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石炭とは何ですか?

石炭からの電気の生産は環境に害を及ぼす可能性があります

ミネラルコール

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ミネラルコールは、採掘によって地球から抽出された化石燃料です。その起源は、数百万年前に水層の下に蓄積した有機物(樹木や植物の残骸)の分解に由来します。粘土や砂の堆積物によるこの有機物の埋没は、圧力と温度の上昇を引き起こし、それが炭素原子の集中と酸素と水素原子の排出(炭素化)に寄与します。

ミネラルコールは、カロリー値と不純物の発生率に応じて細分化され、低品質(亜瀝青と亜瀝青)と高品質(瀝青または石炭と無煙炭)と見なされます。ブラジルの地質調査によると、鉱物石炭は、それを形成した有機物の性質、気候、地域の地質学的進化などの要因に応じて、その品質に応じて細分化することができます。

泥炭

ピートの抽出は、その領域が排水される前に行われるため、水分が減少します。それはより多くの水分を失うためにしばしば戸外に沈着します。

用途:ブロックに切断され、炉、熱電の燃料として使用され、燃料ガス、ワックス、パラフィン、アンモニア、タール(化学産業で非常に有用な油やその他の物質が由来する製品)が得られます。

亜炭

茶色または黒色の素材のように2つの方法で発生する可能性があり、異なる名前が付けられています。

用途:タール、ワックス、フェノール、パラフィンを得るガスゲン。燃焼による灰は、ポゾランセメントやセラミックとして使用できます。

石炭

石炭は、エネルギー石炭と冶金用石炭の2つの主要なタイプに分類できます。最初のものは蒸気石炭とも呼ばれ、最も貧弱であると考えられており、主に火力発電所の炉で直接使用されます。冶金用石炭、またはコークス用石炭は、貴族と見なされます。コークスは多孔質の素材で、軽くて金属光沢があり、冶金(ブラストファーネス)の燃料として使用されます。石炭はタールの製造にも使用されます。

無煙炭

燃焼が遅く、家庭用暖房に使用されます。また、水処理プロセスでも使用されます。

ミネラルコールの組成と用途

そのどの段階でも、石炭は有機部分と鉱物部分で構成されています。有機物は、炭素と水素、および少量の酸素、硫黄、窒素によって形成されます。ミネラルは、灰を構成するケイ酸塩で構成されています。

いくつかの種類に細分化されているため、石炭の用途は多いです。ミネラルコールの主な用途はエネルギー源です。国際エネルギー庁(IEA)によると、鉱物石炭は世界の電力生産の40%を占めています。ミネラルコールは冶金部門でも使用されています。

自然界に見られる別の種類の木炭は、薪の炭化から形成される植物です。木炭は工業プロセスでよく使用されますが、電力を生産するための重要な供給源ではありません。

石炭から電気を生産するためのインセンティブ

再生可能ではありませんが、鉱物石炭から電力を生産するための強力なインセンティブがあります。鉱物石炭からエネルギーを生産することを支持する2つの主な議論は、供給の安全性と鉱石の低コスト(他の化石燃料と比較して)と生産プロセスを保証する豊富な埋蔵量です。

National Electric Energy Agency(Aneel)のデータによると、世界の鉱物石炭の埋蔵量は合計8,475億トンです。この量は、現在の石炭生産を約130年間供給するのに十分です。もう1つのインセンティブは、石油や天然ガスとは異なり、石炭の埋蔵量が75か国で大量に見られることです。ただし、総量の約60%は米国(28.6%)、ロシア(18 5%)および中国(13.5%)。ブラジルは10位になります。

世界石炭協会によると、世界最大の石炭生産者は中国と米国であり、それぞれインド、インドネシア、オーストラリアがそれに続く。さらに、中国と米国の両方のエネルギーマトリックスのほとんどは、ドイツ、ポーランド、オーストラリアなどの他の国のエネルギーマトリックスでも代表的な鉱物石炭からの電気エネルギーの生産に基づいていますと南アフリカ。

しかし、経済的な利点にもかかわらず、石炭からの電気エネルギーの生産は、社会環境の観点から最も積極的なエネルギー生産の形態の1つです。鉱物石炭の抽出から、製造プロセス全体に負の外部性が存在します。

石炭鉱業

石炭の抽出または採掘は、地下または屋外で行うことができます。これは、石炭が見つかる深さによって異なります。

鉱石を覆う層が狭い場合、または土壌が適切でない場合(砂または砂利)、探索は屋外で行われる傾向があります。鉱物が深い層にある場合は、トンネルを構築する必要があります。

Aneelによると、ブラジルでは露天掘り採掘が鉱石抽出の主な形態であり、地下採掘よりも生産性が高いとのことです。世界の石炭採掘量の60%に相当する地下採掘による搾取が普及している国際的な現実に対応していないもの。

