Technologie redukcji zanieczyszczeń gazowych - CH4
Metan CH4
Metan (CH4, znany także jako gaz błotny i gaz kopalniany) - organiczny związek chemiczny, najprostszy węglowodór nasycony (alkan). W temperaturze pokojowej jest bezwonnym i bezbarwnym gazem. Jest stosowany jako gaz opałowy i surowiec do syntezy wielu innych związków organicznych.
Wpływ na atmosferę
Metan jest gazem cieplarnianym, którego potencjał cieplarniany jest 72 krotnie większy niż dwutlenku węgla (w skali 20 lat) lub 25 (w skali 100 lat)[5], a średnia zawartość w atmosferze wynosi 1,7 ppm (w ciągu minionych dwustu lat wzrosła ponad dwukrotnie)[6]. Metan wpływa także w niewielkim stopniu na degradację ozonosfery[7].
Źródła metanu
CO2 jest najważniejszym gazem cieplarnianym ze względu na występowanie w stosunkowo dużych ilościach w atmosferze, ale nie jest on jedynym sprawcą efektu cieplarnianego. Metan (CH4) jest także gazem cieplarnianym, i to znacznie wydajniejszym niż CO2, choć utrzymuje się w atmosferze znacznie krócej. Tak jak w przypadku CO2, istnieją dwa źródła emisji metanu: naturalne to rozkładanie się (gnicie) drewna i procesy beztlenowe zachodzące na terenach bagiennych, natomiast antropogeniczne to uprawa ziemi, hodowla zwierząt i utylizacja odpadów. Działalność ludzka powoduje emisje także innych gazów cieplarnianych: podtlenku azotu (N2O) i licznych przemysłowych składników syntetycznych, zawierających fluor (są one znane jako HFC, PFC i SF6).
Źródła metanu
Źródła |
emisje [Tg CH4 / rok] |
emisje [Tg CH4 / rok] |
bagna i pola ryżowe |
325 |
225 |
produkcja energii |
97 |
110 |
przeżuwacze |
90 |
115 |
wysypiska śmieci |
35 |
40 |
spalanie biomasy |
40 |
40 |
inne |
- |
(70) |
suma |
587 |
600 |
Źródła metanu
Wydobycie węgla > śmieci > produkcja ropy/gazu > pola ryżowe > hodowla zwierząt
Hydraty metanu
Ogromne ilości CH4 (wciąż nie używane wielkie źródło energii) są uwięzione w hydratach metanu, czyli mieszaninie lodu i metanu o konsystencji ciała stałego. Taka substancja może przetrwać bardzo długo w warunkach wysokiego ciśnienia i niskiej temperatury, np. na dnie oceanów lub głęboko w ziemi na obszarach wieloletniej zmarzliny. Szacuje się, że złoża te zawierają około 10 000 PgC, czyli dwa razy więcej niż tradycyjne paliwa kopalne (ropa naftowa, gaz, węgiel) dostępne na Ziemi. W ciągu ostatnich 400 000 lat (dane z rdzeni lodowych ze stacji Vostok) złoża te nie były źródłem emisji metanu do atmosfery. Jednakże postępujące ocieplenie może spowodować topienie się hydratów metanu w przyszłych stuleciach, co spowoduje dodatkową emisję metanu do atmosfery i nasilenie się efektu cieplarnianego. W przyrodzie hydraty mają postać tzw. uwodnionego gazu lub przypominają lód, ale - w przeciwieństwie do lodu - występują raczej w układzie regularnym niż heksagonalnym. Różnice widać
również na przykładzie przewodności cieplnej.
