GOSPODARKA SUROWCAMI MINERALNYMI Tom 8 Zeszyt / GRZEGORZ S. JOD OWSKI* Analiza sorpcji ditlenku wêgla z punktu widzenia sekwestracji Wprowadzenie Zgodnie z miêdzynarodowymi umowami jesteœmy Polska jest zobowi¹zana do redukcji emisji ditlenku wêgla do atmosfery. Jest wiele dróg spe³nienia tego warunku. Wœród nich znajduje siê idea sk³adowania wytworzonego ditlenku wêgla w zbiornikach podziemnych na czas bli ej nieokreœlony, czyli tzw. sekwestracja. Jednym ze wskazywanych miejsc, obok zbiorników w wysadach solnych, antyklinach, wyeksploatowanych z³o ach ropy i gazu oraz innych du ych formacjach geologicznych, s¹ wyrobiska zamkniêtych kopalñ wêgla kamiennego. Celem badañ przedstawionych w tym artykule jest okreœlenie mo liwoœci sk³adowania ditlenku wêgla w wyrobiskach wêgla kamiennego, czyli sekwestracja. Do tego celu wykorzystano narzêdzie teoretyczne Model Sorpcji Wielorakiej (Milewska-Duda 988; Milewska-Duda et al. ; Milewska-Duda, Duda ; Duda, Milewska-Duda 5), izotermy sorpcji ditlenku wêgla w próbkach wêgli kamiennych (Ceglarska-Stefañska 99; Nodzeñski 998) oraz informacje o metodach oceny przydatnoœci wyrobiska do magazynowania gazów (Kidybiñski, Siemek 6).. Materia³ badawczy Badania przeprowadzono bazuj¹c na izotermach sorpcji ditlenku wêgla zmierzonych na próbkach wêgli kamiennych z polskich kopalñ. S¹ to wêgle kamienne o ró nej zawartoœci pierwiastkowego wêgla. Charakterystykê badanych próbek przedstawiono w tabelach. * Dr in., Wydzia³ Paliw i Energii AGH, Kraków; e-mail: jodlowski @agh.edu.pl
TABELA Charakterystyka analizowanych próbek wêgli kamiennych, na podstawie danych literaturowych (Ceglarska-Stefañska 99) TABLE Characteristics of analyzed hard coal samples, taken from literature (Ceglarska-Stefanska 99) Próbka Gêstoœæ [g/cm ] Analiza techniczna Analiza elementarna d He d Hg A a W a V a C daf H daf S a (O+N) daf B8,6,55,8,76,8 8,88 5,6,6, K87,6,6 6,6,,68 86,55 5,,9 7,7 M85,,57,7,8 6,9 9,,,6,9 TABELA Charakterystyka analizowanych próbek wêgli kamiennych, pochodz¹cych na podstawie danych literaturowych (Nodzeñski 998) TABLE Characteristics of analyzed hard coal samples, taken from literature (Nodzeñski 998) Próbka Gêstoœæ [g/cm ] Analiza techniczna Analiza elementarna d He d Hg A a W a V daf C daf H daf (O+N) daf Th,7,5 7,89, 9, 86,,65 8,7 Vi,, 7,78,5 7,9 87,6,88 6, Wa,,5 8,9,9 6, 89,,7 5,9 Charakterystyka analizowanych próbek wêgli kamiennych Characteristics of analyzed hard coal samples TABELA TABLE Próbka Gêstoœæ [g/cm ] Analiza techniczna Analiza elementarna d He d Hg A a W a V daf C daf H daf S daf (O+N) daf B8,87, 5,5,65,9 79,6 5,,7,69 AK,5,8 6,5,55 9, 86,,9,8 7,9 We wszystkich przypadkach przeprowadzono pomiar izoterm sorpcji CO (Ceglarska-Stefañska 99; Nodzeñski 998; Jod³owski 7) w zakresie wysokich ciœnieñ (tj. do oko³o MPa), dochodz¹cych do po³owy ciœnienia saturacji ditlenku wêgla.
