Mineralna sekwestracja CO 2 przy zastosowaniu odpadów energetycznych próba oszacowania potencja³u w Polsce

Transkrypt

1 GOSPODARKA SUROWCAMI MINERALNYMI Tom Zeszyt 3 DOI /gospo ALICJA ULIASZ-BOCHEÑCZYK*, EUGENIUSZ MOKRZYCKI** Mineralna sekwestracja CO 2 przy zastosowaniu odpadów energetycznych próba oszacowania potencja³u w Polsce Wprowadzenie Problem redukcji emisji CO 2 w energetyce zawodowej jest tematem wielu projektów. Energetyka zawodowa w Polsce podejmuje dzia³ania maj¹ce na celu obni enie emisji CO 2 z procesów wytwarzania energii elektrycznej i ciep³a. Z tego wzglêdu realizowane s¹ miêdzy innymi projekty i prace badawcze nad wprowadzeniem technologii CCS (Uliasz-Misiak 2011). Polska energetyka zawodowa jako paliwo podstawowe stosuje wêgiel kamienny i brunatny (Olkuski 2013). Bran a ta jest najwiêkszym emitentem CO 2 w Polsce (tab. 1). Jednoczeœnie w wyniku procesów wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej powstaj¹ odpady przede wszystkim popio³y lotne. Popio³y lotne, ze spalania wêgla kamiennego i wêgla brunatnego, mog¹ byæ stosowane do wi¹zania CO 2 na drodze mineralnej karbonatyzacji (Johnson 2000; Back i in. 2006a, b; Back 2008; Montes Hernandez i in. 2009; Uliasz-Bocheñczyk, Mokrzycki 2006; Uliasz-Bocheñczyk 2009). Najmniejszym potencja- ³em dla wykorzystania do mineralnej sekwestracji CO 2 charakteryzuj¹ siê popio³y ze spalania wêgla kamiennego w kot³ach konwencjonalnych. Jest to spowodowane nisk¹ zawartoœci¹ CaO. Jednak ich masowe wykorzystanie w technologiach górniczych mo e byæ argumentem przemawiaj¹cym na ich korzyœæ (tab. 2). Grupami odpadów energetycznych, które równie zosta³y przebadane w kierunku wykorzystania do wi¹zania CO 2 s¹: mie- ** Dr hab. in., AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków; aub@agh.edu.pl ** Prof. dr hab. in., Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energia PAN, Kraków.

2 180 Emisja CO 2 ze spalania wêgla z energetyki zawodowej (Emitor ) CO 2 emission from coal combustion in professional power industry TABELA 1 TABLE 1 Lata Emisja ca³kowita [Gg] Emisja ze spalania wêgla kamiennego [Gg] Emisja ze spalania wêgla brunatnego [Gg] szaniny popio³ów lotnych z produktami odsiarczania, popio³y z kot³ów fluidalnych oraz odpady z pó³suchych metod odsiarczania (Uliasz-Bocheñczyk 2009, 2010, 2011). Zastosowanie zawiesin popio³owo-wodnych do sekwestracji CO 2 na drodze mineralnej karbonatyzacji, a nastêpnie ich wspólne lokowanie, zosta³o zaproponowane parê lat temu (Uliasz-Bocheñczyk i in. 2004, 2006, 2007). Badania laboratoryjne potwierdzi³y, e zawiesiny popio³owo-wodne s¹ odpowiednie do sekwestracji CO 2 na drodze mineralnej karbonatyzacji (Uliasz-Bocheñczyk i in. 2007; Uliasz-Bocheñczyk 2009, 2010, 2011). Metoda mineralnej sekwestracji jest interesuj¹ca dla polskich elektrowni i elektrociep³owni, w których powstaj¹ znaczne iloœci popio³ów, od lat z powodzeniem stosowanych w formie zawiesin w ró nych technologiach górniczych w kopalniach wêgla. Z kolei popio³y, które nie s¹ wykorzystane gospodarczo mog¹ byæ równie w ten sposób zagospodarowane, przy jednoczesnej redukcji CO 2. W artykule autorzy przedstawili wstêpne oszacowanie teoretycznej iloœci CO 2,które mog¹ zostaæ zwi¹zane na drodze mineralnej karbonatyzacji przy zastosowaniu odpadów energetycznych. 