Efekt cieplarniany
Ziemia posiada atmosferę o grubości ponad 1000 kilometrów. Atmosfera zawiera masy powietrza, które zatrzymują i magazynują ciepło pochodzące ze słońca pod postacią promieniowania podczerwonego. Podwyższenie temperatury powierzchni Ziemi będące skutkiem zatrzymywania energii słonecznej przez gazy cieplarniane nazywane jest efektem cieplarnianym lub "szklarniowym", a także globalnym ociepleniem. Znaczna część promieniowania słonecznego (promieniowanie krótkofalowe o długości fali od 0,1 do 4 mm) jest przepuszczana przez atmosferę ziemską i pochłaniana przez powierzchnię Ziemi, co powoduje jej ogrzanie. Wskutek ocieplenia powierzchni Ziemi następuje emisja promieniowania podczerwonego (promieniowanie długofalowe o długości fali od 4 do 80 mm). Znaczna część tego promieniowania jest pochłaniana przez znajdujące się w atmosferze cząsteczki wody, dwutlenku węgla i innych gazów oraz przez drobne kropelki wody w chmurach. Energia cieplna jest teraz przekazywana przez atmosferę głównie z powrotem do powierzchni Ziemi w postaci tzw. promieniowania zwrotnego a tylko częściowo w przestrzeń kosmiczną. Promieniowanie zwrotne ogrzewa ponownie powierzchnię Ziemi, dlatego jest podstawową przyczyną występowania na naszej planecie efektu cieplarnianego. Energia oddawana przez naszą planetę jest mniejsza od energii przyjmowanej pochodzącej ze Słońca.
Dzięki ochronie atmosfery przed wychłodzeniem Ziemi średnia temperatura powietrza wynosi ok. +15°C. Gdyby atmosfera nie zawierała gazów cieplarnianych, nagrzana powierzchnia Ziemi wypromieniowywałaby swą energię w przestrzeń kosmiczną, dlatego średnia temperatura powietrza byłaby równa ok. -17°C.
Gazy cieplarniane są lotnymi substancjami chemicznymi występującymi w atmosferze, których budowa fizyko-chemiczna pozwala na zatrzymywanie i magazynowanie energii cieplnej oraz przekazywanie jej do powierzchni Ziemi w postaci promieniowania podczerwonego.
W powstawaniu efektu cieplarnianego najważniejszą rolę odgrywa dwutlenek węgla, którego udział wynosi 50%. Tak wysoki udział CO2 w efekcie cieplarnianym, mimo najmniejszej efektywności pochłaniania promieniowania podczerwonego jest możliwy dzięki jego wysokiej zawartości w atmosferze - ok. 0,03% (zaw. objętościowa). Rola dwutlenku węgla w efekcie cieplarnianym wciąż wzrasta, co jest skutkiem działalności człowieka: emisja CO2 związana z przemysłem, połączona z gwałtownym zmniejszaniem się powierzchni terenów zalesionych. Oblicza się, że globalna emisja CO2 wynosi ok. 1011 t/rok. W obecnym stuleciu stężenie tego gazu wzrosło od ok. 270 ppm na początku XX w. do 360 ppm w latach 80.
Wysoki udział w powstawaniu efektu cieplarnianego ma również metan (CH4) - 18%. Gaz ten powstaje i jest emitowany do atmosfery w wyniku licznych reakcji beztlenowego rozkładu szczątków roślin i zwierząt oraz beztlenowego rozkładu odchodów zwierzęcych. Metan jest głównym składnikiem gazu ziemnego, dlatego też jego znaczne ilości są uwalniane do atmosfery wraz z wydobywanym węglem kamiennym i ropą naftową.
Zastosowanie metanu CH4
jako paliwo do silników,
jako surowiec do otrzymywania tworzyw sztucznych,
w przemyśle energetycznym.