. Obliczenia Izotermy stanowi¹ podstawê dla symulacji przeprowadzanych za pomoc¹ Modelu Sorpcji Wielorakiej (MSW). Na podstawie tendencji wystêpuj¹cych w budowie wêgli kamiennych przeprowadza siê symulacjê izotermy sorpcji. Podczas symulacji dobiera siê szereg parametrów opisuj¹cych strukturê sorbentu wêglowego oraz parametrów uk³adu sorpcyjnego. Sorbent wêglowy jest rozwa any jako zestaw sk³adników pogrupowanych w: fazê makromolekularn¹, zawieraj¹c¹ domeny arenowe i usieciowane ³añcuchy alifatyczne i alicykliczne, zapewniaj¹c¹ masie wêglowej sztywnoœæ, fazê molekularn¹, zawieraj¹c¹ nieusieciowane ³añcuchy alifatyczne i alicykliczne, odpowiadaj¹c¹ za zachowania typowe dla elastycznych polimerów, uk³ad porowaty, odpowiadaj¹cy za lokowanie cz¹steczek na sposób adsorpcyjny, domieszki mineralne (Milewska-Duda 988). Ca³a przestrzeñ sorpcyjna jest przedstawiona za pomoc¹ sieci przestrzennej wype³nionej elementami o ró nych w³aœciwoœciach geometrycznych i energetycznych. Dla wszystkich elementów istnieje konflikt lokowania, jedyny wyj¹tek stanowi¹ dziury (uk³ad porowaty), w których jednoczeœnie mo e wyst¹piæ dziura oraz cz¹steczka sorbatu lub element tej cz¹steczki w zale noœci od doboru wielkoœci klatki sieci. W opisany sposób wirtualnie sk³adana jest sieæ uk³adu sorpcyjnego i dla ka dego elementu wyznaczana jest jego energia i entropia. Parametrem odpowiadaj¹cym za przydzia³ cz¹steczki sorbatu do poduk³adu jest jego energia. Proces sorpcji zosta³ arbitralnie podzielony na jedenaœcie poduk³adów, w których ró n¹ rolê wype³niaj¹ si³y adhezji i kohezji (Milewska-Duda 988). Wyró nia siê uk³ad absorpcyjny, w którym nie wystêpowa³y dziury, ale zosta³y utworzone podczas lokowania cz¹steczki sorbatu z wykonaniem pracy przeciw si³om kohezji sorbentu; dziewiêæ poduk³adów rozszerzalnoœciowych o ró nych rozmiarach submikroporów (tj. porów mniejszych od cz¹steczki sorbatu), w nich wystêpuj¹ oddzia³ywania adhezyjno-kohezyjne oraz uk³ad adsorpcyjny, w którym obecne s¹ pory o ró nych rozmiarach, wiêkszych od wielkoœci cz¹steczki sorbatu i wystêpuj¹ tylko oddzia³ywania adhezyjne. Inaczej sprawê ujmuj¹c, ca³¹ energiê cz¹steczki mo na podzieliæ na kontakty z innymi elementami sieci. Cz¹steczka sorbatu o maksymalnej liczbie kontaktów zaliczona zostanie do uk³adu absorpcyjnego, a cz¹steczki o jednym kontakcie do uk³adu czysto adsorpcyjnego. Pozosta³e cz¹steczki o liczbie kontaktów w zakresie pomiêdzy opisanymi zaliczona zostanie do uk³adów rozszerzalnoœciowych. Ze wzglêdu na du ¹ heterogenicznoœæ powierzchni wêgla, rozszerzeniem modelu w kierunku porów du ych jest model adsorpcji wielowarstwowej LBET oraz jego rozwiniêcia uwzglêdniaj¹ce mo liwoœæ wiêkszej liczby kontaktów cz¹steczek w uk³adzie adsorpcyjnym. Opracowana zosta³a ca³a rodzina takich modeli (Milewska-Duda i in. ; Milewska-Duda, Duda ; Milewska-Duda, Duda ). Podczas symulacji izotermy, przy pomocy modelu MSW, zmieniany jest szereg parametrów. Mog³oby to prowadziæ do uzyskania wielu prawid³owych izoterm o prawdopodobnym zestawie parametrów. Zatem stosuje siê procedurê maj¹c¹ doprowadziæ do uzyskania prawid³owego rozwi¹zania, polegaj¹c¹ na przeprowadzaniu obliczeñ dla kilku sor-