鉱山からの酸の排出とテーリングの生成は、両方のタイプの抽出に共通する環境への悪影響です。

酸性鉱山排水(DAM)

鉱山の酸性排水はポンプによって行われ、硫黄水を外部環境に放出し、土壌に鉱物学的(新しい化合物の形成)、化学的(pH低下)、および物理的(低い保水性と土壌)の変化をもたらします透過性)、地形の地質によって異なります。

科学技術省の報告によると、鉱山からの酸の排出は、一般的に採掘プロセスの最も重要な影響の1つと考えられています。

これらの土壌の変化の結果として、地下水の水質も損なわれます。水のpH値が低下する可能性があり、これが金属の可溶化と地下水の汚染に寄与し、摂取した場合に人間の健康に影響を与える可能性があります。

採掘によって引き起こされる化学的および物理的な土壌問題の軽減は、影響を受けた地域の回復の最初のステップです。

オープンピットマイニングの影響

大量の岩の多い土壌の掘削は、植生と動物相の被覆に目に見える環境影響を引き起こし、侵食プロセスの激化は言うまでもなく、広い領域の劣化と視覚的汚染の原因となります。また、機械設備の使用により、騒音汚染(騒音)が発生します。

地下採掘の影響

労働者の健康に関して、主な問題は石炭労働者の肺炎(PTC)です。肺円錐症は、免疫系のクリアランス能力を超える粒子状物質の吸入によって引き起こされる疾患です。それは、ミネラルコールダストの吸入への慢性的な曝露であり、その後、肺にダストが蓄積し、肺組織が変化します。

PTCは炎症過程を引き起こし、「黒肺」として知られる病気である大規模な進行性線維症FMPを発症する可能性があります。

保健省の報告によると、炭鉱労働者の間で診断された肺炎球菌症の症例は2,000件を超えています。

地下採掘に関連する他の影響は、地下水面の低下であり、これは、水源の消滅、地表の水文ネットワークへの影響、および爆発によって引き起こされる振動に寄与する可能性があります。

石炭処理

ブラジル鉱物石炭協会によると、選鉱とは、鉱山から直接得られた鉱山のラン(ROM)原炭が有機物を除去するための一連のプロセスであり、不純物、その品質を確保することを目指しています。石炭の処理は、その本来の特性と使用目的によって異なります。

Aneelのレポートによると、この処理により、通常は鉱山に近いエリアに堆積し、水路またはテーリングダムに直接投入される固体のテーリングが生成され、液体材料で覆われた広いエリアが作成されます。尾部に存在する有毒物質は雨水で希釈され(浸出)、液体の形でゆっくりと土壌に浸透し(浸透)、地下水を汚染します。

これらのテーリングには通常、高濃度のパイライト(硫化鉄-FeS2)またはその他の硫化物材料が含まれており、硫酸の生成と「酸鉱山排水」プロセスの強化に貢献しています。

輸送

Aneelによると、輸送は鉱物石炭の生産プロセスで最も費用のかかる活動です。このため、通常、輸送される石炭は、不純物の含有量が少なく、経済的価値の高い石炭のみです。

鉱物石炭の用途が発電である場合、国内で稼働している5つの石炭火力熱電発電所の場合と同様に、熱電発電所は鉱区の近くに建設されます。

経済的な観点から、長距離の石炭輸送よりも、すでに生成された電気エネルギーを分配するために送電線に投資する方が有利です。

短距離の場合、最も効率的な方法はコンベヤーの使用です。水と混合された石炭が泥の形で輸送されるパイプラインも使用されます。

石炭による発電

土壌から抽出された後、鉱物石炭は断片化され、サイロに保管されます。その後、火力発電所に輸送されます。

ファーナスによれば、熱電プラントは、従来3つの段階に分けられていたプロセスを通じて発電する機能を備えた一連の作業と設備として定義されています。

最初のステップは、化石燃料を燃焼させてボイラー内の水を蒸気に変換することです。ミネラルコールの場合、燃焼プロセスの前に、それは粉末に変換されます。これにより、焼成プロセスの最大の熱利用が保証されます。

第二段階は、高圧下で生成された蒸気を使用して、タービンを回転させ、発電機を始動することです。蒸気がタービンを通過すると、タービンと発電機が移動し、タービンに結合されて機械的エネルギーが電気的エネルギーに変換されます。

