CNG, z języka angielskiego Compressed Natural Gas, jest to sprężony do ciśnienia 20-15 MPa gaz ziemnym. Gaz ziemny, nazywany często błękitnym paliwem, jest paliwem kopalnym pochodzenia organicznego, którego pokłady zbierają się w skorupie ziemskiej wypełniając wolne przestrzenie. Niewątpliwym światowym liderem w wydobyciu i w liczbie posiadanych zasobów gazu jest Rosja.
Często jest stosowany do napędzania samochodów zarówno o zapłonie iskrowym, jak i po drobnych przeróbkach, do samochodów o zapłonie samoczynnym. W skali świata zasilanym nim jest już ponad 4 miliony samochodów, i liczba ta wciąż rośnie, dzięki licznym zaletom zasilania pojazdów CNG. Dobrymi stronami zasilania CNG jest niska emisja zanieczyszczeń ze względu na małą zawartość procentową węgla, brak emisji gazów do atmosfery, a w przypadku rozszczelnienia instalacji gaz szybko się ulatnia, nie rozlewając jak benzyna i nie zalegając nad ziemią jak bardzo popularny LPG. Również jego transport nie stanowi większego problemu- odbywa się on miejskimi gazociągami. Silniki spalinowe zasilane sprężonym gazem ziemnym notują cichszą pracę ( w porównaniu do silników zasilanych produktami ropopochodnymi), oraz znaczne oszczędności na paliwie, nawet w przypadku silników z zapłonem samoczynnym. Ponadto, spośród paliw silnikowych, CNG ma największą liczbę oktanową i najwyższą wartość opałową. Jednak, przy niewątpliwie wielu zaletach, należy wspomnieć o konieczności instalacji butli wysokociśnieniowych (bądź kriogenicznych, w przypadku LNG) oraz większej objętości zajmowanej przez CNG niż pozostałych paliw silnikowych. Dodatkowo, sieć stacji tankowania w Polsce jest ciągle bardzo słabo rozwinięta.
Sprężony gaz ziemny jest zakwalifikowany jako materiał niebezpieczny zgodnie z Rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 1272/2008 z dnia 16 grudnia 2008 r. w sprawie klasyfikacji, oznakowania i pakowania substancji i mieszanin, zmieniające i uchylające dyrektywy 67/548/EWG i 1999/45/WE oraz zmieniające rozporządzenie (WE) nr 1907/2006 (Dz. Urz. UE L 353 z 31 grudnia 2008 roku). Został on rozpoznany jako gaz skrajnie łatwopalny (kategoria zagrożenia 1) oraz gaz znajdujący się pod ciśnieniem, którego ogrzanie grozi wybuchem. Wiąże się z tym obowiązek zachowania pewnych środków ostrożności podczas przewozu oraz magazynowania gazu. Z racji skrajnej łatwopalności, należy wyeliminować z jego otoczenia wszelakie możliwe źródła zapłonu, takie jak otwarty ogień, iskrzące instalacje elektryczne bądź urządzenie elektryczne, elektryczność statyczna. Ponadto zabronione jest zbliżanie do butli lub zbiornika z CNG źródła ciepła bądź gorących powierzchni. Jeśli dojdzie do zapłonu wyciekającego gazu- należy przed gaszeniem upewnić się, czy będzie możliwe bezpieczne zatamowanie wycieku. W przypadku wycieku, gaz ziemny jako lżejszy od powietrza ma tendencje do gromadzenia się w górnych partiach pomieszczeń. Wiążą się z tym dwa zagrożenia- łatwopalność (z powietrzem tworzy mieszaniny palne oraz wybuchowe) oraz wypieranie tlenu z powietrza, co może prowadzić do duszności u ludzi (w skrajnych przypadkach- do uduszenia i śmierci). Należy też wspomnieć o zagrożeniach dla środowiska, w przypadku wycieku CNG. Przede wszystkim, gaz ziemny jest agresywnym gazem cieplarnianym, więc wyciek ma długofalowe skutki. Ponadto, w związku z tendencją do wypierania tlenu z powietrza- jeśli ulatnia się z gazociągu podziemnego (bądź podziemnego zbiornika, co jest częste na stacjach CNG), prowadzi to do niszczenia szaty roślinnej.