batów, a do uzyskania zgodnoœci izoterm teoretycznych i empirycznych dla wszystkich sorbatów. W takim przypadku uzyskuje siê pewniejsze estymaty parametrów struktury sorbentu wêglowego. Uzyskane w ten sposób symulowane izotermy daj¹ informacjê o iloœci cz¹steczek ulokowanych w poduk³adach adsorpcyjnym, absorpcyjnym i rozszerzalnoœciowych i dalej, o pêcznieniu sorbentu wêglowego i ewentualnie o towarzysz¹cej mu kontrakcji w porach (zamykaniu porów). Uzyskuje siê tak e informacje o energiach adsorpcji i absorpcji, czy o rozk³adach energii w poduk³adach lub rozk³adzie wielkoœci submikroporów. Z symulowanych izoterm mo na odczytaæ iloœæ cz¹steczek sorbatu w poduk³adach. Informacja ta zosta³a wykorzystana do oszacowania gazopojemnoœci substancji wêglowej otaczaj¹cej wyrobisko.. Wyniki symulacji komputerowych Zestaw izoterm teoretycznych i empirycznych dla badanych próbek wêgla kamiennego przedstawiono na rysunkach. a [mmol/g]..8. a) b) c).8 Rys.. Sorpcja ditlenku wêgla na próbkach wêgla kamiennego, odpowiednio a) B-8, b) M-85, c) K-87 Opis krzywych na rysunkach : adsorpcja; rozszerzalnoœæ; absorpcja; ca³kowita sorpcja teoretyczna; kó³ka sorpcja empiryczna; ciœnienie wzglêdne Fig.. Sorption of carbon dioxide on samples of hard coal, respectively a) B-8, b) M-85, c) K-87 Curves description on figures : adsorption; expansion; absorption; total theoretical sorption; circles measured sorption isotherm; p/p S relative pressure a [mmol/g].6..8. a).6..8. b)...8.6.. c)...6.8...6.8...6.8 Rys.. Sorpcja ditlenku wêgla na próbkach wêgla kamiennego, odpowiednio a) Vi, b) Th, c) Wa Fig.. Sorption of carbon dioxide on samples of hard coal, respectively a) Vi, b) Th, c) Wa
.5 a).7.6.5 b) a[mmol/g].5............ Rys.. Sorpcja ditlenku wêgla na próbkach wêgla kamiennego, odpowiednio a) B-8, b) AK Fig.. Sorption of carbon dioxide on samples of hard coal, respectively a) B-8, b) AK We wszystkich przypadkach wygl¹d izoterm empirycznych sugeruje adsorpcjê monowarstwow¹. Symulowane izotermy potwierdzaj¹ tê sytuacjê oddaj¹c znakomicie kszta³t izotermy empirycznej. Wyj¹tek stanowi sorpcja na próbce B-8, dla której nastêpuje odchylenie krzywej w zakresie wy szych ciœnieñ wzglêdnych, za które mog³aby odpowiadaæ adsorpcja wielowarstwowa. Sytuacji takiej nie uda³o siê przedstawiæ za pomoc¹ izoterm symulowanych. Zatem w tym sorbencie wêglowym wystêpuje nietypowe zjawisko, podobne do kondensacji sorbatu w poduk³adzie absorpcyjnym. Ma to miejsce w przestrzeniach pomiêdzy uk³adami rozga³êzionych domen arenowych, o ograniczonej sztywnoœci. Ma to miejsce po wyparciu stamt¹d segmentów nieusieciowanych ³añcuchów alifatycznych. Tego typu zachowanie penetranta nie zosta³o uwzglêdnione w za³o eniach modelu. Zaznaczyæ nale y, e jest to próbka o najni szej zawartoœci pierwiastkowego wêgla ze wszystkich badanych, wiêc jest to substancja o najwiêkszym udziale frakcji elastycznej. Inn¹ przyczyn¹ mo e byæ b³¹d pomiarowy izotermy empirycznej. Oryginalnie izoterma empiryczna opiera siê na oko³o dziesiêciu punktach pomiarowych. W celu lepszego porównania z kszta³tem izotermy teoretycznej jest ona przekszta³cana formu³¹ matematyczn¹ w ci¹g trzydziestu punktów. Zatem za odchylenie izotermy w koñcowym przebiegu