GOSPODARKA SUROWCAMI MINERALNYMI Tom 24 2008 Zeszyt 3/3 KATARZYNA ZARÊBSKA*, AGNIESZKA DUDZIÑSKA** Mo liwoœci magazynowania CO 2 w pok³adach wêgli kamiennych weryfikacja danych eksperymentalnych Wprowadzenie W ostatnich latach du ¹ uwagê poœwiêca siê problematyce zwi¹zanej z ochron¹ œrodowiska, a gwa³towny rozwój œwiadomoœci spo³ecznej o stan œrodowiska, zarówno lokalnego jak i globalnego jest spowodowany jego postêpuj¹c¹ degradacj¹. Wzrost emisji ditlenku wêgla jest problemem miêdzynarodowym. Polityka ochrony klimatu jest zadaniem priorytetowym w programach Organizacji Narodów Zjednoczonych oraz Unii Europejskiej. Nale y podj¹æ dzia³anie redukuj¹ce stê enie CO 2 w atmosferze. Prócz obni enia zapotrzebowania na energiê, poprawy sprawnoœci konwersji i zastêpowanie paliw kopalnych przez energetykê odnawialn¹ oraz j¹drow¹ konieczne jest d³ugoczasowe magazynowanie wyemitowanego CO 2 okreœlane terminem sekwestracji (Holloway 2001; Bahu 2002). Aktualnie realizowane s¹ pilota owe projekty zat³aczania CO 2 w g³êbokie warstwy geologiczne, a od kilkudziesiêciu lat stosuje siê CO 2 w celu intensyfikacji wydobycia ropy naftowej. Niemniej, na rozwi¹zanie czekaj¹ liczne problemy zwi¹zane z geologiczn¹ sekwestracj¹ CO 2, takie jak poszerzenie wiedzy i doœwiadczeñ z zakresu procesów zachodz¹cych w ska- ³ach, w wyniku zat³aczania ditlenku wêgla. Obszar zat³aczania powinien byæ stabilny geologicznie, warstwy izoluj¹ce charakteryzowaæ siê du ¹ plastycznoœci¹, aby nie nast¹pi³o zjawisko szczelinowania, które mog³oby doprowadziæ do przebicia warstw. Szczelnoœæ geologiczna jest szczególnie istotna, gdy sk³adowanie CO 2 w tych strukturach wymaga z regu³y wy szych ciœnieñ od ciœnienia hydrostatycznego (Xu i in. 2003). Najwa niejszy * Dr, Wydzia³ Paliw i Energii AGH, Kraków; e-mail: zarebska@uciagh.edu.pl ** Mgr, Zak³ad Aerologii Górniczej, G³ówny Instytut Górnictwa, Katowice; e-mail: bdxjc@gig.katowice.pl
348 warunek to stwierdzenie, e pok³ady wêgla po iniekcji CO 2 nie bêd¹ mog³y byæ eksploatowane. Odrêbnym zagadnieniem jest sekwestracja CO 2 w wyeksploatowanych pok³adach wêglowych oraz pozyskiwanie CH 4 (ECBM) poprzez zat³aczanie CO 2. Metoda ta cechuje siê innymi mechanizmami fizykochemicznymi ni metoda iniekcji CO 2 do z³ó nie eksploatowanych (Gale, Freund 2001). Ta odmiennoœæ wynika z selektywnej sorpcji wêgli kamiennych wzglêdem CO 2. Powszechnie wiadomo, e wêgle kamienne charakteryzuj¹ siê œrednio dwukrotnie wy sz¹ pojemnoœci¹ sorpcyjn¹ CO 2 wzglêdem metanu. Ze wzglêdu na