1. Gospodarcze zastosowanie odpadów energetycznych w Polsce Odpady energetyczne ze wzglêdu na w³aœciwoœci s¹ w ró nym stopniu wykorzystywane gospodarczo. Grupê odpadów, które s¹ w pe³ni zagospodarowywane, stanowi¹ popio³y lotne ze spalania wêgla kamiennego w kot³ach konwencjonalnych ( ). G³ównymi kierunkami wykorzystania gospodarczego popio³ów to przede wszystkim górnictwo podziemne i przemys³ materia³ów budowlanych (tab. 2). Coraz wiêcej odpadów energetycznych stosowanych jest równie w drogownictwie (Gruchot, Zydroñ 2013; Ko³odziejczyk i in. 2012; Baran i in. 2013). Mieszaniny popio³ów lotnych ze spalania wêgla kamiennego i odpadów sta³ych z wapniowych metod odsiarczania gazów odlotowych ( ) s¹ w pe³ni wykorzystywane, równie w górnictwie i budowie dróg.

3 181 Wykorzystanie gospodarcze odpadów energetycznych w Polsce ze spalania wêgla kamiennego i brunatnego [Gg] TABELA 2 Economic use of fly ash in Poland from hard coal and lignite combustion [Gg] TABLE 2 Rodzaj odpadu (kod) Lata Popio³y lotne ze spalania wêgla kamiennego ( ) Popio³y lotne ze spalania wêgla brunatnego ( ) Mieszaniny popio³ów lotnych i odpadów sta³ych z wapniowych metod odsiarczania gazów odlotowych (spalanie wêgla kamiennego) ( ) Mieszaniny popio³ów lotnych i odpadów sta³ych z wapniowych metod odsiarczania gazów odlotowych (spalanie wêgla brunatnego) ( ) Popio³y lotne ze wspó³spalania biomasy i wêgla kamiennego ( ) Odpady z pó³suchych metod odsiarczania gazów odlotowych ( ) Iloœæ uchwycona Materia³y budowlane Cement Budowa dróg Górnictwo Inne Iloœæ niewykorzystana gospodarczo ,1 910,2 505,9 67,0 719,8 926,0 23, , ,7 954,2 96,6 493,6 433,9 2, , ,9 818,8 81,2 728,0 456,6 352, , , ,3 295,0 757,2 459, ,4 25,0 305, ,8 89,0 44,4 354, ,9 110,9 196,9 232, ,7 190,3 291,2 481, ,3 31,9 21,0 181, ,4 731, ,9 26,6 15,0 178,8 814,2 475, ,4 25,0 18,1 211,3 768,4 439, ,9 3,5 33,5 374,0 879,3 427, , , ,5 31, , ,4 11, , ,2 16, , ,8 449,0 228,0 40,7 0, ,0 406,9 165,8 11,1 0, ,2 423,7 132,0 1,0 0, ,9 525,3 186,4 0,2 711, ,7 71,6 18, ,2 142,7 20,3 28,9 178,5 370, ,9 182,7 14,7 1,0 20,5 189,3 408, ,2 233,5 120,1 10,4 22,8 43,2 430,0 ród³o: Emitor

4 182 Wœród odpadów energetycznych problem stanowi¹ popio³y lotne ze spalania wêgla brunatnego w kot³ach konwencjonalnych ( ) i mieszaniny popio³ów lotnych ze spalania wêgla brunatnego i odpadów sta³ych z wapniowych metod odsiarczania gazów odlotowych ( ). Odpady te s¹ obecnie wykorzystywane w minimalnym zakresie. Jest to spowodowane ich niestabilnym sk³adem chemicznym. Jednak g³ównym kierunkiem zagospodarowania odpadów energetycznych jest górnictwo podziemne, które ma d³ugoletnie doœwiadczenia w stosowaniu tego typu odpadów w formie zawiesin wodnych (Mazurkiewicz 1990; Mazurkiewicz, Piotrowski 1995, 2004). Obecnie zawiesiny popio³owo-wodne s¹ wykorzystywane w polskich kopalniach