Gaz ziemny jest złożoną gazową mieszaniną węglowodorów o zmiennym składzie, zależnym głównie od miejsca wydobycia. Mimo różnic, w każdym przypadku głównym składnikiem, stanowiącym ponad 90% objętości gazu jest metan. Oprócz niego, w gazie ziemnym możemy doszukać się niewielkich ilości etanu, propanu, butanu oraz, w znacznie mniejszych stężeniach, wyższe węglowodory, stanowiące poniżej 1% objętości. Podobny udział procentowy w gazie ziemnym mają gazy niepalne, takie jak azot, dwutlenek węgla i ewentualnie hel.
Główny składnik gazu ziemnego, metan, jest najprostszym węglowodorem nasyconym. Powstaje on w przyrodzie w wyniku beztlenowego rozkładu szczątków roślinnych, co ma często miejsce np. na bagnach (stąd też nazywany jest często gazem błotnym). Głównym źródłem metanu jest wydobycie go z pokładów geologicznych gazu ziemnego oraz wydobycie z kopalni węgla. Tam też jest głównym niebezpieczeństwem- mieszanina metanu z powietrzem w stanie objętościowym 4,5-15% ma właściwości wybuchowe. Ponadto, w temperaturze pokojowej jest całkowicie bezwonnym i bezbarwnym gazem- co czyni go jeszcze bardziej niebezpiecznym. Z racji swoich właściwości, zastosowanie znalazł jako paliwo silnikowe, gaz opałowy w przemyśle energetycznym, oraz jako surowiec do otrzymywania tworzyw sztucznych i zastępczego gazu ziemnego.
Główne zagrożenia dla człowieka, płynące z kontaktu ze sprężonym gazem ziemnym, wynikają z podstawowych właściwości tego gazu- tworząc mieszaninę z powietrzem, wypiera z niego tlen. Dlatego też, w przypadku ulatniania się gazu ziemnego w pomieszczeniu, poszkodowanego należy niezwłocznie wynieść na świeże powietrze. Jednak w związku z niedoborem tlenu w organizmie, należy liczyć się z możliwością wystąpienia kolejnych objawów, takich jak zaburzenia oddychania, ból i zawroty głowy, uczucie senności, duszność, przyspieszenie oddechu i trudności z oddychaniem. W przypadku dużych stężeń gazu ziemnego, może on powodować zaburzenia orientacji, wymioty bądź utratę przytomności. Podczas wystąpienia pierwszego z objawów, należy niezwłocznie zastosować u poszkodowanego sztuczne oddychanie, w celu zapewnienia mu tlenu. Następnym krokiem jest wezwanie lekarza. W przypadku wystąpienia pozostałych dolegliwości, działania ograniczają się do wezwania lekarza do poszkodowanego. Należy również mieć na uwadze, że gaz ziemny w instalacjach CNG występuje sprężony do ciśnienia ponad 20 MPa. Jego gwałtowne rozprężenie może powodować znaczne obniżenie temperatury, i co za tym idzie- termiczne uszkodzenia skóry i oczu. Dlatego też należy być przygotowanym na ochronę poszkodowanego przed utratą ciepła, a w przypadku uszkodzenia oczu, ochronić je przed działaniem światła i zapewnić konsultację okulistyczną. Jeśli podczas rozprężania doszło do uszkodzenia oczu, należy nałożyć poszkodowanemu jałowy opatrunek, i niezwłocznie zapewnić specjalistyczną pomoc lekarską.
