10 hiilen ympäristövaikutuksia, kaivostoiminta ja voimalaitos

Kivihiili on yleisin polttoaineen lähde, joka on suhteellisen edullista tuottaa ja muuntaa hyödylliseksi energiaksi. Se on myös suosituin, ja sen osuus on lähes 40 prosenttia koko maailman sähköntuotannosta.  

Hiilen ympäristövaikutukset on kuitenkin tunnistettu ja ne liittyvät sen tuotantoon ja käyttöön luonnonvara.

Hiili muodostuu esihistoriallinen kasvillisuus joka kertyi noin 300 miljoonaa vuotta sitten, kun suuri osa maapallon pinnasta oli soiden peitossa. Kun näiden suoalueiden kasvit ja puut alkoivat kuolla, niiden jäännökset upposivat suomaahan, joka lopulta muodosti tiheän materiaalin, jota kutsutaan turpeeksi.

Ajan myötä turpeen päälle kertyi sedimentti- ja maakerroksia. Maan ytimen lämmön ja kivien ja sedimenttien paineen yhdistelmä aiheutti lopulta hiilipitoisen hiilen muodostumisen.

Hiilen käyttö voidaan jäljittää noin vuoteen 50 jKr. Britannian roomalaisten raunioiden tuhkista. On myös todisteita siitä, että kreikkalaiset käyttivät hiiltä polttoaineena 4. vuosisadalla. Laaja kivihiilen louhinta Britanniassa alkoi kuitenkin vasta 13-luvulla.

Hiilen louhintaan liittyy merkittäviä ympäristövaikutuksia. Se saattaa vaatia massiivisten pintamaan määrien poistamista, mikä johtaa eroosioon, elinympäristön menetys, ja saastuminen.

Hiilen louhinta aiheuttaa happamien kaivosten valumista, mikä aiheuttaa raskasmetallien liukenemista ja tihkumista pohja- ja pintavesiin. Hiilikaivostyöntekijät kohtaavat joskus myös vakavia terveysongelmia, mukaan lukien keuhkosairaudet, jotka johtuvat pitkäaikaisesta altistumisesta hiilipölylle kaivoksissa.

Ympäristönsuojelijat ja tiedemiehet ovat kuitenkin sitoutuneet vakavasti tarjotakseen enemmän ympäristöystävällinen kivihiilen louhintatapa ja sen käyttö.

Mikä on hiili?

Kivihiili on sedimenttinen, orgaaninen kivi, joka koostuu pääasiassa hiilestä, vedystä ja hapesta, joka on helposti palavaa. Sitä tavataan melkein jokaisessa maassa ympäri maailmaa, pääasiassa paikoissa, joissa oli esihistoriallisia metsiä ja soita, ennen kuin ne haudattiin ja puristuivat miljoonien vuosien aikana.

Se on mustaa tai ruskehtavan mustaa, ja sen koostumus koostuu yli 50 paino-% ja yli 70 tilavuus-% hiilipitoisesta materiaalista, jota voidaan polttaa polttoaineeksi ja käyttää sähkön tuottamiseen.

Hiili muodostuu kasvien jäännöksistä, jotka ovat tiivistyneet, kovettuneet, kemiallisesti muunnettu ja muuntuneet lämmön ja paineen vaikutuksesta geologisen ajan kuluessa.

Mielenkiintoista on, että kivihiili on maailman suurin ja runsain energianlähde sähköntuotannossa fossiilinen polttoaine Yhdysvalloissa. Koska hiilen kehittyminen kestää miljoonia vuosia ja sitä on rajallinen määrä, se on a uusiutumaton luonnonvara.

Kivihiiltä esiintyy maanalaisissa muodostelmissa, joita kutsutaan "hiilisaumoiksi" tai "hiilikerroksiksi". Hiilisauma voi olla jopa 30 metriä (90 jalkaa) paksu ja venyä 1,500 kilometriä (920 mailia).

Hiilisaumoja on jokaisella mantereella. Suurimmat hiilivarat ovat Yhdysvalloissa, Venäjällä, Kiinassa, Australiassa ja Intiassa.

Kivihiili uusiutumattomana fossiilisena polttoaineena poltetaan ja sitä käytetään sähköntuotantoon. Kaivostekniikat ja poltto ovat kuitenkin vaarallisia kaivostyöläisille ja ympäristölle.