Metan w górnictwie
Zagrożenie metanowe i związane z nim zagrożenie wybuchem metanu i pyłu węglowego jest nadal jednym z najgroźniejszych zagrożeń towarzyszących wydobywaniu węgla kamiennego w Polsce. Wzrost zagrożenia metanowego jest wynikiem prowadzenia eksploatacji podziemnej na coraz większej głębokości w otoczeniu coraz bardziej metanowego złoża, przy wzrastającej koncentracji wydobycia, co jest przyczyną do skumulowania strumienia metanu wydzielającego się do kopalń z mniejszej liczby ścian, a tym samym do wzrostu ich metanowości. Co to dokładnie znaczy? Im mniej ścian wydobywczych (produkcja węgla w Polsce systematycznie spada), tym większe w nich stężenie metanu, bo jego wydzielanie to nieodłączny towarzysz wydobycia węgla kamiennego. Polskie kopalnie węgla kamiennego (jest ich 30) wydobyły 76,1 mln ton węgla kamiennego, z czego blisko 80 proc. wydobycia uzyskuje się z pokładów zaliczonych do metanowych. 26 kopalń zostało uznanych przez okręgowe urzędy górnicze za metanowe. Pomimo postępu w rozpoznawaniu i zwalczaniu zagrożenia metanowego obserwuje się jego narastanie w wielu obszarach górniczych kopalń. Z czego to wynika? Po pierwsze - wydobycie prowadzi się coraz głębiej (powstaje coraz więcej ścian ponad kilometr pod ziemią). A zawartość metanu w pokładach węgla zwiększa się wraz z głębokością ich zalegania. Po drugie - na dużych głębokościach metan jest pod dużym ciśnieniem w szczelinach czy uskokach, stąd jego nagłe wyrzuty.
Kopalnie Jastrzębskiej Spółki Węglowej
Jastrzębska Spółka Węglowa S.A. - największy w Polsce producent węgla koksowego, powstała 1 kwietnia 1993 r.;
Obecnie (2010) do spółki należy 6 kopalń oraz szereg podmiotów gospodarczych jak: Zakład Logistyki Materiałowej, Spółka Energetyczna Jastrzębie S.A., Jastrzębska Spółka Kolejowa Spółka z o.o., Polski Koks S.A. i inne.
Kopalnie Jastrzębskiej Spółki Węglowej
To kopalnie należące do najbardziej metanowych,
Największa metanowość bezwzględna występowała w kopalni „Pniówek”.
Kopalnie JSW SA Ujęcie i wykorzystanie metanu; Slajd 14 - Kopalnie JSW SA Struktura wykorzystania ujętego metanu; Slajd 15 - Kopalnie JSW SA Układ energetyczno-chłodniczy
Kopalnia Krupiński
Złoża kopalni znajdują się na terenie Suszca, Żor oraz Orzesza w województwie śląskim.
to jedna z pierwszych, które stosowały silniki metanowe, pozwalające na wykorzystane wychwyconego gazu w celach energetycznych;
Spośród kopalń stosujących odmetanowanie największą efektywność wykorzystania metanu uzyskano w kopalniach Brzeszcze, Silesia, Zofiówka, Pniówek, Jas-Mos i Jankowice;
Kopalnie nie wykorzystują całego metanu, który uda im się wychwycić.
Cele podziemnego odmetanowania
Są dwa cele podziemnego odmetanowania: poprawa bezpieczeństwa w kopalniach silnie metanowych, oraz możliwość wykorzystania metanu przez kopalnie, jako źródła energii na skalę przemysłową. Dla pracujących pod ziemią górników metan, który zmieszany z powietrzem wybucha w stężeniu od 5 do 15 proc., jest bardzo niebezpieczny. Jednak ujęty w instalacje odmetanowania może służyć do zasilania w ciepło i energię kopalnianych czy miejskich elektrociepłowni. Od wielu lat w polskich kopalniach węgla kamiennego następuje stopniowy rozwój odmetanowania podziemnego i gospodarczego wykorzystania ujętego metanu w instalacjach ciepłowniczo-energetycznych. Wiele samorządów gminnych rozpoczęło prace w celu wykorzystania metanu (po wtłoczeniu do sieci gazowych) w ogrzewaniu kompleksów budynków. Zaledwie 30 proc. wydzielającego się przy wydobyciu węgla metanu jest ujmowana w instalacje odmetanowania, zaś do gospodarczego wykorzystania trafia mniej niż 1/5 część całości - wynika z danych Wyższego Urzędu Górniczego (WUG). W Polsce instalacje odmetanowania funkcjonują w 20 kopalniach. Najwięcej metanu wydziela się w kopalniach Jastrzębskiej Spółki Węglowej (JSW): Pniówek; Zofiówka i Krupiński, a także Kompanii Węglowej - przede wszystkim Brzeszcze-Silesia i Sośnica-Makoszowy. Ujmując gaz w instalacje odmetanowania, kopalnie zmniejszają zagrożenie dla środowiska. Sprzedając go następnie spółce energetycznej, zarabiają. Wykorzystanie metanu zamiast węgla, zmniejsza emisję CO2. Metan z polskich złóż wykorzystywany np. w Czechach. Jego wydobyciem i przesyłem za granicę zajmuje się należąca do czeskiego inwestora spółka Karbonia Pl, działająca w Kaczycach na Śląsku Cieszyńskim. Gaz pochodzi ze złóż zlikwidowanej w latach 90. kopalni Morcinek.