Jak wspomniano w poprzednim rozdziale, gaz ziemny jest substancją skrajnie łatwopalną. Lżejszy od powietrza, gromadzi się w górnej części pomieszczeń, gdzie wraz z powietrzem tworzy mieszaniny łatwopalne. Zbiorniki i instalacje w którym się znajduje muszą być oddalone od jakichkolwiek źródeł ognia bądź ciepła, w przeciwnym wypadku grozi eksplozja i pożar, podczas którego wydzielają się toksyczne gazy. Dlatego każdy budynek oraz pojazd, w którym znajduje się gaz ziemny, musi być odpowiednio wyposażony. Do gaszenia pożarów spowodowanych gazem ziemnym, nadaje się każdy rodzaj gaśnicy- należy jedynie pamiętać, by w przypadku zapalenia się wyciekającego gazu, istniała możliwość zatamowania wycieku. Jednak, w związku z ogromnym zagrożeniem podczas zapalenia się gazu ziemnego, we wszystkich przypadkach jest niezbędna pomoc straży pożarnej. Jej pierwszym krokiem podczas pożaru jest zamknięcie dopływu gazu. Instalacje w których się znajduje, chłodzone są wodą (prądy rozproszone) z bezpiecznej odległości, by uchronić się przed skutkami ewentualnego wybuchu. Dodatkowo, często gaszenie pożaru odbywa się zza osłon, które pełnią tą samą rolę. Dodatkowo, strażacy ubrani są w specjalistyczne antyelektrostatyczne gazoszczelne kombinezony, oraz wyposażeni w gogle ochronne oraz aparaty izolujące drogi oddechowe z własnym źródłem powietrza.
Mimo że gaz ziemny jest paliwem kopalnym, również jego przypadkowe wydostanie się do środowiska jest bardzo niebezpieczne. Dlatego też, w przypadku wycieków do środowiska należy natychmiastowo przystąpić do działania. Podstawowym działaniem jest usunięcie z okolicy wszelakich źródeł ciepła oraz ognia, zabronione jest również palenie tytoniu. Dzięki temu, minimalizowane jest ryzyko przypadkowego wybuchu gazu ziemnego, który niezamierzenie przedostał się do otoczenia. Ponadto należy z obszaru wycieku ewakuować ludzi i zwierzęta do bezpiecznego, wentylowanego pomieszczenia, oraz oznakować teren, gdzie gaz przedostał się do środowiska. W przypadku, gdy wyciekły znaczne ilości gazu- naszym obowiązkiem jest niezwłocznie powiadomić o tym fakcie władze i służby ratownictwa chemicznego, które do prac związanych z likwidacją skutków awarii wyślą odpowiednio przeszkolone i wyposażone osoby. W przypadku małych wycieków- powinniśmy przed powiadomieniem służb odciąć dopływ gazu, by zminimalizować skutki przedostania się go do środowiska. Przy podejmowaniu wszelakich działań w strefie wycieku gazu, musimy pamiętać o odpowiednich środkach ostrożności. Do prac w strefie gdzie gaz przedostał się do otoczenia, należy kierować tylko osoby odpowiednio przeszkolone i wyposażone w indywidualne środki ochronne. Należy pamiętać, że wdychanie gazu prowadzi do duszności, problemów z oddychaniem a w skrajnych przypadkach nawet do utraty przytomności.
Z racji zagrożeń jakie płyną z kontaktu gazu ziemnego ze skórą lub przedostania się go do otoczenia, podczas pracy z nim kładzie się spory nacisk na kwestie bezpieczeństwa. Dlatego mają zastosowanie ogólne zasady higieny oraz przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy. Unika się sytuacji, w których mogłoby dojść do przypadkowego przedostania się gazu do środowiska- stwarza to ogromne ryzyko wybuchu, a jedyną metodą utylizacji gazu jest jego kontrolowane spalenie.
