Produkty spalania paliw, ich negatywny wpływ na środowisko i jak mu zapobiegać.

S
palanie paliw, czyli węgla, gazu ziemnego i ropy naftowej ma ogromny wpływ na nasze środowisko, negatywny wpływ. Nie sposób nie zwrócić uwagi na tak wielki problem jaki stanowią produkty spalania paliw, bo dotyczy on nas wszystkich. Do tych produktów należą: spaliny, zawierające popiół lotny (pył), dwutlenek siarki, tlenki azotu, tlenek i dwutlenek węgla, żużel spod kotłów, odpady i ścieki z instalacji odsiarczania spalin. Podczas procesu spalania paliw kopalnych dochodzi także do uwolnienia takich pierwiastków jak rad czy tor. Ponadto używany w Polsce węgiel uważany jest za paliwo szczególnie uciążliwe dla środowiska. Zanieczyszczenie powietrza wpływa ujemnie na zdrowie ludzi, przyrodę ożywioną, klimat, wody i gleby. O stopniu szkodliwości zanieczyszczeń decyduje ich rodzaj, stężenie i czas oddziaływania. Gazowe i pyłowe zanieczyszczenia powietrza zwiększają częstość zachorowań na choroby układu oddechowego i zamierania lasów i znacznych strat gospodarczych. Poza tym spalanie paliw kopalnych powoduje efekt cieplarniany oraz zanieczyszczenia związkami siarki, azotu i pyłami.
D
wutlenek węgla w atmosferze nie stanowi bezpośredniej groźby pod warunkiem, że nie nastąpi naruszenie równowagi biologicznej, spowodowane nadmierną jego emisją do atmosfery. Jednak stężenie dwutlenku węgla w atmosferze wzrasta na skutek działalności człowieka. W wielkich miastach przemysłowych ilość CO2 osiąga nawet do 0,05-0,07% (średnie stężenie CO2 w atmosferze wynosi 0,03%), szczególnie w zimie przy pochmurnej pogodzie. Dwutlenek węgla jest ubocznym produktem spalania paliw kopalnych – węgla, ropy naftowej i gazu ziemnego. Uzależnienie naszej cywilizacji od tych paliw jako podstawowego źródła energii w połączeniu z eksplozją demograficzną spowodowały wzrost ilości dwutlenku węgla emitowanego do atmosfery.
Z
kolei tlenek węgla jest gazem niezwykle groźnym i silnie toksycznym. Powstaje w wyniku niezupełnego spalania węgla. Źródłem tego gazu są elektrociepłownie i elektrownie cieplne. Mimo występowania w nim węgla na +2 stopniu utlenienia jest związkiem trwałym. Ze względu na małą masę właściwą łatwo rozprzestrzenia się w powietrzu atmosferycznym. Przy wysokim ciśnieniu czysty tlenek węgla może reagować z metalami (np. żelazem, niklem) tworząc silnie trujące karbonylki. Powoduje ciężkie zatrucia (zaczadzenie), a nawet śmierć.
E
fektem spalania paliw kopalnianych jest również emisja bardzo szkodliwego dwutlenku siarki. Zanieczyszczenie atmosfery powodują gazowe związki siarki – SO2, SO3, H2S. Dwutlenek siarki (SO2) jest bezbarwnym, silnie toksycznym gazem o duszącym zapachu. Wolno rozprzestrzenia się w atmosferze ze względu na dużą masę właściwą. SO2 należy do silnie toksycznych składników smogu (nagromadzenia zanieczyszczeń w dolnych warstwach atmosfery) do którego dochodzi w dużych aglomeracjach miejsko-przemysłowych. U ludzi dwutlenek siarki powoduje uszkodzenie dróg oddechowych oraz wywołuje reakcje ogólnoustrojowe. Dwutlenek siarki dobrze rozpuszcza się w wodzie, tworząc kwas siarkowy (H2SO3). Ciekły dwutlenek siarki ulega autodysocjacji. Jest on rozpuszczalnikiem wielu związków, zarówno nieorganicznych, jak i organicznych. Dwutlenek siarki jest związkiem bardzo reaktywnym. Powstaje m.in. w wyniku spalania zanieczyszczonych siarką paliw stałych i płynnych (np. węgla, ropy naftowej) w silnikach spalinowych, w elektrociepłowniach, elektrowniach cieplnych. Największy udział w emisji SO2 ma przemysł paliwowo-energetyczny.