podziemnych m.in. do (Mazurkiewicz, Piotrowski 2004; Piotrowski 2011): likwidacji zbêdnych wyrobisk korytarzowych, doszczelniania zrobów zawa³owych, ograniczenia zagro enia po arowego, zmniejszania porowatoœci zawa³u w œcianach czynnych, wype³niania pustek za obudow¹ wyrobisk korytarzowych, budowy korków podsadzkowych, wype³niania p³ytkich pustek poeksploatacyjnych i pustek Webera, wi¹zania wód silnie zmineralizowanych, podsadzania w zabierkowym systemie eksploatacji, tworzenia sztucznych stropów przy eksploatacji warstwowej. Popio³y lotne w formie zawiesin stosuj¹ spó³ki wêglowe: Jastrzêbska Spó³ka Wêglowa SA, Katowicki Holding Wêglowy SA oraz Kompania Wêglowa SA (Uliasz-Bocheñczyk i in. 2007). 2. Odpady ze spalania wêgla jako surowiec do sekwestracji CO 2 Odpady stosowane do sekwestracji CO 2 powinny charakteryzowaæ siê wysok¹ zawartoœci¹ CaO i wolnego CaO (Johnson 2000; Back i in. 2006), dziêki czemu reaguj¹ bezpoœrednio z wod¹. Z grupy odpadów energetycznych do wi¹zania CO 2 mog¹ byæ stosowane: popio³y lotne ze spalania wêgla kamiennego i brunatnego w kot³ach fluidalnych (100182), popio³y lotne ze spalania wêgla kamiennego i brunatnego w kot³ach konwencjonalnych ( ), mieszaniny popio³ów lotnych i odpadów sta³ych z wapniowych metod odsiarczania gazów odlotowych ( ), odpady z pó³suchych metod odsiarczania gazów odlotowych ( ). W tabeli 3 przedstawiono œrednie zawartoœci CaO i wolnego CaO w rozpatrywanych do sekwestracji odpadach energetycznych. Wartoœci te oraz œrednie poch³anianie CO 2 (tab. 4) s¹ obliczone na podstawie badañ Autorów dotycz¹cych mineralnej sekwestracji CO 2.Najwy sz¹ zawartoœci¹ CaO i wolnego CaO charakteryzowa³y siê odpady z pó³suchych metod odsiarczania gazów odlotowych ( ) i popio³y lotne ze spalania wêgla brunatnego w kot³ach py³owych ( ); najni sz¹ popio³y ze spalania wêgla kamiennego w kot³ach py³owych ( ).

5 183 Œrednie zawartoœci CaO i wolnego CaO w odpadach energetycznych [%] Average CaO and free CaO contents in energetic wastes [%] TABELA 3 TABLE 3 Odpady Zawartoœæ CaO CaO w. Popio³y lotne ze spalania wêgla kamiennego w kot³ach py³owych ( ) 5,1 0,6 Popio³y lotne ze spalania wêgla brunatnego w kot³ach py³owych ( ) 24,7 4,6 Mieszaniny popio³ów lotnych i odpadów sta³ych z wapniowych metod odsiarczania gazów odlotowych popio³y ze spalania wêgla kamiennego w kot³ach fluidalnych ( ) Mieszaniny popio³ów lotnych i odpadów sta³ych z wapniowych metod odsiarczania gazów odlotowych popio³y ze spalania wêgla brunatnego w kot³ach fluidalnych ( ) 10,9 2,8 15,7 9,6 Odpady z pó³suchych metod odsiarczania gazów odlotowych ( ) 50,3 9,6 Popio³y lotne ze wspó³spalania biomasy i wêgla kamiennego ( ) 20,4 8,9 3. Mineralna sekwestracja w zawiesinach wodnych odpadów energetycznych Podstawowymi fazami ulegaj¹cymi karbonatyzacji s¹: Ca(OH) 2 i faza C-S-H, wed³ug nastêpuj¹cych reakcji (Huijgen, Comans 2005): Ca(OH) 2 +CO 2 CaCO 3 +H 2 O CaO nsio 2 mh 2 O(C-S-H)+CO 2 CaCO 3 +SiO 2 +mh 2 O Wœród produktów hydratacji ulegaj¹cych karbonatyzacji nale y wymieniæ równie ettringit, krystaliczny glinian trójwapniowy C 3 A i inne gliniany. Dodatkowo zawarte w popiele lotnym szk³o glinowo-krzemianowe mo e ulegaæ aktywacji poprzez kwas wêglowy. Mineralna sekwestracja CO 2 jest procesem z³o onym, w którym w przypadku zawiesin odpadowo-wodnych mo na wydzieliæ nastêpuj¹ce etapy (Sun, Simons 2008; Fernandez Bertos i in. 2004): 1. Dyfuzja CO 2 do zawiesiny. 