サイクルは第3の最後の段階で閉じられ、蒸気が凝縮されて独立した冷凍回路に移され、ボイラー水のように液体状態に戻ります。

生成されたエネルギーは、導電性ケーブルを介して発電機から変圧器に輸送されます。次に、変圧器は、送電線を介して消費センターに電気エネルギーを分配します。

排出量

石炭を燃やすと、そこに含まれる元素が揮発(蒸発)し、粉塵粒子(フライアッシュ)の形で放出される無機物の一部とともに大気中に放出されます。

ここに

ミネラルコールは炭素濃度の高い素材です。このように、石炭を燃やすと、一酸化炭素が大量に放出されます。

一酸化炭素は、人間の健康に非常に有害な有毒ガスであり、急性中毒の場合、死に至る可能性があります。サンパウロ州環境会社(Cetesb)によると、一酸化炭素中毒の主な経路は呼吸器です。吸入されると、ガスは肺にすばやく吸収されてヘモグロビンに結合し、効率的な酸素輸送を妨げます。したがって、一酸化炭素への長期暴露は、高齢者の心臓発作の発生率の増加に関連しています。

さらに、大気中に入ると、一酸化炭素は酸化されて二酸化炭素になる可能性があります。

二酸化炭素

二酸化炭素は、石炭やその他の化石燃料の燃焼によって直接放出される場合もあれば、化学反応、たとえば一酸化炭素の酸化反応から大気中に生成される場合もあります。

二酸化炭素は、地球温暖化の増加に関連して、温室効果を強化する過程での主要なガスの1つと見なされています。また、石炭の燃焼によって放出されるガスの主要なタイプの1つでもあります。

燃焼は二酸化炭素の排出量が最も多い石炭生産チェーンの段階であるが、テーリングの貯蔵段階とテーリング段階も総排出量に寄与することを強調することが重要です。しかし、科学技術省の報告によると、いずれの場合も鉱石の貯蔵時間に関する知識の欠如が総排出量の計算を制限する要因となっています。

硫黄

ブラジルエネルギー計画協会の報告によると、石炭火力発電所からのすべての排出量の中で、最も懸念されているのは硫黄の排出量です。燃焼すると、硫黄は一連のガス状化合物を形成し、捕獲するための機器がない場合は大気中に放出されます。これらの中で、二酸化硫黄(SO2)が際立っています。

二酸化硫黄(SO2)は大気中で酸化を受け、三酸化硫黄(SO3)を形成します。これは、雨水(H2O)に結合すると、硫酸(H2SO4)を形成し、酸性雨を発生させます。 。

酸性の雨は、植物や動物の生活、特に水生生物に直接的な影響を及ぼします。野菜では、それは色素沈着と形成の変化と壊死につながります。動物では、魚やカエルなどの生物を死に至らしめます。酸性の雨は、腐食プロセスを助長するため、材料製品にも損傷を与えます。

環境省によると、二酸化硫黄が人間の健康に与える影響は、一般的な呼吸器系の問題や喘息の発生率の増加に関連している可能性があり、これは入院の増加によって示されています。

メタン

ミネラルコールはメタン(CH4)を多く含んでいます。ミネラルコールの燃焼によりメタンが大気中に放出されます。メタンは水蒸気や二酸化炭素と関連している可能性があり、主要な温室効果ガスの1つと見なされています。

メタンは有機物の分解過程から形成されます。このため、その発生は化石燃料に関連しています。

ミネラルコールの燃焼プロセスが大量のメタンを大気中に放出するにもかかわらず、ミネラルコールの製造プロセスでのメタン放出は、鉱石の抽出以降、特に地下鉱山や採掘後の材料の保管で発生することに注意することが重要です。科学技術省の報告書に見られるように

窒素酸化物(NOx)

ミネラルコールも高濃度の窒素を含んでいます。したがって、石炭の燃焼は窒素酸化物を大気中に放出します。煙道ガスは通常、ほとんどが窒素酸化物で構成されています。大気中に入ると、すぐに酸化されて二酸化窒素になります。

二酸化窒素は、雨水(H2O)に結合すると、硝酸(HNO3)を生成します。これは、硫酸(H2SO4)と同様に、酸性雨を引き起こします。

さらに、高濃度のNO2は、熱帯圏オゾンの形成と光化学スモッグプロセスに影響を与えます。

粒子状物質(MP)

Cetesbによると、粒子状物質はすべて固体および液体の物質であり、サイズが小さいために大気中に浮遊したままです。前述の二酸化硫黄(SO2)と窒素酸化物(NOx)からも大気中に粒子状物質が形成されます

粒子サイズは、健康上の問題を引き起こす可能性に直接関係しています。

水星

すでに述べたガスに加えて、鉱物石炭にはかなりの量の水銀も含まれており、鉱石の燃焼によって大気中に揮発します。

EPA-環境保護庁によると石炭火力発電所は、水銀排出の最大の人為的発生源です。

大気中に存在する揮発性水銀は雨のサイクルに組み込まれ、水生生物に到達し、環境汚染と水生生物への損害をもたらします。水銀で汚染された水生生物の消費は急性中毒につながる可能性があり、場合によっては死に至る可能性があるため、水銀汚染も公衆衛生上の問題です。


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