Błękitny węgiel sposobem na smog?

Błękitny węgiel powstaje z wysokiej jakości węgla kamiennego. Nie spala się jednak tak, jak zwykły węgiel, dając płomień o pomarańczowożółtym kolorze i z dużą ilością iskier, lecz łagodny i błękitny, bardzo podobny do gazu. Stąd pochodzenie nazwy tego paliwa. W wyniku procesu, któremu został poddany, błękitny węgiel ma wyższą wartość opałową oraz znacznie niższe parametry emisyjne.

Wolbrom w woj. małopolskim to jeden z prekursorskich samorządów, który testował to paliwo, aby poprawić parametry powietrza w mieście i jego okolicy.

- W kwietniu 2020 r. zakończył się drugi etap unikatowego i pionierskiego w skali kraju programu pilotażowego realizowanego przez Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla we współpracy z gminą Wolbrom. Celem programu było eksperymentalne potwierdzenie możliwości wyeliminowania występowania w powietrzu incydentów smogowych poprzez zastąpienie tradycyjnych paliw węglowych spalanych w gospodarstwach domowych paliwem niskoemisyjnym - informuje Katarzyna Barczyk-Łyczak, ekodoradca z Urzędu Miasta i Gminy Wolbrom.

Pilotaż został przeprowadzony przez specjalistów Zespołu Inżynierii Środowiska IChPW w jednej z miejscowości na terenie gminy - Chrząstowicach. Mieszkańcom na czas trwania pilotażu zostało dostarczone paliwo niskoemisyjne. W ramach realizacji programu prowadzono pomiary jakości powietrza zarówno przed, jak i w trakcie prób eksploatacyjnych związanych ze spalaniem nowego paliwa. Zastosowano w tym celu kilka różnych urządzeń pomiarowych: ciągły pomiar dokonywany był przy użyciu stacji monitoringu powietrza Airpointer, punktowe pomiary jakości powietrza w bezpośrednim sąsiedztwie zamieszkiwanych budynków przeprowadzone były za pomocą przenośnego pyłomierza DustTrak II 8530, zaś pomiar pionowego profilu stężeń pyłu PM10 - przy wykorzystaniu czujników zainstalowanych na dronie.

Spore redukcje zanieczyszczeń

Wyniki pilotażu wypadły znakomicie - średnie stężenie pyłu zawieszonego PM10 w okresie od stycznia do marca 2020 r., przy spalaniu paliwa niskoemisyjnego, obniżyło się prawie dwukrotnie. Z kolei pomiary chwilowe przeprowadzone za pomocą pyłomierza DustTrak wykazały, że substytucja paliwa pozwoliła na prawie sześciokrotne obniżenie stężenia pyłu zawieszonego w tworzących się w sąsiedztwie domów tzw. hot spotach, czyli miejscach wyjątkowo dużego zadymienia. Natomiast uzyskane na drodze modelowania matematycznego scenariusze pokazały, że w przypadku spalania paliwa niskoemisyjnego we wszystkich aktualnie eksploatowanych kotłach zasypowych uzyskany efekt ekologiczny mógłby być porównywalny z rezultatem możliwym do osiągnięcia przy wymianie wszystkich kotłów na urządzenia spełniające wymagania europejskiej dyrektywy Ecodesign.

- Opracowano również scenariusze ograniczania niskiej emisji, zawierające analizę porównawczą efektów ekologicznych, możliwych do osiągnięcia w wyniku wdrożenia różnych działań ograniczających zanieczyszczenie powietrza, czyli substytucji tradycyjnych paliw węglowych paliwem niskoemisyjnym oraz wymiany istniejących indywidualnych źródeł ciepła na urządzenia grzewcze spełniające określone przepisami prawa standardy emisyjne - wyjaśnia K. Barczyk-Łyczak. - Zrobiliśmy kolejny bardzo ważny krok w kierunku poprawy jakości powierza na terenie naszej gminy. Zaprezentowaliśmy mieszkańcom korzyści, jakie daje nowe paliwo, a potem, w czasie prób w ich domach, zostało to potwierdzone. Niestety, cena błękitnego węgla jest na razie zaporowa. Mimo to zastanawiamy się, jak można rozwiązać i ten problem oraz jak wprowadzić nowe paliwo do powszechnego użytku - nie tylko w naszej gminie, ale także w sąsiednich. Podpisaliśmy już stosowne porozumienie o współpracy, które ma do tego doprowadzić.