T
lenek azotu (NO) powstaje z tlenu i azotu, zawartego w paliwie i w powietrzu atmosferycznym, w procesie spalania w wyniku skomplikowanych reakcji chemicznych. Przy spalaniu pyłu węglowego ponad 80% tlenków azotu tworzy się z azotu zawartego w paliwie. Tlenek azotu (NO) przechodzi w dwutlenek azotu (NO2) w obecności azotu zawartego w powietrzu, przy czym szybkość zachodzącej reakcji zależy od stężenia tlenku azotu. Dwutlenek azotu powoduje podrażnienie i chroniczne schorzenie dróg oddechowych. Prawdopodobnie jest on substancją rakotwórczą. Tlenki azotu (NOX) są prekursorami powstających w glebie związków rakotwórczych i mutagennych. W połączeniu z gazowymi węglowodorami tworzą w określonych warunkach atmosferycznych zjawisko smogu, . Powstający z tlenków azotu kwas siarkowy atakuje tkankę płucną. Po utlenieniu w obecności pary wodnej tlenki azotu są – po tlenkach siarki – drugim, głównym składnikiem „kwaśnych deszczów”. Badania wykazały, że spaliny kotłowe oprócz tlenku azotu i dwutlenku azotu zawierają także podtlenek azotu (N2O), którego najwięcej powstaje przy spalaniu węgla, najmniej – przy spalaniu gazu ziemnego. Podtlenek azotu uczestniczy w reakcjach niszczących warstwę ozonową Ziemi, powodując powstawanie efektu cieplarnianego.
K
olejnym ubocznym efektem spalania węgla jest emisja ogromnej ilości popiołów lotnych, które wydostają się z palenisk przez kominy. Nie tylko zanieczyszczają one środowisko, ale także niszczą urządzenia grzewcze. Mineralne drobiny zawarte w popiołach przechodzą wraz z nimi przez stalowe rury kotłowe. Te odrobiny ścierają ściany rur, powodując z czasem konieczność wymiany instalacji. O powadze problemu świadczy choćby ten fakt, że każda elektrociepłownia ma rury robione z nieco odmiennych gatunków stali, której skład uzależniony jest m.in. od jakości spalonego węgla. Oczywiście, zawsze chodzi o kosztowną stal kwasoodporną. Pyły stanowią odrębną, zróżnicowaną pod względem działania na otoczenie, grupę zanieczyszczeń. Pyły tworzą cząstki (ziarna) od 0,001 do 100 μm, przy czym pył o wielkości ziaren 35-100 μm opada na ziemię stosunkowo szybko, pył o ziarnach 0,1-3,5 μm dłużej utrzymuje się w powietrzu, natomiast przy uziarnieniu poniżej 0,1 μm elektryzuje się ujemnie, wskutek czego nie opada na ziemię. Nadmierna koncentracja pyłów przemysłowych w powietrzu, zwłaszcza w dużych ośrodkach miejsko-przemysłowych, prowadzi do zmniejszenia dopływu promieniowania słonecznego do powierzchni ziemi, zwiększenia opadów, zwłaszcza bakteriobójczego ultrafioletu, i jest jedną z przyczyn powstawania smogu.
O
czywiste jest, że ludzie muszą jakoś zapobiec lub przynajmniej ograniczyć negatywny wpływ spalania paliw na środowisko, pytanie tylko jak? Jest na to kilka sposobów, a do jednego z nich zalicza się modernizację zakładów przemysłowych i zastosowanie bezpieczniejszych, mniej szkodliwych dla środowiska i energooszczędnych technologii. Można też ograniczyć straty energii w przemyśle i sektorze mieszkaniowym, stosując ocieplanie budynków, mierniki energii, itp. Sytuacja ulegnie polepszeniu także dzięki likwidacji indywidualnych palenisk domowych i małych kotłowni opalanych węglem, a zamiast tego stosowania ogrzewania gazowego i elektrycznego. Ważnym elementem byłoby też wykorzystywanie nowych, odnawialnych źródeł energii, takich jak, np. energia słoneczna, wiatrowa i wodna, oraz ograniczenie emisji dwutlenku siarki ze spalających zasiarczonych węgiel elektrowni i elektrociepłowni poprzez budowę instalacji do odsiarczania spalin. Dzięki zmniejszeniu emisji spalin samochodowych przez konstruowanie silników zużywających mniej paliwa, oraz zmniejszeniu toksyczności spalin samochodowych w wyniku zastosowania katalizatorów również udałoby nam się polepszyć stan środowiska na Ziemi. Wiele reform jest potrzebnych i wiele pracy trzeba w nie włożyć ale czymże jest ta praca w porównaniu do tego co możemy zyskać?