mo e w rzeczywistoœci odpowiadaæ tylko jeden punkt pomiarowy. Na ca³kowit¹ izotermê teoretyczn¹ (krzywa ) sk³ada siê suma izoterm z poduk³adów: adsorpcyjnego (krzywa ), rozszerzalnoœciowego (krzywa ) i absorpcyjnego (krzywa ). We wszystkich przypadkach, za wyj¹tkiem próbki M-85, wystêpuje znacz¹ca rozszerzalnoœæ. Oznacza to mo liwoœæ przep³ywu sorbatu przez wewnêtrzny uk³ad porów, nawet jeœli pory maj¹ rozmiary mniejsze od wielkoœci cz¹steczek penetranta (ditlenku wêgla). Z drugiej strony rozszerzanie substancji wêglowej (pêcznienie) na skutek obecnoœci cz¹steczek w poduk³adach rozszerzalnoœciowych oraz absorpcyjnym powoduje kontrakcjê, czyli zamykanie porów. Zatem znacz¹cy udzia³ zjawisk rozszerzalnoœciowych móg³by prowadziæ do samouszczelniania z³o a. Jednak e zasiêg absorpcji w g³¹b substancji wêglowej w zasadzie nie jest znany, st¹d nie mo na wykluczyæ przenikania ditlenku wêgla do wnêtrza, a nawet na
zewn¹trz z³o a. Próbkê M-85 stanowi wêgiel antracytowy o niewielkiej zawartoœci fazy elastycznej, st¹d wynika praktyczny brak cz¹steczek w uk³adach rozszerzalnoœciowych, poniewa wystêpowanie absorpcji powoduje ca³kowit¹ kontrakcjê submikroporów o rozmiarach mniejszych od cz¹steczki ditlenku wêgla. Dla wszystkich badanych próbek adsorpcja ma charakter monowarstwowy. Próby odwzorowania izotermy empirycznej na próbce B-8 przy za³o eniu adsorpcji wielowarstwowej nie da³y zadowalaj¹cych rezultatów. W tabeli przedstawiono odczyty wartoœci sorpcji w poduk³adach dla ciœnienia MPa, na podstawie których dokonano obliczeñ gazopojemnoœci. Wielkoœci sorpcji w poduk³adach przy za³o onym ciœnieniu MPa Obtained sorption values for pressure MPa assumed for further calculations TABELA TABLE Wyszczególnienie Sorpcja ca³kowita Próbka B-8 B8 AK Th K87 Vi Wa M85,77,76,6,9,8,875,8,8 Adsorpcja,8,68,57,7,9,765,675,68 mmol/g Rozszerzalnoœæ,5,7,56,86,8,5,5,6 Absorpcja,9,8,,78,,,8,6 Absorpcja/Sorpcja,,9,99,9,,6,78, W ostatnim wierszu przedstawiono udzia³ absorpcji w ca³kowitym procesie sorpcyjnym. Okazuje siê, e nawet do % ditlenku wêgla mo e przemieszczaæ siê wewn¹trz substancji wêglowej. Najwiêksz¹ szczelnoœæ, przy za³o eniu takiej samej strefy spêkañ, wykazywa³oby z³o e z wêglem kamiennym o œrednim stopniu uwêglenia (próbka AK). Fakt ten mo e wynikaæ z mocno rozwiniêtej struktury porów, pomimo stosunkowo niskiej porowatoœci. Zatem stanowi ona miejsca o wysokiej energii adsorpcji atrakcyjniejsze energetycznie dla cz¹steczek ditlenku wêgla. W po³¹czeniu z kontrakcj¹ (w przypadku tej próbki du ¹ rolê odgrywaj¹ podprocesy rozszerzalnoœciowe) niska absorpcja bêdzie odpowiadaæ za wysok¹ gazoszczelnoœæ z³o a. Interesuj¹cym faktem jest wystêpowanie wysokiego udzia³u absorpcji w procesie dla próbki M85. Jest to wêgiel antracytowy o du ym udziale sztywnej fazy makromolekularnej, st¹d wynika brak poduk³adów rozszerzalnoœciowych. Jednak e s³abo rozwiniêta struktura porów (g³ównie szczelinowych) zawiera ma³o miejsc o wysokiej energii, wiêc cz¹steczki ³atwiej wnikaj¹ do fazy elastycznej próbki. Reasumuj¹c, z punktu widzenia gazoszczelnoœci z³o a najbardziej optymalnymi do zastosowania jako zbiorniki ditlenku wêgla s¹ wyrobiska kopalñ AK i K87 (kopalnie Anna, Knurów).