Składowisko odpadów
Pierwszym najważniejszym elementem budowy składowiska odpadów jest geomembrana (folia o grubości 2-3 mm) zabezpieczająca przedostawanie się substancji toksycznych do warstw zawierających wody gruntowe. (warstwy wodonośne - wody do picia). Geomembrana w czasie eksploatacji podlega stałej kontroli szczelności. (system monitoringu wysypiska). Kolejnym z najważniejszych elementów jest "Pas zieleni ochronnej". Pas zieleni ochronnej musi zawierać przynajmniej dwa piętra zieleni tzn. drzewa wysokie oraz krzewy, aby spełniał swą rolę ochronną (np.: przechwytywanie odorów). Rola pasa ochronnego zieleni jest bardzo ważna, gdyż wysypisko odpadów komunalnych jest żerowiskiem dla ptaków i gryzoni roznoszących resztki po okolicy, wokół wysypiska, jest też ulubionym miejscem siedlisk much i komarów, co stwarza dodatkowe zagrożenie sanitarne! Do charakterystycznych czynników emitowanych przez składowisko odpadów komunalnych należą:
• gazy : metan, dwutlenek węgla, oraz nieznaczne ilości siarkowodoru, azotu, tlenku węgla, wodoru, węglowodorów aromatycznych.
• zanieczyszczenia mikrobiologiczne: bakterie, grzyby (w tym także zawierające mykotoksyny).
• pyły zawierające metale ciężkie: Cd, Pb, Zn, Fe, Mn, Ni, Cr (składowanie popiołów).
• odory: głównie organiczne związki siarki, azotu oraz niektóre węglowodory.
Schemat technologicznego wykorzystania biogazu ze składowiska odpadów
W wyniku procesów zachodzących w składowanych odpadach dochodzi do wydzielania się gazu wysypiskowego, który powinien być ujmowany i zagospodarowany np. jako paliwo zasilające układy kogeneracyjne CHP zbudowane w oparciu o silniki gazowe. Głównym składnikiem gazu wysypiskowego jest metan, gaz taki po odpowiednim zebraniu i zmagazynowaniu jest biopaliwem gazowym (biogazem) i może być produktywnie spalany. Do pozyskiwania takiego biogazu wysypiska wyposaża się w układ odgazowywania złoża, który składa się ze studni zbudowanych z perforowanych kręgów betonowych lub rur stalowych wypełnionych żwirem oraz z sieci odgazowującej. Układ odgazowania złoża doposaża się w układ sprężania gazu (sprężający pozyskiwany gaz ze złoża) i instalację pomocniczą do analizy składu gazu. Biogaz z wysypiska śmieci cechuje się zawartością metanu (50-60%) a jego ilość to (ok. 250 m3 z 1 tony odpadów). Gaz ze stacji sprężającej magazynowany jest w zbiornikach gazu a następnie dostarcza się go do zestawu kogeneracyjnego gdzie zasila silnik gazowy. Spalanie biogazu (gazu wysypiskowego) w silnikach gazowych ogranicza emisje substancji toksycznych i zanieczyszczających środowisko gdyż spalenie metanu zawartego w gazie wysypiskowym przebiega w warunkach kontrolowanych (przy pomocy instalacji analizy gazu i doborze optymalnego stosunku nadmiaru powietrza ? oraz analizy spalin wylotowych) w odróżnieniu od spalania tego gazu na "świeczce" (pochodni). Ponadto emitowany niespalany metan (główny składnik gazu wysypiskowego) stanowi wielokrotnie większe zagrożenie dla środowiska niż powstały dwutlenek węgla z procesu spalania w silniku gazowym. Okres pozyskiwania biogazu ze złoża, jakim jest zamknięte wysypisko plasuje się na ponad 10 lat. Odzyskiwane ciepło z układu kogeneracyjnego może być wykorzystywane do własnych potrzeb zaplecza wysypiska w celach grzewczych, lub ewentualne nadwyżki mogą być przekazywane do najbliżej zlokalizowanych odbiorców. Podobnie jak energia cieplna, energia elektryczna może służyć pokryciu potrzeb własnych składowiska i może być również sprzedawana do krajowych sieci energetycznych (zgodnie z polskim prawem energetycznym i postanowieniami Urzędu Regulacji Energetyki w Polsce), w ten sposób generując dodatkowe przychody tudzież powodując zmniejszenie lub wyeliminowanie kosztów opłat za zakup energii elektrycznej.
Gaz wysypiskowy
Skład gazu wysypiskowego zależny jest od sposobu składowania i rodzaju odpadów.
Zazwyczaj gaz wysypiskowy zawiera:
• 45-65 % obj. metanu (CH4);
• 25-35 % obj. dwutlenku węgla (CO2);
• 10-20 % obj. azotu (N).
Metan w rolnictwie
Głównym gazem cieplarnianym w Polsce jest dwutlenek węgla (CO2), ale polskie rolnictwo emituje znikome ilości tego gazu. Działalność rolnicza prowadzi przede wszystkim do wzrostu stężenia w atmosferze dwóch pozostałych gazów cieplarnianych: metanu (37% emisji rolnych) oraz podtlenku azotu (63%). Emisja metanu w rolnictwie jest związana przede wszystkim z produkcją zwierzęcą i pochodzi z procesów trawiennych zwierząt przeżuwających oraz z gospodarki odchodami zwierzęcymi, tj. głównie na skutek ich składowania i transportu. Co więcej, fermentacja jelitowa jest głównym źródłem krajowej emisji metanu, stanowiąc ponad 26% tej emisji i trzecim co do wielkości źródłem emisji gazów cieplarnianych z rolnictwa.
Zmiany w agrotechnice
Do najważniejszych prac w rolnictwie, mających na celu ochronę klimatu zaliczyć należy:
Zmiany w agrotechnice, m.in. w odniesieniu do:
* działań na rzecz zwiększenia efektywności wykorzystania nawozów azotowych. Może być to dokonane np. poprzez zastosowanie ulepszonej technologii stosowania azotu, dostosowanie zaopatrzenia w azot do zapotrzebowania roślin, dostosowanie systemów produkcji do maksymalizacji wykorzystywania odchodów zwierzęcych w uprawie roślin, pozostawianie resztek roślinnych zawierających azot na polu, czy wreszcie zmniejszanie zużycia nawozów azotowych. Niezwykle ważne jest prowadzenie nawożenia w oparciu o plany nawozowe i na podstawie potrzeb nawozowych uprawianych roślin;
* przestrzegania właściwego płodozmianu i wprowadzanie wsiewek międzyplonowych, które powodują zwiększenie wiązania węgla w biosferze i mogą ograniczać zapotrzebowanie gleb na mineralne nawozy azotowe;