w³aœciwoœci fizykochemiczne ditlenek wêgla jest gazem, który mo e byæ magazynowany w porowatych i przepuszczalnych ska³ach zbiornikowych w stanie zagêszczonym bez potrzeby tworzenia specjalnych warunków ciœnieniowych. Magazynowanie gazów w wêglu mo e odbywaæ siê wed³ug nastêpuj¹cych mechanizmów: 1) jako gaz wolny sprê ony w przestrzeni porów, 2) skondensowany w stanie pary lub cieczy, 3) zdeponowany w strukturze substancji wêglowej, 4) zaadsorbowany na powierzchni wewnêtrznej (Mazumder i in. 2006). Wyklucza siê natomiast gromadzenie gazu jako gazu sprê onego, w przypadku gdy ciœnienie z³o a jest zbyt niskie by uwzglêdniæ rozleg³¹ objêtoœæ obecnego w pok³adzie gazu. Podczas planowania podziemnego zat³aczania CO 2 nale y równie braæ pod uwagê mo liwoœæ fizycznych przemian gazu, tj. wzrost jego gêstoœci. Jednak komplikacje powstaj¹ce podczas zat³oczenia CO 2 do pok³adu wêgla nie ograniczaj¹ siê wy³¹cznie do trudnoœci w procesie transportu, czy procesu sorpcji. Istotna jest równie mo liwoœæ migracji CO 2 w pok³adzie wêgla, w wyniku której zawartoœæ w okreœlonym z³o u mo e okresowo wzrastaæ lub maleæ. Zmiany stê enia sorbatu s¹ miêdzy innymi nastêpstwem rozpuszczania siê CO 2 w wodzie, co stanowi dodatkowy czynnik u³atwiaj¹cy ruch tego gazu w z³o u. Istnieje mo liwoœæ wchodzenia CO 2 w reakcje z minera³ami wêglanowymi czy skaleniami. Ponadto ditlenek wêgla jako organiczny rozpuszczalnik mo e rozpuœciæ siê w organicznej macierzy wêgla, w ten sposób modyfikuj¹c jego fizyczn¹ i prawdopodobnie chemiczn¹ strukturê (Goodman i in. 2006; Karacan 2007). Dlatego przed rozpoczêciem zat³aczania CO 2 konieczne jest sporz¹dzenie szczegó³owej charakterystyki geologicznej z³o a, którego bêdzie dotyczyæ ten proces, a w trakcie zat³aczania nale y prowadziæ monitoring sk³adowania. Wyniki badañ fizycznych, chemicznych i strukturalnych, a w nich badania sorpcyjne sugeruj¹, e przedstawienie budowy organicznej substancji wêgli o ró nym stopniu metamorfizmu w postaci jednego modelu wzoru nie jest mo liwe. Dlatego te wielu autorów przedstawia wyniki badañ w powi¹zaniu ze zmianami strukturalnymi wêgli zachodz¹cymi w procesie metamorfizmu. Tak wiêc powszechnie akceptowany jest pogl¹d, e pojemnoœæ sorpcyjn¹ wêgli warunkuje stopieñ metamorfizmu (chemiczny charakter organicznej substancji wêglowej, porowatoœæ, sztywnoœæ struktury) oraz sk³ad petrograficzny. Badania sorpcyjne odgrywaj¹ szczególn¹ rolê w poszerzeniu wiedzy na temat gromadzenia siê i zachowania gazów kopalnianych w pok³adach wêgli.