Jeśli zamierzamy składować gaz w pomieszczeniu, musimy pamiętać o odpowiedniej wentylacji i utrzymywaniu w pomieszczeniu stężenie składników niebezpiecznych w powietrzu poniżej dopuszczalnych poziomów. CNG gromadzi się w górnych partiach pomieszczeń, tworząc wybuchowe i łatwopalne mieszanki. Zabrania się korzystać z otwartego ognia oraz urządzeń, których praca powoduje powstawanie iskier. Również instalacje wentylacyjna i elektryczna muszą być dokładnie sprawdzone pod kątem spełniania warunków ustalonych ze względu na zagrożenie pożaru i wybuchu. Ponadto, należy pamiętać o uziemieniu bądź mostkowaniu urządzeń- niebezpieczeństwo stwarza powstawanie wyładowań elektryczności statycznej.
Gaz ziemny mimo swojej łatwopalności i wybuchowości, sam w sobie nie jest gazem wybuchowym- staje się takim dopiero po wymieszaniu z powietrzem. Stosunkowo łatwo wchodzi w reakcję z silnymi utleniaczami. Dlatego też nie można dopuścić do kontaktu gazu z takimi substancjami jak chlorany (V) i (VII) oraz fluorowcami. Z racji jego skrajnej łatwopalności, surowo zabroniona jest ekspozycja zbiorników w których się znajduje na działanie wysokich temperatur, oraz umieszczanie w ich pobliżu wszelakich źródeł zapłonu. Dlatego też należy unikać otwartego ognia, instalacji i urządzeń których działanie może powodować powstawanie iskier oraz nieuziemionych urządzeń generujących elektryczność statyczną. Dodatkowym zagrożeniem podczas użytkowania gazu ziemnego, jest możliwość rozszczelnienia zbiorników. Efektem tego jest ulatnianie gazu, który może powodować palne mieszanki. Należy również pamiętać, że gaz w zbiorniku lub instalacji jest sprężony do ciśnienia ponad 20 MPa, co może generować dodatkowe ryzyko i wymuszać dodatkowe zabezpieczenia. Jednocześnie należy dodać, że w normalnych warunkach przechowywania i użytkowania, przy zachowaniu pewnych środków ostrożności, sprężony gaz ziemny jest całkowicie stabilny, a co za tym idzie- bezpieczny.
Gaz ziemny, zarówno w postaci sprężonej jak i nie poddany działaniu ciśnienia,
nie jest klasyfikowany do klasy zagrożenia toksyczność ostra. Oznacza to, że nie zostały udowodnione żadne niekorzystne skutki po podaniu drogą pokarmową bądź po naniesieniu na skórę jednej bądź kilku dawek substancji lub mieszaniny w przeciągu doby, lub po cztero- godzinnym narażeniu inhalacyjnym.
CNG działa dusząco, po narażeniu inhalacyjnym mogą wystąpić uczucie senności, duszność, przyspieszenie oddechu, trudności z oddychaniem, bóle i zawroty głowy oraz przyspieszenie akcji serca. W momencie, gdy wskutek wypierania przez gaz ziemny tlenu, jego stężenie spadnie do 18%, dodatkowo występują zaburzenia orientacji, nudności, wymioty i utrata przytomności. Gaz nie ma progu wyczuwalności zapachu, nie ma też danych odnośnie dawki i stężenia śmiertelnego i toksycznego dla ludzi.
Nie zaobserwowano działania toksycznego gazu na skórę oraz oczy, jego rozprężenie wiąże się jedynie z obniżeniem temperatury, co może powodować termiczne uszkodzenia skóry. Nie wykazano również jego toksycznego działania na narządy docelowe.
Ocena ryzyka skażenia środowiskowego jakie stwarza sprężony gaz ziemny, jest oparta w dużej mierze na właściwościach jego składników. Na podstawie badania wpływu i maksymalnej zawartości w gazie węglowodorów alifatycznych stwierdzono, że CNG nie stwarza zagrożenia dla środowiska wodnego. Dodatkowo, samo skażenie jest mało prawdopodobne ze względu na przechowywanie gazu ziemnego w stanie gazowym. Ponadto, metan, będący głównym składnikiem CNG, nie ulega kumulacji w organizmach i łańcuchu pokarmowym, oraz ulega procesowi rozkładu- fotochemicznego w powietrzu, zaś w glebie przy udziale bakterii glebowych. Jedyne zagrożenia jakie ze sobą niesie, wynikają z lotności gazu ziemnego. Ulatniając się z gleby powoduje wypieranie tlenu z powietrza, co prowadzi do niszczenia szaty roślinnej. Ponadto, główny składnik gazu- metan, ma bardzo duży udział w powodowaniu efektu cieplarnianego.