5. Oszacowanie gazopojemnoœci wzglêdem CO W literaturze spotyka siê metody oszacowania gazopojemnoœci zbiorników gazu oraz okreœlenia przydatnoœci wyrobisk do magazynowania gazów (Kidybyñski, Siemek ). Wykorzystuj¹c wytyczne zawarte we wskazanej publikacji mo na oszacowaæ gazopojemnoœæ zbiornika ditlenku wêgla w hipotetycznym wyrobisku wêgla kamiennego. Dok³adne obliczenia nie s¹ mo liwe, na co sk³ada siê szereg przyczyn, dlatego do oszacowania przyjêto za³o enia upraszczaj¹ce: jako model kopalni przyjêto chodnik przystosowany na magazyn w kszta³cie walca o œrednicy poprzecznej m, otulina chodnika sk³ada siê wy³¹cznie z wêgla, ciœnienie magazynowania wynosi MPa, takie jak w gazoci¹gach o œrednim ciœnieniu (Matkowski 6), obliczenia przeprowadzono dla trzech stref spêkañ g³êbokoœci spêkañ odpowiednio:,7; 7 i 7 cm (Kidybyñski, Siemek ), co odpowiada dostêpnoœci substancji wêglowej dla cz¹steczek ditlenku wêgla, obliczeñ dokonano na jednostkow¹ d³ugoœæ chodnika ( m). Teoretyczna izoterma sorpcji jest wyra ona w mmol ditlenku wêgla na gram substancji wêglowej, zatem korzystaj¹c z gêstoœci wêgla oraz objêtoœci otuliny chodnika mo na wyznaczyæ iloœæ gazu, który zostanie w niej zasorbowany. Iloœæ ta zosta³a nastêpnie przeliczona na objêtoœæ przy ciœnieniu magazynowania. Objêtoœæ gazu znajduj¹c¹ siê w przestrzeni wolnej chodnika wyznaczono zgodnie z procedur¹ podan¹ w monografii Kidybyñskiego i Siemka (). Wyznaczone w ten sposób szacunkowe iloœci gazu w chodniku i otaczaj¹cym z³o u przedstawiono w tabeli 5. Oszacowanie przedstawione w tabeli 5 pozwala stwierdziæ, e iloœæ ditlenku wêgla ulokowana w z³o u tylko w w¹skiej strefie przy œcianach chodnika jest porównywalna TABELA 5 Szacunkowe objêtoœci ditlenku wêgla w przestrzeni swobodnej oraz w z³o u dla ró nych wariantów dostêpnoœci TABLE 5 Estimated values of carbon dioxide in the free space of mine and in the bed for different variants of bed-depth availability Objêtoœæ gazu [m ] Próbka B-8 B8 AK Th K87 Vi Wa M85 Zgromadzonego w objêtoœci swobodnej, Zasorbowanego w strefie,7 cm,9,96,5,8,5,,,9 Zasorbowanego w strefie 7 cm,99,989,55,6,59,65,5, Zasorbowanego w strefie 7 cm,8,95 6,79 7,7,769 6,5 6,7,6
6 z iloœci¹ zawart¹ w przestrzeni swobodnej ju przy œredniej strefie spêkañ (7 cm). Wyrobisko takie jest klasyfikowane jako zdatne do magazynowania gazów. Przy wiêkszej strefie spêkañ (7 cm) iloœæ zasorbowanego gazu przekracza kilkukrotnie iloœæ w przestrzeni swobodnej. Oszacowania gazopojemnoœci przedstawiono tak e na rysunku. Najlepsze z punktu widzenia sekwestracji ditlenku wêgla s¹ z³o a wêgli w zakresie od ortokoksowych do metakoksowych (86 89% C). W zakresie próbek tych wêgli wystêpuje maksimum szacowanej gazopojemnoœci z³o a. Wykres ten uwidacznia tak e charakter zmian objêtoœci sk³adowanego gazu wraz ze wzrostem dostêpnoœci z³o a dla cz¹steczek gazu. 5 o bjêto œ æ [m /mb chodnika] 5 5,7 cm 7cm 7 cm 79,6 8,88 86, 86, 86,55 87,6 89, 9, stopieñ uwêglenia [%] Rys.. Pojemnoœæ z³o a dla m hipotetycznego chodnika dla wêgli z ró nych kopalñ, przedstawiona wed³ug rosn¹cego stopnia uwêglenia Fig.. Capacity of hard coal bed for m of hypothetical mine for coal samples from different polish coal mines, presented versus increasing carbon content Przedstawione oszacowania nie zak³adaj¹ migracji cz¹steczek ditlenku wêgla w g³¹b z³o a wêglowego, a wystêpowanie absorpcji jest zjawiskiem pozwalaj¹cym wysun¹æ tak¹ hipotezê. Hipotezê tê potwierdza równie wykorzystywanie ditlenku wêgla do wypierania metanu ze z³ó wêgla (Oldenburg ; Gentzis 6). Zatem gazopojemnoœæ ze wzglêdu na ditlenek wêgla mo e byæ du o wiêksza ni oszacowania przeprowadzone w niniejszej pracy. Jednak e profil stê enia ditlenku wêgla wewn¹trz masy wêglowej nie jest znany. Z jednej strony migracja cz¹steczek ditlenku wêgla w g³¹b masy wêglowej jest korzystnym zjawiskiem, gdy zwiêksza mo liwoœci magazynowe, a przy sekwestracji d³ugotrwa- ³oœæ procesu absorpcji nie ma znaczenia. Z drugiej strony istnieje ryzyko wyp³ywu ditlenku wêgla do wód podziemnych lub bezpoœrednio do atmosfery, jeœli górotwór otaczaj¹cy z³o e wêglowe nie bêdzie szczelny.