349 1. Materia³ badawczy i metodyka badañ W celu analizy mo liwoœci sekwestracji ditlenku wêgla w polskich pok³adach wêglowych kluczowych informacji dostarcza zarówno kompleksowa charakterystyka materia³u wêglowego, jak i badania podstawowe. Najszerzej rozpatrywanym parametrem jest pojemnoœæ sorpcyjna wêgli wzglêdem indywidualnych sk³adników gazów kopalnianych, w danych warunkach ciœnienia i temperatury. Maksymalne wartoœci sorpcji, przy stanach bliskich równowadze, pos³u y³y do wykreœlenia izoterm sorpcji. Ten sposób opisu danych empirycznych stanowi istotn¹ cechê statyki procesu sorpcji. Zale noœci te, dla wszystkich badanych uk³adów przedstawiono na rysunkach 1 i 2. Zbiorcza ekspozycja wyników eksperymentalnych daje pe³niejsze mo liwoœci porównania przebiegu tych krzywych, w zale - noœci od badanego uk³adu: sorbat sorbent. Badania sorpcyjne zosta³y wykonane z zastosowaniem standardowej metody objêtoœciowej, pomiary prowadzono w temperaturze 298 oraz 323K, w zakresie ciœnieñ do 1 bar, z zastosowaniem automatycznego aparatu ASAP 2010 (Accelerated Surface Area and Porosimetry, Micromeritics). Uzyskane dane doœwiadczalne przedstawiono w postaci izoterm. Do badañ u yto wêgiel kamienny pochodz¹cy z szeœciu polskich kopalñ, charakterystykê stosowanego materia³u badawczego przedstawiono w tabelach 1 i 2. Eksperymenty prowadzono dla próbek w formie ziarna 0,5 0,7 mm. Przed przyst¹pieniem do badañ próbki suszono przez 36 godzin w temperaturze 318K, odgazowano, a nastêpnie wielokrotnie przep³ukiwano helem, w celu ewakuacji zasorbowanych wczeœniej moleku³ gazów i par. Gêstoœæ badanych wêgli zosta³a wyznaczona przy u yciu 40 35 30 a[cm 3 STP/g] 25 20 15 Jaworzno Chwalowice Zofiowka Pniowek Sosnica Wesola 10 5 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 p[hpa] Rys. 1. Izotermy sorpcji CO 2 na badanych wêglach (T = 298K) Fig. 1. CO 2 sorption isotherms on coals studied (T = 298K)
350 12 10 8 a[cm 3 STP/g] 6 4 Chwalowice Zofiowka Wesola Jaworzno Sosnica Pniowek 2 0 0 200 400 600 800 1000 1200 p[hpa] Rys. 2. Izotermy sorpcji CO 2 na badanych wêglach (T = 323K) Fig. 2. CO 2 sorption isotherms on coals studied (T = 323K) automatycznego aparatu do wyznaczania gêstoœci rzeczywistej cia³ sta³ych firmy Micromeritics Accu Pyc 1330. P³ynem piknometrycznym by³ hel, którego zastosowanie z teoretycznego punktu widzenia budzi najmniej zastrze eñ. Przyjmuje siê, e hel jako medium nie adsorbuj¹ce siê oraz nie wchodz¹ce w reakcje z badan¹ substancj¹ ma najwiêksz¹ zdolnoœæ wnikania w strukturê porów wêgli kamiennych (Saha i in. 2007). Pomiary porozymetryczne wykonano z zastosowaniem automatycznego porozymetru Pascal 440 CE Instruments i Pascal 140, w zakresie ciœnieñ 0,1 400 MPa. Analiza chemiczna i technologiczna badanych wêgli Selected characteristics of coal samples investigated TABELA 1 TABLE 1 Wêgiel Pok³ad [m] Ash [wt%] VM [wt%] C daf [wt%] H daf [wt%] d He [g/cm 3 ] Porowatoœæ [%] Pniówek 360 3,01 27,12 84,24 4,58 1,26 3,24 Weso³a 501 2,86 30,40 79,46 4,55 1,33 4,32 Chwa³owice 404 2,65 35,62 79,29 4,97 1,27 7,45 Zofiówka 404/2 8,92 27,93 78,62 4,37 1,10 3,48 Soœnica 413 14,18 29,88 70,82 3,35 1,27 3,38 Jaworzno 209 14,45 28,39 57,83 3,37 1,37 15,86