Tässä artikkelissa aiomme tarkastella hiilen, hiilikaivostoiminnan ja hiilivoimaloiden vaikutuksia ympäristöön.

Hiilen ympäristövaikutukset

1. Ilmastonmuutos

Kivihiili on maailman runsain fossiilinen polttoaine, mutta sen polttamiseen ja käyttöön liittyy merkittäviä ympäristövaikutuksia.

Ilmastonmuutos on hiilen vakavin, pitkäaikaisin globaali vaikutus. Kemiallisesti kivihiili on enimmäkseen hiiltä, ​​joka palaessaan reagoi ilman hapen kanssa muodostaen hiilidioksidia, lämpöä sitovaa kaasua. Ilmakehään päästettynä hiilidioksidi toimii peitteenä ja lämmittää maapallon normaalirajojen yläpuolelle.

Osa tuloksena olevista ilmaston lämpenemisen vaikutuksia kuivuus, merenpinnan nousu, tulvat, äärimmäiset säät ja lajien katoaminen. Näiden vaikutusten vakavuus on suoraan sidottu hiilidioksidin määrään, jota vapautamme, myös hiilivoimaloista.

Yhdysvalloissa kivihiilen osuus kaikista energiaan liittyvistä hiilidioksidipäästöistä on noin neljäsosa.

2. Ilman saastuminen

Ilmansaaste Hiilivoimaloiden aiheuttama päästö liittyy astmaan, syöpään, sydän- ja keuhkosairauksiin, neurologisiin ongelmiin ja muihin vakaviin ympäristö- ja kansanterveysvaikutuksiin.

Kun kivihiiltä poltetaan, se vapauttaa useita ilmassa olevia myrkkyjä ja epäpuhtauksia. Niihin kuuluvat elohopea, lyijy, rikkidioksidi, typen oksidit, hiukkaset ja monet muut raskasmetallit. Terveysvaikutukset voivat vaihdella astmasta ja hengitysvaikeuksista aivovaurioihin, sydänongelmiin, syöpään, neurologisiin sairauksiin ja ennenaikaiseen kuolemaan.

Vaikka ympäristönsuojeluviraston (EPA) asettamat rajat ovat auttaneet estämään osan näistä päästöistä, monilla laitoksilla ei ole asennettuna tarvittavia pilaantumisen torjuntatoimia. Näiden suojausten tulevaisuus on edelleen epäselvä.

Hiilikaivostoiminnan vaikutukset

3. Veden saastuminen

Veden saastuminen hiilestä aiheutuvat kielteiset terveys- ja ympäristövaikutukset, jotka aiheutuvat hiilen louhinnasta, jalostuksesta, poltosta ja jätteiden varastoinnista.

Hiilen louhintaprosessissa hiililietteitä vapautuu. Kivihiililiete, joka tunnetaan myös lietteenä, on nestemäistä kivihiilijätettä, joka syntyy hiilen pesussa. Se hävitetään tyypillisesti hiilikaivosten lähellä sijaitseviin padotuksiin, mutta joissain tapauksissa se ruiskutetaan suoraan hylättyihin maanalaisiin kaivoksiin.

Koska kivihiililiete sisältää myrkkyjä, vuodot tai läikkymät voivat vaarantaa pohjaveden ja pintavedet. Häirtyneen maan mineraalit voivat tihkua pohjaveteen ja saastuttaa vesistöjä terveydelle haitallisilla kemikaaleilla.

Esimerkki olisi happokaivoksen viemäröinti. Acid mine drainage (AMD) tarkoittaa happaman veden ulosvirtausta hiilikaivoksista tai metallikaivoksista, usein hylätyistä kaivoksista, joissa malmin tai kivihiilen louhinta on paljastanut rikkipitoista mineraalipyriittiä sisältäviä kiviä.  

Hylätyistä hiilikaivoksista voi virrata hapanta vettä. Kaivostoiminnassa on paljastunut kiviä, jotka sisältävät rikkipitoista rikkikiisua. Tämä mineraali reagoi ilman ja veden kanssa muodostaen rikkihappoa.

Sateen aikana laimennettu happo pääsee jokiin ja puroihin ja voi jopa tihkua maanalaisiin vesilähteisiin.

