnych i nie zawierają substancji zagrażających środowisku naturalnemu. Kruszywa antropogeniczne mogą być stosowane zarówno jako zamiennik kruszyw naturalnych lub jako składnik mieszanin z surowcami naturalnymi, co pozwoli na uzyskanie pożądanych właściwości. Technologia produkcji kruszyw w ramach procesu wytwarzania energii jest aktualnie na etapie modelowania.

dr inż. Tomasz Szczygielski, Centrum Inżynierii Minerałów Antropogenicznych, Instytut Badań Stosowanych, Politechnika Warszawska

Centrum Inżynierii Minerałów Antropogenicznych

Wiedza z zakresu bezodpadowej energetyki węglowej jest zagadnieniem interdyscyplinarnym. Obejmuje energetykę, technologię, ochronę środowiska, w tym zagadnienia z zakresu odpadów, emisji, zasobów naturalnych, ale również logistyki, zarządzania i ekonomii na poziomie funkcjonowania przedsiębiorstw. To również uwarunkowania polityczne i społeczne, mające wpływ na dalsze funkcjonowanie elektrowni. Kwestiom tym poświęcona jest strona internetowa prowadzona w ramach prac Centrum Inżynierii Minerałów Antropogenicznych: cima.ibs.pw.edu.pl, do odwiedzenia której zapraszamy wszystkich zainteresowanych powyższą tematyką.

 

Źródło: Rzeczpospolita
REKLAMA
REKLAMA
REKLAMA
REKLAMA

REDAKCJA POLECA

REKLAMA
NAJNOWSZE Z RP.PL
REKLAMA
REKLAMA