351 Analiza petrograficzna badanych wêgli Petrographic analyses of coals studied TABLE 2 TABLE 2 Grupa macera³ów [%] Wêgiel witrynit liptynit inertynit substancja mineralna refleksyjnoœæ Pniówek 73 7 20 1 0,92 Weso³a 38 9 53 2 0,72 Chwa³owice 60 10 30 1 0,70 Zofiówka 91 1 8 4 1,01 Soœnica 60 9 31 14 0,78 Jaworzno 67 5 28 11 0,51 2. Wyniki badañ W pracy przeprowadzono seriê pomiarów niskociœnieniowej sorpcji z zastosowaniem ditlenku wêgla jako sorbatu na sorbentach wêglowych pochodz¹cych z szeœciu polskich kopalñ wêgla kamiennego. Zasadniczym celem tak zaplanowanego eksperymentu by³o znalezienie powi¹zañ pomiêdzy w³aœciwoœciami wêgli kamiennych (stopieñ metamorfizmu, struktura porowata, pojemnoœæ sorpcyjna) a mo liwoœci¹ magazynowania CO 2 w polskich wêglach kamiennych. Z uzyskanych danych w temperaturze 298K stwierdzono siln¹ zale noœæ ch³onnoœci sorpcyjnej od stopnia metamorfizmu wêgla, co znajduje potwierdzenie w literaturze (Ozdemir i in. 2004). Wêgiel pochodz¹cy z KWK Jaworzno, odznaczaj¹cy siê najni sz¹ zawartoœci¹ pierwiastka wêgla (57,83%) charakteryzuje siê najwy sz¹ wartoœci¹ ch³onnoœci sorpcyjnej. Wraz ze wzrostem zawartoœci C daf ch³onnoœæ sorpcyjna badanych wêgli ulega obni eniu, czego ilustracj¹ jest rysunek 3. Wyjaœnienia tego faktu mo na szukaæ zarówno w ró nym stopniu metamorfizmu badanych wêgli jak i ich sk³adzie petrograficznym. Wêgle o wy szym stopniu metamorfizmu maj¹ niewielk¹ iloœæ po³¹czeñ niskomolekularnych, znaczn¹ iloœæ makrocz¹steczek o wy szym stopniu uporz¹dkowania, st¹d struktura tych wêgli jest bardziej sztywna ni wêgli o niskim stopniu uwêglenia i mniej podatna na penetracjê cz¹steczek par i gazów. Prowadzi to do zmniejszenia dostêpnoœci porów dla cz¹steczek sorbatów. Widoczny jest równie wzrost wartoœci ch³onnoœci sorpcyjnej ze wzrostem porowatoœci. W wêglach kamiennych porowatoœæ jest zale na od sk³adu maceratów, np. witrynit w przewa aj¹cym stopniu zawiera sk³adniki mikroporowate, podczas gdy sk³adniki inertynitu charakteryzuj¹ siê mezo- i mikroporowatoœci¹ (Karacan 2007). Oznacza to, e ró ne sk³adniki mikrolitotypów wêgla maj¹ znaczny udzia³ w porowatoœci i w³aœciwoœciach transportowych wzglêdem CO 2 podczas sekwestracji, jak równie w³aœciwoœciach mechanicznych. Badania sorpcyjne prowadzone przy u yciu ró nych sorbatów i w ró nych warunkach (temperatura, ciœnienie, ró ny stopieñ rozdrobnienia próbki) potwierdzaj¹ hi-
352 40 35 30 25 a[cm 3 STP/g] 20 15 10 5 0 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 C daf [%] Rys. 3. Zale noœæ ch³onnoœci sorpcyjnej od stopnia uwêglenia badanych próbek wêgli kamiennych Fig. 3. Relation between carbon dioxide capacity and total carbon for coals studied potezê, e wêgle kamienne s¹ sorbentem biporowatym o rozbudowanym systemie submikroporów, których du a czêœæ przypada na pory o rozmiarach porównywalnych z rozmiarami cz¹steczek sorbatów. Drugi rodzaj porów to makropory, ich charakterystykê dostarczaj¹ badania porozymetryczne; udzia³ makroporów jest ma³y. Makropory pe³ni¹ funkcjê porów transportowych, maj¹ wiêc wp³yw na szybkoœæ penetracji wewnêtrznej struktury wêgli przez cz¹steczki sorbatów. Wed³ug pomiarów przeprowadzonych przez Cui i wspó³pracowników (Cui i in. 2004) wiêkszoœæ gazów adsorbowana jest w wewnêtrznych powierzchniach osnowy wêglowej. Wed³ug modelu podwójnej porowatoœci transport gazów w wêglu odbywa siê w dwu zasadniczych etapach: a) gaz przenika do mikroporów poprzez kolizje pomiêdzy moleku³ami lub przep³ywy lepkie; b) gaz migruje poprzez mikropory dziêki dzia³aniu si³ adsorpcji, poprzez dyfuzjê powierzchniow¹ warstw zaadsorbowanych lub dyfuzjê konfiguracyjn¹ w ultramikroporach. Jednak struktura porowata i geometria cz¹steczek sorbatu odgrywaj¹ decyduj¹c¹ rolê. W przypadku ditlenku wêgla na procesy sorpcyjne istotny wp³yw maj¹ tak e fizykochemiczne i elektryczne w³aœciwoœci sorbatu, który oddzia³uje z grupami funkcyjnymi obecnymi na powierzchni wêgla. Wiadomo, e silnie ograniczaj¹ce ultramikropory sprawiaj¹, e wêgiel nabiera w³aœciwoœci sita molekularnego i aktywuj¹ siê mechanizmy dyfuzji gazów. Taki model struktury porów, ograniczonych przez ultramikropory wyjaœnia dlaczego wymiary cz¹steczek sorbatu maj¹ wp³yw na pojemnoœæ sorpcyjn¹ i osi¹gniêcie równowagi sorpcyjnej. W miarê jak wymiary cz¹steczek malej¹, wiele œciœniêtych wejœæ do porów ulega rozszerzaniu, a niektóre pory zamkniête staj¹ siê dostêpne dla cz¹stek sorbatu. Tak wiêc zdolnoœæ sorpcyjna mierzona na drobnych cz¹steczkach wêglowych mo e byæ zawy ona w stosunku do wyników dla calizny wêglowej.
353 Pomimo, e procesowi sorpcji ditlenku wêgla towarzyszy efekt pêcznienia przyjmuje siê, i w zakresie niskich ciœnieñ rozpuszczalnoœæ CO 2 jest tak niska, e mo na nie braæ jej pod uwagê (Larsen 2004; Goldman i in. 2006; Siemons, Busch 2007; Mazumder, Wolf 2008). Z analizy wyników przeprowadzonych badañ widoczna jest tak e zale noœæ ch³onnoœci sorpcyjnej od refleksyjnoœci witrynitu. Wraz ze wzrostem refleksyjnoœci ch³onnoœæ sorpcyjna badanych wêgli wykazuje tendencjê malej¹c¹. Równie w pracach innych autorów (Mastalerz i in. 2004; Smith, Smith 2007) mo na spotkaæ korelacjê miêdzy ch³onnoœci¹ sorpcyjn¹ wêgli kamiennych wzglêdem ditlenku wêgla a wspó³czynnikiem odbicia œwiat³a witrynitu (Ro). W przypadku serii eksperymentów wykonanych w podwy szonej temperaturze 323K z zastosowaniem tych samych sorbentów widoczne jest obni enie ch³onnoœci sorpcyjnej badanych wêgli zw³aszcza w pocz¹tkowym zakresie ciœnieñ. W przypadku wêgla najni ej uwêglonego ch³onnoœæ sorpcyjna zmniejszy³a siê oko³o trzykrotnie (wzglêdem pomiarów prowadzonych w T = 298K), co mo e wskazywaæ na znaczny udzia³ egzotermicznoœci procesu sorpcji (Sakurovs i in. 2008). Wnioski Na podstawie serii przeprowadzonych badañ niskociœnieniowej sorpcji stwierdzono znaczny wp³yw stopnia uwêglenia na wartoœæ ch³onnoœci sorpcyjnej. Wraz ze wzrostem stopnia uwêglenia ch³onnoœæ sorpcyjna ulega obni eniu, co dostarcza cennych informacji dotycz¹cych prognozowania mo liwoœci magazynowania ditlenku wêgla w pok³adzie. Istotna jest tak e porowatoœæ; stwierdzono dodatni¹ korelacjê wzrostu porowatoœci i ch³onnoœci sorpcyjnej. Równie wp³yw refleksyjnoœci na sorpcjê CO 2 jest znacz¹cy i wymaga pe³nego scharakteryzowania i dalszego wyjaœnienia. Pracê wykonano w ramach badañ WPiE AGH, umowa nr 10.10.210.52 LITERATURA B a h u S., 2002 Sequestration of CO 2 in geological media In response to climate change: Road map for site selection Rusing the transform of the geological space into the CO 2 phase space. Energy Conversion and Management 43, 87 102. C u i X., B u s t i n R.M., D i p p l e G., 2004 Selective transport of CO 2,CH 4 and N 2 in coals: insights from modeling of experimental gas adsorption data. Fuel 83, 293 303. G a l e J., F r e u n d P., 2001 Coal-bed methane enhancement with CO 2 sequestration worldwide potential. Environmental Geosciences 8, 210 217. Goodman A.L., Favors R.N., Larsen J.W., 2006 Argonne Coal Structure Rearrangement Caused by Sorption of CO 2. Energy & Fuels 20, 2537 2543. H o l l o w a y S., 2001 Storage of fossil fuel-derived carbon dioxide beneath the surface of the Earth. Annual Reviews in Energy and the Environment 26, 145 166.