* stosowania technik uprawy bezorkowej, co pozwala na zmniejszenie strat węgla z gleby i ogranicza emisję N20;
* poprawy efektywności technik nawadniania i irygacji. Około 18% powierzchni upraw na świecie jest sztucznie nawadnianych, często w sposób nieefektywny, co prowadzi do strat energii i może powodować wzrost emisji podtlenku azotu z tych terenów;
* zwiększania wiązania węgla przez biomasę, np. poprzez zwiększanie ilości próchnicy zawartej w glebach użytków rolnych, wspieranie upraw wieloletnich (sady, szkółki roślin ozdobnych). Szczególną rolę odgrywać tu będą działania na rzecz wprowadzania nowych i ochrony istniejących zadrzewień śródpolnych, użytków ekologicznych, trwałych użytków zielonych;
Zmiany w hodowli zwierząt
* poprawa technik karmienia zwierząt poprzez lepsze zbilansowanie dawek pokarmowych zapewniające lepsze wykorzystywanie pasz, w tym eliminowanie z dawek pokarmowych zbędnych ilości aminokwasów oraz dodawanie do paszy preparatów wiążących związki azotowe będące źródłem emisji N2O;
* doskonalenie systemów utrzymania zwierząt gospodarskich poprzez dodawanie do odchodów i ściółek preparatów biotechnologicznych ograniczających emisję N2O, zmniejszanie powierzchni parowania odchodów z legowisk i ściółek;
* obniżanie emisji z przechowywanych: obornika i gnojowicy poprzez obniżanie temperatury składowanych odchodów, odzysk i kumulację energii cieplnej, czy też budowę instalacji do odzysku biogazu z fermentacji gnojowicy;
Biogaz
gaz pozyskany z biomasy, w szczególności
z instalacji przeróbki odpadów zwierzęcych lub roślinnych, oczyszczalni ścieków oraz składowisk odpadów;to mieszanina metanu i dwutlenku węgla,
z domieszką małych ilości siarkowodoru, azotu, tlenu, wodoru oraz innych substancji
Schemat działania biogazowi
Zbiornik wstępny - zbiornik surowca
•komora sterylizacji lub pasteryzacji
•oczyszczanie substratów - kraty lub sita
•rozdrabnianie i ujednorodnianie biomasy
Komora fermentacyjna
•proces fermentacji - produkcja biogazu
Komory fermentacyjne najczęściej buduje się w kształcie cylindrycznym. Mogą być zagłębione w ziemi, wolnostojące lub ułożone poziomo. Są wyposażone w mechaniczny, hydrauliczny lub gazowy układ mieszania, rurociągi przelewowe, zawory bezpieczeństwa i ujęcia gazu.
* W celu zapewnienia odpowiedniej temperatury procesu fermentacji konieczne jest podgrzewanie surowców:
•w sposób pośredni - przy wykorzystaniu wymienników ciepła
•w sposób bezpośredni - materiał wsadowy podgrzewany przez rozcieńczenie gorącą wodą lub parą
Zbiorniki magazynujące biogaz
•instalowane bezpośrednio nad komorą lub jako oddzielne konstrukcje, do których biogaz jest przesyłany
Są wyposażone w pochodnie do spalania nadwyżek biogazu, urządzenia zabezpieczające przed nad- i podciśnienie, licznik gazu oraz system automatycznego sterowania, w skład którego wchodzą układy regulacji, pomiaru, zabezpieczeń i monitorowania.