7 Podsumowanie Wyrobiska zamykanych kopalñ wêgla kamiennego mog¹ pos³u yæ jako zbiorniki sekwestracyjne ditlenku wêgla. Oszacowanie iloœci gazu magazynowanego na sposób sorpcyjny sugeruje, e gazopojemnoœæ z³o a mo e przekroczyæ objêtoœæ swobodn¹ wyrobiska. Jednak e mo liwoœæ penetracji substancji wêglowej przez cz¹steczki ditlenku wêgla niesie ze sob¹ ryzyko wycieków gazu poza obrêb z³o a, a nawet do atmosfery. Odpowiednia organizacja sekwestracji mo e zapobiec ucieczce gazu, co wiêcej mo e zapewniæ eksploatacjê metanu wypieranego ze z³o a przez ditlenek wêgla. Przedstawione oszacowania maj¹ charakter pogl¹dowy, gdy obliczenia opieraj¹ siê na daleko id¹cych uproszczeniach dotycz¹cych zarówno kszta³tu wyrobiska, jak i dostêpnoœci fazy objêtoœciowej substancji wêglowej dla sorbowanych cz¹steczek. Dalszych badañ wymaga problem przenikania cz¹steczek ditlenku wêgla przez masê wêglow¹ w celu okreœlenia mo liwoœci lokowania gazu w objêtoœci z³o a. Wykorzystanie termodynamicznego modelu sorpcji w wêglu kamiennym (MSW) daje pogl¹d na zjawiska zachodz¹ce podczas magazynowania ditlenku wêgla w z³o u wêgla kamiennego, zarówno pod wzglêdem jakoœciowym, jak i iloœciowym. Oczywistym faktem jest, i na rzeczywiste parametry zbiornika magazynowego w wyrobisku kopalni bêdzie wp³ywa³ charakter z³o a. Zatem zagadnienie to wymaga dalszych badañ z poszerzeniem o rzeczywiste warunki z³o owe w statystycznym ujêciu. LITERATURA C e g l a r s k a - S t e f a ñ s k a G., 99 Wspó³zale noœæ procesów sorpcyjnych i dylatometrycznych zachodz¹cych w uk³adach: wêgle kamienne para wodna, dwutlenek wêgla, metan. Zeszyty Naukowe AGH, Chemia z. 6, Kraków. G e n t z i s T., 6 Economic coalbed methane production in the Canadian Foothills: Solving the puzzle. International Journal of Coal Geology 65, 79 9. J o d ³ o w s k i G.S., B a r a n P., W ó j c i k M., N o d z e ñ s k i A., P o r a d a St., M i l e w s k a - D u d a J., 7 Sorption of methane and carbon dioxide mixtures in Polish hard coals considered in terms of adsorption-absorption model. Applied Surface Science 5, 57 575. Kidybiñski A., Siemek J. (red), 6 Podziemne magazyny gazu w zaniechanych kopalniach wêgla. G³ówny Instytut Górnictwa, Katowice. M a t k o w s k i A., 6 Nowoczesne kierunki rozwoju projektowania i budowy dystrybucyjnych sieci gazowych. BsiPG Gazoprojekt S.A., Wroc³aw (http://www.gazoprojekt.com.pl/publikacje/publikacje.php? action=7&id=6..6.6). M i l e w s k a - D u d a J., 988 Sorpcja gazów i par w wêglach kamiennych z punktu widzenia sorpcji w polimerach. Zeszyty Naukowe AGH, Chemia z. 9, 7, Kraków. M i l e w s k a - D u d a J., D u d a J.T., J o d ³ o w s k i G.S., K w i a t k o w s k i M., (a) A model for multilayer adsorption of small molecules in microporous materials. Langmuir, pp. 79 7, vol. 6, no. 8. Milewska-Duda J.,Duda J.T., HandlingofaNon-BET Adsorption with the LBET Model. Langmuir, pp. 58 555, vol. 7, no. 5. M i l e w s k a - D u d a J., D u d a J.T., New BET-like models for heterogeneous adsorption in microporous adsorbents. Applied Surface Science, pp. 5 5, 96.
