Węgiel

Spalanie węgla kamiennego w domowych piecach i kotłach wiąże się z emisją substancji szkodliwych dla zdrowia i gazów cieplarnianych. W przypadku starego typu urządzeń grzewczych lub złej jakości opału emisje zanieczyszczeń są zazwyczaj bardzo wysokie.

W krajach rozwiniętych spalanie węgla w gospodarstwach domowych już od dawna jest rzadkością. Wyjątkiem pozostają państwa takie jak Polska, gdzie dostępność węgla wciąż jest duża, a zdrowie obywateli i stan środowiska przez lata nie były traktowane priorytetowo. Polska odpowiada za 87% zużycia węgla w gospodarstwach domowych w Unii Europejskiej.

Wpływ spalania węgla w gospodarstwach domowych na jakość powietrza i środowisko

Najważniejsze zanieczyszczenia emitowane przy spalaniu węgla

Domowe urządzenia grzewcze opalane węglem: piece i kotły centralnego ogrzewania (c.o.) są źródłem emisji pyłu zawieszonego, zawartych w pyle wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA), dwutlenku azotu (NO₂), dwutlenku siarki (SO₂) i tlenku węgla (CO).

Wielkość emisji tych substancji zależy zarówno od jakości opału, jak i od klasy urządzenia grzewczego. Emisja zanieczyszczeń jest dużo niższa w przypadku urządzeń nowoczesnych, ale te wymagają węgla o odpowiednio dobrych parametrach. Jednak nawet najlepsze dostępne na rynku kotły węglowe emitują zazwyczaj więcej szkodliwych substancji (w przeliczeniu na jednostkę uzyskanej energii cieplnej), niż kotły olejowe lub gazowe, nie mówiąc już o grzejnikach elektrycznych lub pompach ciepła, które lokalnie nie emitują żadnych zanieczyszczeń^, .

Zarówno węgiel kamienny jak i brunatny zawierają zazwyczaj pewne ilości rtęci^, . Zawartość związków rtęci w węglu jest mocno zróżnicowana, różne (w zależności od źródła informacji) są też dane na temat zawartości tego pierwiastka w węglach dostępnych na polskim rynku detalicznym. Jednak w trakcie spalania węgla mamy zwykle do czynienia z emisją rtęci lub jej związków w ilościach, które nie są obojętne dla środowiska i zdrowia ludzkiego. Tym bardziej, że związki rtęci (a zwłaszcza jej związki organiczne) ulegają bioakumulacji.

Węgiel kamienny zawiera również chlor. Z tego powodu w trakcie spalania węgla możemy mieć do czynienia z emisją żrącego i toksycznego chlorowodoru. Co więcej, od zawartości chloru w węglu może także zależeć ilość powstających w procesach spalania związków chloroorganicznych, w tym szczególnie niebezpiecznych związków z grupy dioksyn^, (choć emisja dioksyn zależy też w dużej mierze od urządzenia grzewczego i warunków w jakich przebiega proces spalania). Substancje takie jak dioksyny emitowane są nie tylko bezpośrednio do powietrza, ale znajdują się również w popiołach pozostających po spalaniu węgla.

Wpływ parametrów jakościowych węgla na emisję zanieczyszczeń. Normy jakości węgla

Wpływ ogrzewania węglem na jakość powietrza zależy nie tylko od urządzenia, w którym węgiel jest spalany, ale także od jakości opału. Dlatego węgiel sprzedawany odbiorcom indywidualnym na rynku detalicznym powinien spełniać szereg wymogów. Odpowiednio wysoka powinna być jego wartość opałowa, a odpowiednio niska m.in. zawartość popiołu, wilgoci, siarki, chloru i rtęci:

Wymagania jakościowe dla paliw węglowych winny zawierać te parametry, które wpływają na sprawność energetyczną i emisję zanieczyszczeń, z jednoczesnym uwzględnieniem rodzaju palenisk (automatyczne – retortowe i podsuwowe, ręczne wprowadzanie paliwa do paleniska). Do tych parametrów należy zaliczyć: wartość opałową w stanie roboczym, zawartość wilgoci, popiołu, części lotnych i siarki oraz uziarnienie. Biorąc pod uwagę zagrożenie emisją dioksyn i rtęci, również zawartość chloru i rtęci winna być uwzględniona w wymaganiach jakościowych paliwa. Ważnymi parametrami, zwłaszcza dla węgla stosowanego w kotłach z automatycznym załadunkiem paliwa, są temperatury charakterystyczne popiołu (spiekania i mięknienia) oraz liczba Rogi. Węgle przeznaczone do indywidualnych instalacji wytwarzania ciepła w sektorze komunalno-bytowym powinny być produktami wzbogacania węgla surowego (koncentratami) uzyskiwanymi w zakładach przeróbki mechanicznej węgla, istniejących przy kopalniach węgla kamiennego.

Zarówno wartość opałowa jak i zawartość popiołu muszą być normowane ze względu na to, że mają silny wpływ na wielkość emisji pyłu:

Przeprowadzone badania symulacyjne wskaźnika emisji pyłu pokazują, że: – pogorszenie wartości opałowej o 1 MJ/kg powoduje zwiększenie wskaźnika emisji o około 4%, – pogorszenie zawartości popiołu o 1% powoduje zwiększenie emisji pyłu (dla wybranych parametrów obliczeniowych) od 9 do 20%. Na przykład dla węgla o wartości opałowej wynoszącej 28 MJ/kg i zawartości 5% popiołu wyliczony wskaźnik emisji pyłu wyniesie 357 g/GJ. Ze spalenia 1 tony węgla o przytaczanej zawartości popiołu powstanie 10 kg pyłów oraz 40 kg odpadów stałych.

Z kolei od zawartości pierwiastkowej siarki w węglu zależy wielkość emisji dwutlenku siarki (SO₂) – gazu szkodliwego dla zdrowia i powodującego zakwaszenie środowiska naturalnego.

Wpływ spalania węgla w gospodarstwach domowych na klimat

Ilość dwutlenku węgla (CO₂) powstającego przy spalaniu węgla kamiennego w domowych urządzeniach grzewczych jest zwykle znacznie (ok. 2–3 razy) większa niż w przypadku spalania gazu ziemnego (w przeliczeniu na jednostkę uzyskanej cieplnej energii). Dokładna wartość tak liczonej emisji CO₂ zależy od sprawności energetycznej danego urządzenia.

Dwutlenek węgla jest najważniejszym gazem cieplarnianym, ale z używaniem węgla kamiennego jako źródła energii cieplnej wiążą się też emisje innych substancji, które mają wpływ na klimat.

W przypadku węgla kamiennego pochodzącego z kopalń głębinowych mamy też emisje metanu – najważniejszego po CO₂ gazu cieplarnianego (z czasem metan utlenia się do dwutlenku węgla, więc jego wpływ na klimat maleje)^, . Z kolei niecałkowite spalanie węgla skutkuje emisjami sadzy. Sadza obecna w atmosferze zwiększa ilość promieniowania słonecznego pochłanianego przez naszą planetę, a osiadając na powierzchni lodowców lub śniegu przyspiesza ich topnienie.