2. Solwatacja CO 2 (g) do CO 2 (aq). 3. Utworzenie H 2 CO Dysocjacja H 2 CO 3 na H +,HCO 3,CO Migracja jonów Ca 2+ z faz sorbentu do roztworu.

6 Zarodkowanie wêglanów. 7. Wytr¹canie siê wêglanów. Do okreœlenia potencja³u odpadów energetycznych dla mineralnej sekwestracji wykorzystano wyniki badañ poch³aniania CO 2. Mo na je okreœliæ jako iloœæ gazu, która uleg³a rozpuszczeniu na drodze fizycznej i chemicznej w wodzie, zosta³a zaadsorbowana na ziarnach odpadów oraz zwi¹zana w formie wêglanów (Montes-Hernandez i in. 2009). W tabeli 4 zawarto œrednie i maksymalne wartoœci poch³aniania CO 2 przez zawiesiny wodne odpadów energetycznych. Najwiêkszym œrednim poch³anianiem CO 2 charakteryzowa³y siê mieszaniny popio³ów lotnych i odpadów sta³ych z wapniowych metod odsiarczania gazów odlotowych popio³y ze spalania wêgla brunatnego w kot³ach fluidalnych ( ); najni szym popio³y lotne ze spalania wêgla kamiennego w kot³ach py³owych ( ) oraz odpady z pó³suchych metod odsiarczania gazów odlotowych ( ). TABELA 4 Œrednie wartoœci poch³aniania CO 2 przez zawiesiny odpadowo-wodne, CO 2 /100 g popio³u TABLE 4 Average values of waste-aqueous suspensions CO 2 absorption, CO 2 /100gofash Rodzaj Poch³anianie CO 2 [g CO 2 /100 g odpadu] Popio³y lotne ze spalania wêgla kamiennego w kot³ach py³owych ( ) 1,2 Popio³y lotne ze spalania wêgla brunatnego w kot³ach py³owych ( ) 3,3 Mieszaniny popio³ów lotnych i odpadów sta³ych z wapniowych metod odsiarczania gazów odlotowych popio³y ze spalania wêgla kamiennego w kot³ach fluidalnych ( ) Mieszaniny popio³ów lotnych i odpadów sta³ych z wapniowych metod odsiarczania gazów odlotowych popio³y ze spalania wêgla brunatnego w kot³ach fluidalnych ( ) 3,7 4,0 Popio³y lotne ze wspó³spalania biomasy i wêgla kamiennego ( ) 2,1 Odpady z pó³suchych metod odsiarczania gazów odlotowych ( ) 1,2 Œrednie poch³anianie CO 2 dla analizowanych odpadów wynosi³o 2,6 g CO 2 /100 g odpadu. 4. Oszacowanie iloœci CO 2 októr¹mo nazmniejszyæjegoemisjêzespalaniawêgla przy zastosowaniu zawiesin wodnych odpadów energetycznych Op³acalnoœæ wi¹zania CO 2 bêdzie zale a³a przede wszystkim od iloœci CO 2,któr¹mo na poddaæ sekwestracji na drodze mineralnej karbonatyzacji. Z tego wzglêdu dla przemys³owej

7 sekwestracji CO 2 na drodze mineralnej karbonatyzacji przy zastosowaniu zawiesin powinny byæ brane pod uwagê przede wszystkim zawiesiny charakteryzuj¹ce siê maksymalnym poch³anianiem CO 2. Ze wzglêdu na zmiennoœæ w³aœciwoœci odpadów energetycznych i fakt, e nie zawsze bêdzie mo na uzyskaæ wartoœci maksymalne, do szacowania zastosowano œrednie wartoœci poch³aniania CO 2 (tab. 4). Do szacowania iloœci CO 2, która mo e byæ zutylizowana za pomoc¹ zawiesin