Hiilikaivokset ja voimalaitokset vaikuttavat voimakkaasti järviin, jokiin, puroihin ja juomavesivarastoihin.

4. Maisemien ja elinympäristöjen tuhoaminen

Nauha louhinta Pintalouhinta tunnetaan myös maaperän ja kivien poistamiseen, jotta ne pääsevät alla olevaan hiileen.

Jos vuori seisoo sisällä olevan hiilisauman tiellä, se räjäytetään tai tasoitetaan tehokkaasti jättäen arpeutetun maiseman ja häiritsevän ekosysteemejä ja villieläinten elinympäristöä.

5. Ilmaston lämpeneminen

Tilastot osoittavat, että kivihiilen louhinnasta vapautuva metaani muodostaa noin 10 prosenttia Yhdysvaltojen metaanipäästöistä (CH₄), voimakas ilmastoa lämmittävä kaasu.

Maanalaisen kaivostoiminnan hiilikaivoksen metaanipäästöt pyydetään usein ja niitä käytetään kaupunkipolttoaineena, kemiallisena raaka-aineena, ajoneuvojen polttoaineena ja teollisuuspolttoaineena, mutta hyvin harvoin kaikkea otetaan talteen. Metaania on vähemmän ilmakehässä kuin hiilidioksidia, mutta se on 20 kertaa tehokkaampi kasvihuonekaasu.

Hiiliesiintymissä esiintyvä metaanikaasu voi räjähtää, jos se keskittyy maanalaisiin kaivoksiin. Tämä hiilipetimetaani on poistettava kaivoksista, jotta kaivokset olisivat turvallisempia työpaikkoja. Jotkut kaivokset keräävät, käyttävät tai myyvät toiminnastaan ​​louhittua hiilipetimetaania.

6. Metsien häviäminen ja eroosio

Vuonna 2010 tehdyn tutkimuksen mukaan vuorenhuippujen louhinta on tuhonnut 6.8 % Appalachian metsistä.

Osana hiilikaivoksen tien raivaamista kaadetaan tai poltetaan puita, revitään kasveja ja kaavitaan pintamaa pois. Tämä tuhoaa maan (sitä ei voi enää käyttää kasvien istuttamiseen) ja on alttiina maaperän eroosiolle.

Irronnut pintamaa voi huuhtoutua sateen vaikutuksesta pois, ja sedimentit pääsevät jokiin, puroihin ja vesistöihin. Alavirtaan ne voivat tappaa kaloja ja kasveja ja tukkia jokien kanavia, mikä aiheuttaa tulvia.

7. Vaikutus ihmisten terveyteen

Raskasmetallimyrkkyjä ja syöpää aiheuttavia aineita vapautuu ilmakehään ja vesistöihin osana hiilen louhintaa ja käsittelyä aiheuttaen vammoja ja kuoleman hiiltä louhiville työntekijöille; ja lähistöllä olevien yhteisöjen väestö.

Hiilipölyn hengittämisestä aiheutuvat terveysvaarat voivat johtaa mustiin keuhkosairauksiin, sydän- ja keuhkosairauteen, verenpaineeseen, keuhkoahtaumatautiin ja munuaissairauksiin. Kaivostyöläiset ja lähikaupungeissa asuvat kärsivät eniten.

Hiilivoimaloiden vaikutukset

8. Vesivarojen menetys

Termosähköiset tuotantolaitokset (hiili, maakaasu ja ydinvoima) käyttävät vettä sähkön tuottamiseen muuntamalla veden korkeapaineiseksi höyryksi turbiinien käyttämiseksi. Sähköntuotannon on arvioitu olevan maatalouden jälkeen toiseksi suurin kotimainen vedenkuluttaja.

Tämän syklin jälkeen höyry jäähdytetään ja kondensoituu takaisin veteen, ja jotkin tekniikat käyttävät vettä höyryn jäähdyttämiseen, mikä lisää laitoksen vedenkäyttöä.

Hiilivoimaloissa vettä käytetään myös itse polttoaineen puhdistamiseen ja käsittelyyn. Esimerkiksi United States Geological Survey arvioi, että lämpösähkölaitokset ottivat 195 miljardia gallonaa vettä päivässä vuonna 2000, josta 136 miljardia gallonaa oli makeaa vettä.