Niewątpliwą zaletą CNG jest to, że podczas stosowania go jako paliwa, praktycznie nie powstają żadne odpady. Jedyną operacją generującą odpady, jest oczyszczanie i dalsza przeróbka gazu ziemnego. Ich utylizacja polega na kontrolowanym spalaniu.
Używanie CNG do zasilania silników spalinowych, może potencjalnie generować odpady w postaci starych zbiorników w których gaz ten był przechowywany. Z racji iż mogły się w nich nagromadzić opary gazu, stwarzają one zagrożenie pożarowe i wybuchowe. Dlatego surowo wzbronione jest ich spawanie, podgrzewanie, cięcie bądź wiercenie. Utylizacja tego rodzaju odpadów powinna być prowadzona tylko przez osoby do tego uprawnione i w sposób bezpieczny dla środowiska i zgodny z obowiązującymi przepisami.
Gaz ziemny (prawidłowa nazwa przewozowa UN- gaz ziemny sprężony) podczas przewozu nie stwarza żadnego zagrożenia dla środowiska. W większości przypadków transport odbywa się gazociągami, gdzie jedynym ryzykiem jest ewentualne rozszczelnienie gazociągu. W przypadku transportu samochodowego, stanowczo zabronione jest narażanie zbiornika z gazem na kontakt ze źródłem ognia. Ponadto należy upewnić się co do szczelności zbiorników. Zabronione jest również przewożenie gazu ziemnego wraz z innymi substancjami.
W ostatnich latach coraz popularniejsze jest zasilanie samochodów CNG oraz LNG (gaz ziemny w postaci płynnej). Biorąc pod uwagę wszelakie zagrożenia płynące z przewożenia gazu ziemnego, wymaga to przeprojektowania zbiorników paliwa. Podczas zasilania pojazdu CNG, stosowane są zbiorniki ciśnieniowe mogące wytrzymać ciśnienie 25 MPa, zaś w przypadku zasilania LNG, w pojazdach montowane są zbiorniki kriogeniczne.
Informacje dotyczące bezpieczeństwa podczas użytkowania i przewożenia gazu ziemnego, zostały ujęte w wielu aktach prawnych, min. w:
Rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 24 sierpnia 2004 r. w sprawie wykazu prac wzbronionych młodocianym i warunków ich zatrudniania przy niektórych z tych prac (Dz. U. z 2004 r., nr 200, poz.2047),
Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 9 kwietnia 2002 r. w sprawie rodzajów i ilości substancji niebezpiecznych, których znajdowanie się w zakładzie decyduje o zaliczeniu go do zakładu o zwiększonym ryzyku albo zakładu o dużym ryzyku wystąpienia poważnej awarii przemysłowej (Dz.U. z 2002 r. nr 58 poz. 535 ze zm. Dz.U. z 2006 r. nr 30 poz. 208) wdrażające Dyrektywę Rady 96/82/WE z dnia 9 grudnia 1996 r. w sprawie kontroli niebezpieczeństwa poważnych awarii związanych z substancjami niebezpiecznymi (Dz.U.L 10 z 14.1.1997, str. 13 z późn. zm.),
Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 28 grudnia 2009 r. w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy przy budowie i eksploatacji sieci gazowych oraz uruchomienia instalacji gazowych gazu ziemnego,