8 N o d z e ñ s k i A., 998 Sorption and Desorption of Gases (CH,CO ) on Hard Coal and Active Carbon at Elevated Pressures. FUEL p., 77,. Oldenburg C. M., Carbon dioxide as cushion gas for natural gas storage. Energy & Fuels 7 (), 6. ANALIZA SORPCJI DITLENKU WÊGLA Z PUNKTU WIDZENIA SEKWESTRACJI S³owa kluczowe Sekwestracja, magazynowanie ditlenku wêgla, sorpcja, adsorpcja, absorpcja, pojemnoœæ magazynowa Streszczenie Sekwestracja jest jedn¹ z metod obni enia emisji ditlenku wêgla do atmosfery. Spoœród wielu metod magazynowania tego gazu, w tym opracowaniu wziêto pod uwagê mo liwoœæ sk³adowania ditlenku wêgla w wyrobiskach nieczynnych kopalñ wêgla kamiennego. Do oszacowania pojemnoœci magazynowej wyrobiska wykorzystano narzêdzie teoretyczne Model Sorpcji Wielorakiej, empiryczne izotermy sorpcji ditlenku wêgla na próbkach wêgla kamiennego oraz jedn¹ z metod oszacowania przydatnoœci wyrobiska do magazynowania gazów. Iloœæ gazu zmagazynowana w formie zaadsorbowanej przy ciœnieniu MPa i niskim poziomie spêkañ z³o a jest porównywalna z iloœci¹ zawart¹ w przestrzeni wolnej wyrobiska. W przypadku wiêkszego spêkania z³o a wêglowego iloœæ zaadsorbowana przewy sza objêtoœæ gazu w przestrzeni wolnej. Z jednej strony zjawisko rozpuszczania ditlenku wêgla w masie wêglowej zwiêksza pojemnoœæ magazynow¹ z³o a, ale z drugiej strony niesie ze sob¹ ryzyko wycieków gazu do atmosfery, jeœli otaczaj¹cy górotwór nie bêdzie szczelny wzglêdem CO. THE ANALYSIS OF CARBON DIOXIDE SORPTION IN THE SEQUESTRATION POINT OF VIEW Key words Sequestration, carbon dioxide storage, sorption, adsorption, absorption, storage capacity Abstract Sequestration is one of methods for decreasing of air pollution by carbon dioxide. Possibility of storage of this gas in the closed coal mine is taken in to dissertation in this work among others methods. Theoretical tool together with empirical sorption isotherms of carbon dioxide on hard coal samples and one of methods of storage usability of underground mines for gas storage are used for evaluation of storage capacity. Gas amount located on the way of sorption with pressure of MPa and low level of bed crushes is comparable with amount stored in the free space of mine. In the case of higher level of coal bed crushing the sorbed amount of carbon dioxide exceeds significantly amount in the free space. Phenomenon of carbon dioxide solubility in the coal mass increasing storage capacity of the coal bed, in the other hand increase risk of gas leakage to the atmosphere, especially when surrounding rocks are not hermetic for CO.