9. Ilman saastuminen

Union of Concerned Scientists -järjestön mukaan tyypillinen 500 megawatin hiilivoimala tuottaa keskimäärin vuodessa seuraavan määrän ilmansaasteita: 3.7 miljoonaa tonnia hiilidioksidia (CO)₂), mikä vastaa 161 miljoonan puun kaatamista;

CO₂ saastuminen on merkittävä ilmaston lämpenemisen ja ilmastonmuutoksen aiheuttaja, 10,000 XNUMX tonnia rikkidioksidia (SO₂), joka aiheuttaa happosateita ja muodostaa ilmassa pieniä hiukkasia, jotka voivat aiheuttaa keuhkovaurioita, sydänsairauksia ja muita sairauksia, 10,200 XNUMX tonnia typen oksideja (NOx), mikä vastaa puoli miljoonaa myöhäisen mallin autoa.

NOx johtaa savun muodostumiseen, joka tulehduttaa keuhkokudosta ja lisää alttiutta sairastua hengitystiesairauksiin, 500 tonnia ilmassa olevia pieniä hiukkasia, jotka voivat aiheuttaa keuhkoputkentulehdusta, keuhkojen toiminnan heikkenemistä, lisääntyneitä sairaala- ja päivystyskäyntejä sekä ennenaikaista kuolemaa, 220 tonnia hiilivetyjä, jotka edistävät savusumun muodostumista, 720 tonnia hiilimonoksidia (CO).

Tämä aiheuttaa päänsärkyä ja lisää sydänsairautta sairastaville ihmisille muita myrkyllisiä raskasmetalleja, kuten elohopeaa, arseenia, kadmiumia ja uraania, joita vapautuu hälyttäviä määriä, mikä johtaa myös syöpään ja useisiin neurologisiin sairauksiin ihmisillä.

10. Lämpösaaste

Lämpösaaste on veden laadun heikkenemistä minkä tahansa prosessin seurauksena, joka muuttaa ympäristön veden lämpötilaa. Yleinen lämpösaasteen syy on veden käyttö jäähdytysnesteenä voimalaitosten ja teollisuusvalmistajien toimesta.

Kun jäähdytysnesteenä käytetty vesi palautetaan korkeammassa lämpötilassa luontoon, lämpötilan muutos vaikuttaa eliöihin vähentämällä hapen saantia ja vaikuttamalla ekosysteemin koostumukseen.

Yhteenveto

Parhaillaan tutkitaan hiilen tuotannon ja käytön aiheuttamia ympäristöön kohdistuvia ongelmia.

Kuten CO-päästöjen tapauksessa_2, tämän ongelman ratkaisemiseksi vaadittu menetelmä tunnetaan nimellä "hiilen talteenotto", joka erottaa hiilidioksidin päästölähteistä ja ottaa sen talteen väkevänä virtana. Hiilidioksidi voidaan sitten ruiskuttaa maan alle pysyvää varastointia tai "sekvestrointia" varten.

Uudelleenkäyttö ja kierrätys voivat myös vähentää hiilen tuotannon ja käytön ympäristövaikutuksia. Aiemmin kivihiilen louhintaan käytetty maa voidaan ottaa talteen ja käyttää lentokentille, kaatopaikoille ja golfkentille.

Pesurien talteenottamista jätetuotteista voidaan valmistaa tuotteita, kuten sementtiä ja synteettistä kipsiä seinälevyyn.

Ja teollisuuden näkökulmasta useat hiiliteollisuudet ovat löytäneet useita tapoja vähentää rikkiä ja muita epäpuhtauksia hiilestä. Nämä teollisuudenalat ovat myös löytäneet tehokkaampia tapoja puhdistaa hiiltä sen louhinnan jälkeen, ja jotkut kivihiilen kuluttajat käyttävät vähärikkistä hiiltä.

RUOSITUKSET

• 10 parasta luonnonvaroja Belizen ja niiden käyttötarkoitukset
  .
• 8 Timanttikaivostoiminnan ympäristövaikutukset
  .
• 3 Suolanpoiston ympäristövaikutukset
  .
• 9 Sementin tuotannon ympäristövaikutukset
  .
• Kymmenen parasta rakentamisen vaikutusta ympäristöön – negatiiviset ja positiiviset
  .