odpadowo-wodnych, wykorzystano iloœci poszczególnych grup odpadów stosowanych w górnictwie, jak równie iloœci odpadów gospodarczo niewykorzystanych (tab. 2) oraz wartoœci œrednie z wyników badañ poch³aniania zawarte w tabeli 4. Iloœæ odpadów niewykorzystanych gospodarczo w latach wynosi³a ³¹cznie ,8 Gg, co œrednio wynios³o na rok 2510,7 Gg. Z kolei iloœæ odpadów wykorzystanych w górnictwie w latach wynios³a ³¹cznie 6262,1 Gg œrednio na rok 1565,5 Gg. Potencjalne iloœci ditlenku wêgla zutylizowane w wyniku mineralnej karbonatyzacji przy wykorzystaniu odpadów energetycznych stosowanych w górnictwie i niewykorzystanych gospodarczo zamieszczono w tabeli 5. TABELA 5 Potencjalna iloœæ CO 2, która mo e byæ zutylizowana przy wykorzystaniu krajowych odpadów energetycznych stosowanych w górnictwie i niewykorzystanych gospodarczo [Gg/rok] TABLE 5 The potential amount of CO 2 that can be disposed of using domestic energetic waste used in mining and not economically used [Gg/year] 185 Rodzaj odpadu Popió³ lotny ze spalania wêgla kamiennego w kot³ach py³owych ( ) Popió³ lotny ze spalania wêgla brunatnego w kot³ach py³owych ( ) Mieszaniny popio³ów lotnych i odpadów sta³ych z wapniowych metod odsiarczania gazów odlotowych popio³y ze spalania wêgla kamiennego w kot³ach fluidalnych ( ) Mieszaniny popio³ów lotnych i odpadów sta³ych z wapniowych metod odsiarczania gazów odlotowych popio³y ze spalania wêgla brunatnego w kot³ach fluidalnych ( ) Potencjalna iloœæ CO 2 poch³oniêta przy wykorzystaniu odpadów stosowanych w górnictwie Potencjalna iloœæ CO 2 poch³oniêta przy wykorzystaniu odpadów niewykorzystanych gospodarczo 8,1 1,1 0,0 11,3 32,3 0,0 0,0 63,7 Popio³y lotne ze wspó³spalania biomasy i wêgla kamiennego ( ) 0,0 0,37 Odpady z pó³suchych metod odsiarczania gazów odlotowych ( ) 0,02 0,36 ¹cznie 117,25

8 186 Korzystaj¹c z danych zawartych w tabeli 5, przy ³¹cznym zastosowaniu do utylizacji CO 2 mieszanin wodnych odpadów energetycznych ze spalania wêgla kamiennego mo na obni yæ emisjê CO 2 o 40,4 Gg/rok oraz 75 Gg/rok przy wykorzystaniu odpadów ze spalania wêgla brunatnego. Podsumowanie Przy stosowaniu metody mineralnej karbonatyzacji, jako sposobu sekwestracji CO 2, bardzo wa nym aspektem jest problem sk³adowania produktów karbonatyzacji. W przypadku lokowania zawiesin w kopalniach problem ten jest rozwi¹zany; równie wtedy kiedy odpady nie s¹ wykorzystane gospodarczo i trafiaj¹ na sk³adowiska, mog¹ byæ stosowane do utylizacji CO 2. Iloœci CO 2, które mo na zutylizowaæ dla poszczególnych grup odpadów energetycznych przy za³o eniu, e zastosowane zostan¹ odpady stosowane w górnictwie i niewykorzystane gospodarczo wynosz¹: 9,2Gg/rokCO 2 przy wykorzystaniu popio³ów lotnych ze spalania wêgla kamiennego w kot³ach py³owych ( ), 11,3 Gg/rok CO 2 przy wykorzystaniu mieszaniny popio³ów lotnych i odpadów sta³ych z wapniowych metod odsiarczania gazów odlotowych popio³y ze spalania wêgla kamiennego w kot³ach fluidalnych ( ), 32,3 Gg/rok CO 2 przy wykorzystaniu popio³ów lotnych ze spalania wêgla brunatnego w kot³ach py³owych ( ), 63,7 Gg/rok