*Przed wykorzystaniem na cele energetyczne biogaz musi zostać oczyszczony:
•redukcja stężenia siarkowodoru
•usunięcie nadmiaru pary wodnej
Urządzenia do produkcji energii
•elektrycznej - silniki lub turbiny gazowe- wyprodukowana energia elektryczna jest przesyłana do sieci
•cieplnej - spalanie biogazu w kotłach- wyprodukowane ciepło w pierwszej kolejności wykorzystywane na potrzeby własne biogazowni do ogrzewania komory fermentacyjnej - pozostała część może zostać skierowana do sieci ciepłowniczej
•elektrycznej i cieplnej - układy kogeneracyjne (CHP)- konieczność znalezienia odbiorcy ciepła - energia elektryczna może być przesyłana do sieci
•elektrycznej, cieplnej i zimna - układy trójgeneracyjne - układy CHP połączone urządzeniem chłodniczym (najczęściej chłodziarką absorpcyjną)
Zbiornik na przefermentowaną biomasę
•przefermentowana biomasa może zostać poddana dodatkowej obróbce, dzięki której otrzymuje się cenny nawóz organiczny
Urządzenia
Turbiny gazowe - Projektanci opracowują nowe rodzaje turbin, które mogłyby pracować na paliwo pochodzące z koncentratorów lub gazu z odmetanowania. Do urządzeń tych można zaliczyć turbiny gazowe CGT. Jest to gaźnikowa turbina gazowa opracowana przez australijską firmę Energy Developments Linited. Urządzenie takie wymaga koncentracji metanu w paliwie minimum 1,6% . Spalanie odbywa się w zewnętrznej części komory spalania w temperaturze około 1200°C.,
Adsorpcyjne koncentratory metanu - W ostatnich latach zwiększył się udział w rynku urządzeń podnoszących koncentrację metanu w powietrzu. Małe instalacje budowane są w celu obniżenia kosztów utleniania metanu. Strumień powietrza wentylacyjnego zawiera przeważnie około 0,5% metanu (objętościowo). Możliwe jest podwyższenie koncentracji metanu z 0,5% aż do 20% przy użyciu koncentratorów. Zmniejszona w ten sposób objętość gazu oraz podwyższona koncentracja metanu powoduje, że mieszanina mogłaby być dobrym paliwem dla turbin gazowych. Koncentratory mogą także podwyższać koncentracje metanu z bardzo niskich do odpowiadających potrzebom TFRR i CFRR. Istnieje wiele typów koncentratorów pracujących w przemyśle, z tarczami węglowymi i zeolitowymi. Największe znaczenie mają płynne koncentratory warstwowe, ze względu na dużą efektywność działania..
Urządzenia do redukcji zanieczyszczeń metanem w postaci gazowej dzielimy na:
Urządzenia absorpcyjne,
Urządzenia adsorpcyjne,
Urządzenia do katalitycznego utleniania i redukcji,
Urządzenia do spalania płomieniem,
Urządzenia skraplające,
Urządzenia kompresyjne,
Reaktor do usuwania resztek hydratu metanu
Przykładem praktycznie stosowanego inhibitora hydratacji jest dipropanol-1,2 (glikol etylenowy). Na rysunku przedstawiony jest schemat reaktora służącego do usuwania pozostałości hydratu metanu z gazu ziemnego, przy zastosowaniu inhibitora glikolu etylenowego. Na fotografii przedstawiono instalację takiego reaktora - glikol powoduje obniżenie temperatury tworzenia hydratów metanu. Reaktor działa na zasadzie zmiany potencjału fazy wodnej i hydratowej. Stosuje się go między
innymi podczas wydobywania gazu z Morza Północnego, u wybrzeży Norwegii. Szczególnie rozwiązanie drugiego zagadnienia ma istotne znaczenie z punktu widzenia ochrony środowiska.
Ograniczenie emisji metanu uwalnianego z hydratów do atmosfery może przyczynić się do zmniejszenia ocieplenia klimatu, a w efekcie tego - do utrudnienia w dysocjacji hydratów metanu z mórz. Rozpatrując ten aspekt należy również uwzględnić inne czynniki wpływające na wzrost temperatury na powierzchni Ziemi, a mianowicie emisje takich gazów cieplarnianych
jak: ditlenek węgla, para wodna, freony itp. Gazy te w znaczący sposób wzmacniają efekt cieplarniany, implikujący tym samym zmiany w klimacie; między innymi podnoszenie
się temperatury powierzchniowych warstw oceanów. Najważniejszym, naturalnym mechanizmem usuwania metanu uwolnionego z hydratów metanu jest jego utlenianie w atmosferze. Zdolność utleniająca atmosfery zależy zaś od ilości wolnych rodników wodorotlenowych (-OH). Związki te powstają w wyniku reakcji pary wodnej z wolnym, pojedynczym atomem tlenu, uwalnianym wskutek rozłożenia cząsteczki ozonu pod wpływem promieniowania UV.
Wyszukiwarka