Rozporządzenie (WE) nr 1907/2006 PE i Rady z dnia 18 grudnia 2006 r. w sprawie rejestracji, oceny, udzielania zezwoleń i stosowanych ograniczeń w zakresie chemikaliów (REACH), utworzenia Europejskiej Agencji Chemikaliów, zmieniające dyrektywę 1999/45/WE oraz uchylające rozporządzenie Rady (EWG) nr 793/93 i rozporządzenie Komisji (WE) nr 1488/94, jak również dyrektywę Rady 76/769/EWG i dyrektywy Komisji 91/155/EWG, 93/67/EWG, 93/105/WE i 2000/21/WE (w wersji sprostowanej Dz. Urz. UE L 136 z29.05.2007 r. str. 3, wraz z późn. zm.),
Rozporządzenie Komisji (UE) nr 453/2010 z dnia 20 maja 2010 r. zmieniające rozporządzenie (WE) nr 1907/2006 Parlamentu Europejskiego i Rady w sprawie rejestracji, oceny, udzielania zezwoleń i stosowanych ograniczeń w zakresie chemikaliów (REACH) (Dz. Urz. UE L 133 z 31.05.2010 r., str. 1),
Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 1272/2008 z dnia 16 grudnia 2008 r. w sprawie klasyfikacji, oznakowania i pakowania substancji i mieszanin, zmieniającego i uchylającego dyrektywy 67/648/EWG i 1999/45/WE oraz zmieniającego rozporządzenie WE nr 1907/2006 (Dz. Urz. UE L 353 z 31.12.2008 r. str.1) ze zm. Rozporządzeniem Komisji (WE) nr790/2009 (Dz. Urz. UE L 235 z 5.9.2009 r., str.1) i Rozporządzeniem Komisji (WE) nr286/2011(Dz. Urz. UE L 83 z 30.3.2011r., str. 1),
Ustawa z dnia 25 lutego 2011 r. o substancjach chemicznych i ich mieszaninach (Dz.U. 2011 nr 63 poz. 322) wraz z aktami wykonawczymi dot. klasyfikacji i oznakowania wdrażającymi dyrektywy 67/548/EWG z późn. zm. I 1999/45/WE z późn. zm.
Gaz CNG, jest paliwem, którego popularność na przestrzeni lat będzie niewątpliwie ciągle rosła. W związku z tym będzie rosła liczba przewozów tego gazu, oraz będą udoskonalane instalacje pozwalające zasilać samochody tym gazem. Jest substancją skrajnie łatwopalną i wybuchową, w kontakcie z powietrzem tworzy wybuchowe mieszanki. Ponadto, wypiera z niego tlen oraz ma tendencje do gromadzenia się w górnych partiach pomieszczeń, co stwarza zagrożenie dla ludzi. Jednak mimo skrajnej łatwopalności i wybuchowości, gaz ziemny można uznać za substancje całkowicie bezpieczną. W kontakcie ze środowiskiem bądź ludźmi i zwierzętami powoduje stosunkowo niewielkie szkody, nie powodując trwałych zmian. Jako że jest substancją bardzo stabilną, ryzyko jakie stwarza, da się wyeliminować przy zachowaniu podstawowych środków ostrożności. Również zbiorniki w których będzie przechowywany nie muszą spełniać restrykcyjnych warunków- muszą jedynie wytrzymywać odpowiednie ciśnienie. Jest też możliwa ich utylizacja, a sam gaz nie generuje szkodliwych odpadów. Te wszystkie cechy powodują że CNG świetnie wpisuje się trendy ochrony środowiska, co niewątpliwie wpłynie na jego popularność.
Karta charakterystyki Gaz ziemny (p>200 kPa oraz CNG)
Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 28 grudnia 2009 r. w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy przy budowie i eksploatacji sieci gazowych oraz uruchomienia instalacji gazowych gazu ziemnego
Ustawa z dnia 25 lutego 2011 r. o substancjach chemicznych i ich mieszaninach (Dz.U. 2011 nr 63 poz. 322) wraz z aktami wykonawczymi dot. klasyfikacji i oznakowania wdrażającymi dyrektywy 67/548/EWG z późn. zm. I 1999/45/WE z późn. zm.
www.iveco.com
www.pgnig.pl