CO 2 przy wykorzystaniu mieszaniny popio³ów lotnych i odpadów sta³ych z wapniowych metod odsiarczania gazów odlotowych popio³y ze spalania wêgla brunatnego w kot³ach fluidalnych ( ), 0,37 Gg/rok CO 2 przy wykorzystaniu popio³ów lotnych ze wspó³spalania biomasy i wêgla kamiennego ( ), 0,38 Gg/rok CO 2 przy wykorzystaniu odpadów z pó³suchych metod odsiarczania gazów odlotowych ( ). Potencjalnie mo na obni yæ emisjê CO 2 z energetyki zawodowej o 117,25 Gg/rok. Mineralna sekwestracja pozwala na unieszkodliwienie o wiele mniejszych iloœci ditlenku wêgla w porównaniu z np. geologicznym sk³adowaniem. Jednak ze wzglêdu na du e doœwiadczenia polskich kopalñ (Uliasz-Bocheñczyk i in. 2007) w stosowaniu na szerok¹ skalê technologii zawiesinowej i mo liwoœæ zastosowania odpadów mineralnych, których gospodarcze wykorzystanie jest ograniczone, mo e to byæ interesuj¹ce rozwi¹zanie ekologiczne, szczególnie, e odpady te wytwarzane s¹ przez du ych emitentów ditlenku wêgla. Artyku³ opracowano w ramach badañ statutowych AGH nr

9 187 LITERATURA Back M., Kühn M., Stanjek H., Peiffer S., 2008 Reactivity of alkaline lignite fly ashes towards CO 2 in water. Environmental Science & Technology, 42, p B a c k M., V o s b e c k K., K ü h n M., S t a n j e k H., C l a u s e r Ch., P e i f f e r S., 2006 a Pretreament of CO 2 with fly ashes to generate alkalinity for subsurface sequestration. Proceedings Materials of 8 th International Conference on Greenhouse Gas Control Technologies June, Trondheim, Norway. Back M.,Vosbeck K.,Kühn M.,Stanjek H.,Clauser Ch.,Peiffer S.,2006b StorageofCO 2 and generation of alkalinity from reaction of alkaline fly ashes with flue gas. Proceedings Materials of 8 th International Conference on Greenhouse Gas Control Technologies June, Trondheim, Norway. B a r a n P., C h o l e w a M., Z a w i s z a E., K u l a s i k K., 2013 Problem jednoznacznego ustalenia parametrów wytrzyma³oœci na œcinanie odpadów powêglowych i poenergetycznych. Rocznik Ochrona Œrodowiska t. 15, s Emitor 2008, 2009, 2010, Emisja Zanieczyszczeñ Œrodowiska w Elektrowniach i Elektrociep³owniach Zawodowych, Agencja Rynku Energii, Warszawa. Fernandez BertosM.,Simons S.J.R.,Hills C.D.,Carey P.J.,2004 Areviewofaccelerated carbonation technology in the treatment of cement-based materials and sequestration of CO 2. Journal of Hazardous Materials B112, p G r u c h o t A., Z y d r o ñ T., 2013 W³aœciwoœci geotechniczne mieszaniny popio³owo- u lowej ze spalania wêgla kamiennego w aspekcie jej przydatnoœci do celów budownictwa ziemnego. Rocznik Ochrona Œrodowiska t. 15, s H u i j g e n W.J.J., C o m a n s R.N.J., 2005 Mineral CO 2 sequestration by carbonation of industrial residues. ECN. ECN-C Johnson D.C.,2000 Accelerated carbonation of waste calcium silicate materials. SCI Lecture Papers Series, Society of Chemical Industry. ISSN X. K o ³ o d z i e j c z y k U., Æ w i ¹ k a ³ a M., W i d u c h A., 2012 Use of fly-ash for the production of hydraulic binding agents and for soil stabilisation. Gospodarka Surowcami Mineralnymi t. 28, z. 4, s