354 Karacan C.Ö., 2007 Swelling-induced volumetric strains internal to a stressed coal associated with CO 2 sorption. International Journal of Coal Geology 72, 209 220. L a r s e n J.W., 2004 The effects of dissolved CO 2 on coal structure and properties. International Journal of Coal Geology 57, 63 70. M a s t a l e r z M., G l u s k o t r H., R u p p J., 2004 Carbon dioxide and methane sorption In high volatile bituminous coals from Indiana, USA. International Journal of Coal Geology 60, 43 55. Mazumder S.,vanHemert P.,Busch A.,Wolf K-H.A.A.,Tejera-Cuesta P.,2006 Fluegasandpure CO 2 sorption properties of coal: A comparative study. International Journal of Coal Geology 67, 267 279. M a z u m d e r S., W o l f K.H., 2008 Differential swelling and permeability change of coal in response to CO 2 injection for ECBM. International Journal of Coal Geology 74, 123 138. Ozdemir E.,Morsi B.I.,Schroeder K.,2004 CO 2 adsorption capacity of Argonne premium coals. Fuel 83, 1085 1094. Saha S.,Sharma B.K.,Kumar S.,Sahu G.,Badhe Y.P.,Tambe S.S.,Kulkarni B.D.,2007 Density measurements of coal samples by different probe gases and their interrelation. Fuel 86, 1594 1600. Sakurovs R.,Day S.,Weir S.,Duffy G.,2008 Temperature dependence of sorption of gases by coals and charcoals. International Journal of Coal Geology 73, 250 258. S i e m o n s N., B u s c h A., 2007 Measurement and interpretation of supercritical CO 2 sorption on various coals. International Journal of Coal Geology 69, 229 242. S m i t h J.R., S m i t h J.W., 2007 A relationship between the carbon and hydrogen content of coals and their vitrinite reflectance. International Journal of Coal Geology 70, 79 86. X u T., A p p s J.A., P r u e s s K., 2003 Reactive geochemical transport simulation to study mineral trapping for CO 2 disposal in deep arenaceous formations. Journal of geophysical Research, 108 B2, 271 2077. MO LIWOŒCI MAGAZYNOWANIA CO 2 W POK ADACH WÊGLI KAMIENNYCH WERYFIKACJA DANYCH EKSPERYMENTALNYCH S³owa kluczowe Wêgiel kamienny, izotermy sorpcji, sekwestracja CO 2 Streszczenie W zwi¹zku z priorytetem ograniczenia emisji ditlenku wêgla do atmosfery (Protokó³ Kioto 1997; Posiedzenie Rady Unii Europejskiej, Bruksela 2007) w ostatnich kilku latach wzros³o zainteresowanie procesami sorpcji gazów kopalnianych w wêglach kamiennych. Alternatyw¹ limitowania emisji tego gazu, ze wzglêdów ekonomicznych mo e byæ jego unieszkodliwienie w geosferze. Nieeksploatowane pok³ady wêgla oraz rezerwuary gazu ziemnego s¹ potencjalnymi miejscami sk³adowania CO 2. Pok³ady wêgla s¹ wystêpuj¹cym w naturze zbiornikiem gazów, gdzie wiêkszoœæ gazów zatrzymywana jest w mikroporach, w stanie zasorbowanym. We wszystkich przypadkach istotna jest jednak optymalizacja oraz bezpieczeñstwo sk³adowania. Zale y ono zarówno od rodzaju pu³apki (struktury geologicznej), procesów zachodz¹cych w z³o u, jak równie stanu technicznego infrastruktury przeznaczonej do wykorzystania przy sk³adowaniu CO 2. Przy ocenie mo liwoœci wykorzystania danej formacji geologicznej do sekwestracji CO 2 nale y braæ pod uwagê: uwarunkowania geologiczne, tektoniczne, geotermiczne, re im hydrodynamiczny wód, zasoby wêglowodorów, stadium dojrza³oœci rezerwuaru geologicznego, aspekty ekonomiczne zwi¹zane z udostêpnieniem miejsca sk³adowania CO 2 i infrastruktur¹ oraz uwarunkowania spo³eczno-polityczne. Dlatego te badania sorpcji ditlenku wêgla s¹ niezbêdne podczas procesu modelowania sekwestracji, zarówno ze wzglêdu na znajomoœæ mechanizmu oddzia³ywania wêgiel gazy jak równie okreœlenia pojemnoœci sorpcyjnej z³o a. Podstawowym celem pracy by³o okreœlenie wp³ywu rodzaju wêgla na wielkoœæ ch³onnoœci sorpcyjnej wzglêdem CO2 dla próbek pochodz¹cych z polskich kopalni wêgla kamiennego. Pomiary wykonano metod¹ objêtoœciow¹ z zastosowaniem aparatu firmy Micromeritics ASAP 2010 na próbkach o frakcji ziarnowej w temperaturze 298 oraz 323K. Opieraj¹c siê na analizie uzyskanych danych
355 stwierdzono siln¹ zale noœæ wielkoœci ch³onnoœci sorpcyjnej od stopnia uwêglenia badanych wêgli. Wraz ze wzrostem zawartoœci pierwiastka wêgla a wiêc wzrostem stopnia metamorfizmu ch³onnoœæ sorpcyjna ulega³a obni eniu. THE POSSIBILITY OF CO 2 STORAGE IN COAL BEDS VERIFICATION OF EXPERIMENTAL DATA Hard coal; sorption isotherm; CO 2 sequestration Key words Abstract Reduction of CO 2 emissions has now become a priority (Kioto protocol 1997; the documents of the EU Council 2007) which encouraged the researchers to explore the sorption of mine gases on hard coals. An alternative solution to emission limits might be CO 2 neutralisation in the geosphere, which seems a viable option. Virgin coal deposits and reservoirs of natural gas are potential locations for CO 2 sequestration. Coalbeds are natural gas reservoirs where most gases are retained in micropores, in the absorbed/adsorbed state. Optimisation and safety of the sequestration are of key importance, as they depend on the type of geological trap (structure), processes occurring in coalbeds and the machines and facilities used in sequestration. While evaluating a geological structure in terms of its adequacy for the purpose of CO 2 sequestration, a number of factors have to be considered: geological, seismic and geothermal conditions, hydrodynamic regimes of waters, deposits of hydrocarbons, maturity of the geological reservoir, economical aspects associated with making the location accessible, infrastructure and social and political conditions. Studies on CO 2 sorption are required for modelling of the sequestration process to get a better insight into coal-gas relationships and to determine the sorption capacity of the coal deposit. The main purpose of the present study is to establish how the coal type should affect its CO 2 sorption capacity, tests were run on coal samples from Polish collieries. Measurements were taken by the volumetric method, using the Micrometrics 2010 device. Tests were run on grain fractions at temperature 298 and 323 K. Experimental data reveal a strong relationship between the sorption capacity and coal rank. In higher rank coals (with higher carbon content), sorption capacity tends to decrease.