M a z u r k i e w i c z M., P i o t r o w s k i Z., 1995 Propozycja unormowania badañ bêd¹cych podstaw¹ dopuszczenia odpadów drobnofrakcyjnych do deponowania w pustkach podziemnych. Bezpieczeñstwo Pracy i Ochrona Œrodowiska w Górnictwie nr 3. M a z u r k i e w i c z M., 1990 Technologiczne i œrodowiskowe aspekty stosowania sta³ych odpadów przemys³owych do wype³niania pustek w kopalniach podziemnych. Zeszyty Naukowe AGH nr 152, Kraków. M a z u r k i e w i c z M., P i o t r o w s k i Z., 2004 Problemy likwidacji kopalñ podziemnych. Uczelniane Wyd. Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków Montes-Hernandez G., Pérez-Lopéz R., Renard F., Nieto J.M., Charlet L., 2009 Mineral sequestration of CO 2 by aqueous carbonation of coal combustion fly ash. Journal of Hazardous Materials, 161, p O l k u s k i T., 2013 Ocena wystarczalnoœci krajowych zasobów wêgla kamiennego energetycznego w œwietle perspektyw jego u ytkowania. Gospodarka Surowcami Mineralnymi t. 29, z. 2, s P i o t r o w s k i Z., 2011 Odzysk odpadów drobnofrakcyjnych w górnictwie podziemnym wêgla kamiennego. Archiwum Górnictwa. Monografia nr 12. Wyd. IMG PAN, Kraków. S u n J., S i m o n s S.J.R., 2008 Accelerated carbonation of MSWI APC residues for sequestration of flue gas CO 2. Accelerated carbonation of different size fractions of stainless steel slag. Proceedings of 2 nd International Conference on Accelerated Carbonation for Environmental and Materials Engineering, 1 3 October, Roma, Italy, p Uliasz-Bocheñczyk A. (red), Mokrzycki E., Piotrowski Z., Pomyka³a R., 2007 Sk³adowanie CO 2 z zawiesinami popio³owo-wodnymi pod ziemi¹. Wyd. IGSMiE PAN, Kraków. U l i a s z -B o c h e ñ c z y k A., 2009 Mineralna sekwestracja CO 2 w wybranych odpadach. Wyd. IGSMiE PAN, Kraków. U l i a s z - B o c h e ñ c z y k A., 2010 Mineral sequestration of CO 2 in suspensions containing mixtures of fly ashes and desulphurization waste. Gospodarka Surowcami Mineralnymi t. 26, z. 4, p

10 188 U l i a s z -B o c h e ñ c z y k A., 2011 Mineralna sekwestracja CO 2 przy zastosowaniu zawiesin wodnych wybranych popio³ów lotnych ze spalania wêgla brunatnego. Gospodarka Surowcami Mineralnymi t. 27, z. 1, s U l i a s z -B o c h e ñ c z y k A., M a z u r k i e w i c z M., M o k r z y c k i E., P i o t r o w s k i Z., 2004 Utylizacja dwutlenku wêgla poprzez mineraln¹ karbonatyzacjê. Polityka Energetyczna z. 7, z. spec., s U l i a s z -B o c h e ñ c z y k A., M o k r z y c k i E., 2006 Fly ashes from Polish power plants and combined heat and power plants and conditions of their application for carbon dioxide utilization. Chemical Engineering Research and Design, vol. 84, p U l i a s z -B o c h e ñ c z y k A., M o k r z y c k i E., M a z u r k i e w i c z M., P i o t r o w s k i Z., 2006 Utilization of carbon dioxide in fly ash and water mixtures. Chemical Engineering Research and Design vol. 84, is. A9 Carbon Capture and Storage, p U l i a s z -M i s i a k B., 2011 Wp³yw geologicznego sk³adowania CO 2 na œrodowisko. Gospodarka Surowcami Mineralnymi, t. 27, z. 1, s MINERALNA SEKWESTRACJA CO 2 PRZY ZASTOSOWANIU ODPADÓW ENERGETYCZNYCH PRÓBA OSZACOWANIA POTENCJA U W POLSCE S³owa kluczowe CO 2, mineralna karbonatyzacja, odpady energetyczne Streszczenie Polska energetyka zawodowa jako paliwo podstawowe stosuje wêgiel kamienny i brunatny, bran a ta jest zarazem najwiêkszym emitentem CO 2 w Polsce. W wyniku procesów produkcji energii elektrycznej i cieplnej powstaj¹ równie odpady, m.in. popio³y lotne, które w formie zawiesin mog¹ byæ stosowane do sekwestracji CO 2 na drodze mineralnej karbonatyzacji. Mineralna karbonatyzacja jako metoda obni enia redukcji CO 2 jest szczególnie interesuj¹ca przy wykorzystaniu odpadów. W artykule przedstawiono wstêpne oszacowanie mo liwoœci obni enia emisji CO 2 z energetyki zawodowej. Oszacowanie to przeprowadzono przy wykorzystaniu wyników badañ stopnia poch³aniania CO 2 przez zawiesiny odpadowo-wodne oraz wielkoœæ emisji ze spalania wêgla w energetyce zawodowej. Do szacowania uwzglêdniono jedynie te odpady, które nie wymagaj¹ adnej obróbki wstêpnej, a zarazem maj¹ potencja³ dla wi¹zania CO 2, czyli: popio³y lotne z kot³ów konwencjonalnych, popio³y z kot³ów fluidalnych, mieszaniny popio³ów z produktami odsiarczania, popio³y lotne ze wspó³spalania wêgla kamiennego i biomasy oraz odpady z pó³suchej metody odsiarczania. Przyjêto równie za³o enie, e do sekwestracji mog¹ byæ stosowane te odpady, które s¹ wykorzystywane w górnictwie oraz odpady niewykorzystane gospodarczo. Oszacowano, e iloœci CO 2, które mo na zutylizowaæ przy powy szych za³o eniach wynosz¹ oko³o 117,25 Gg CO 2 /rok. MINERAL SEQUESTRATION OF CO 2 WITH THE USE OF ENERGY WASTE AN ATTEMPT TO ESTIMATE THE POLISH POTENTIAL CO 2, mineral carbonation, energy waste Key words Abstract Polish power industry uses coal or lignite as basic fuels. That is why this industry is the biggest emitter of CO 2 in the country. As a result of electricity and heat production appears some waste fly ash, which while in the state

11 189 of suspension can be used for CO 2 sequestration by mineral carbonization. The mineral carbonization as a method to lower the reduction of CO 2 is especially interesting while using the waste. The article presents the estimation of lowering the CO 2 emission in the power industry with the use of water suspensions of energy waste. The results of researches on the level of CO 2 absorption by the waste-water suspension and emission from coal burning in the energy industry were used to conduct the estimation. Only the wastes which do not need the pre-treatment but have the potential to bind CO 2 were taken into consideration, that means: fly ash from the conventional boilers, ash from fluidal boilers, mixtures of ash and desulphurization products, fly ash from co-combustion of coal and bio-mass and waste from half-dry method of desulphurization. It was assumed that the sequestration may be conducted with the use of waste used in mining and waste which are commercially unexploited. It was estimated that this way about Gg CO 2 /year of CO 2 can be utilized every year.