Wiele innych samorządów w kraju poważnie rozważa wprowadzenie nowego paliwa do użytku na swoim terenie. Wszędzie jednak przeszkodę stanowią cena oraz przepisy, które nie pozwalają samorządom na dofinansowanie mieszkańcom, choćby w niewielkiej części, zakupu błękitnego węgla.

W Świeradowie-Zdroju (woj. dolnośląskie) władze miasta bardzo przychylnie patrzą na nowy rodzaj paliwa, a nawet starają się go pośrednio promować. Sposobem na wprowadzenie czystszego paliwa są pieniądze na wymianę starych pieców - tu dofinansowanie wynieść może do 10 tys. zł.

- Mieszkańcy muszą zagwarantować, że po otrzymaniu dofinansowania będą palić lepszym paliwem niż dotychczas. Może to być np. błękitny węgiel. Wielu mieszkańców dało się do tego przekonać, w rezultacie czego 70 gospodarstw na naszym terenie korzysta już z tego paliwa. Pomogły w tym informacje o jego kaloryczności czy znacznie mniej negatywnym wpływie na środowiskowo naturalne i zdrowie ludzi. Myślę, że ten trend będzie się rozwijać, ponieważ mieszkańcy widzą, czym palą ich sąsiedzi i co unosi się z ich kominów. My stawiamy na prosty sposób pracy z mieszkańcami - dajemy przykłady oraz informacje. I właśnie to daje coraz lepsze rezultaty - mówi Roland Marciniak, burmistrz Świeradowa-Zdroju.

Samorząd jednak będzie sprawdzał realizację umów zawartych z mieszkańcami, a w planach ma już zakup specjalistycznego drona służącego do badań dymu wydobywającego się z kominów. W ten sposób będzie można weryfikować jakość paliwa spalanego w poszczególnych domostwach tego uzdrowiskowego kurortu.

- Dla nas to jednak ciągle rozwiązanie przejściowe w drodze do OZE. Używanie błękitnego węgla znacznie poprawi, w zasadzie już poprawia jakość powietrza oraz walory środowiskowe naszej uzdrowiskowej miejscowości. Ale docelowo chcemy, aby emisja szkodliwych pyłów była bliska zeru. A to możemy osiągnąć właśnie dzięki zastosowaniu OZE na o wiele większą skalę niż obecnie - podkreśla burmistrz Marciniak.

Gospodarze Nowego Sącza (woj. małopolskie) także zmagają się z tego rodzaju problemami. Po sprawdzeniu nowego rozwiązania chcieli dofinansowywać mieszkańcom zakup błękitnego węgla, ale to rozwiązanie wstrzymała Regionalna Izba Obrachunkowa. Przepisy jasno bowiem mówią, że tego rodzaju dofinansowania nie można traktować jak inwestycji. Być może ideę tę uda się zrealizować w przyszłości, ale do tego potrzebna jest zmiana przepisów. Póki co, samorząd planuje dostarczanie mieszkańcom błękitnego węgla poprzez lokalny MOPS - w ramach walki z wykluczeniem energetycznym oraz jako pomoc w ogrzewaniu domostw dla najuboższych środowisk w mieście.

Jednak nowy rodzaj paliwa wciąż dla wielu samorządów jest tajemnicą. Być może dlatego nie wszystkie są do niego entuzjastycznie nastawione - ze względów nie tylko ekonomicznych, ale także środowiskowych. Dotyczy to nawet miast, które znajdują się na czele listy ośrodków z najbardziej zanieczyszczonym powietrzem w Polsce.

- Zakopane nie będzie korzystać z błękitnego węgla ze względu na zbyt małe korzyści ekologiczne - wyjaśnia Agata Pacelt-Mikler z Urzędu Miasta Zakopane.

- Zgodnie z danymi pozyskanymi z Biura Inżyniera Miejskiego, Referat Optymalizacji Zaopatrzenia w Media nie dysponuje żadnymi informacjami dotyczącymi wykorzystania lub planów wykorzystania paliw stałych o nazwie błękitny węgiel w obiektach miejskich - informuje z kolei Włodzimierz Tutaj, rzecznik prasowy UM w Częstochowie.

Spalanie bez dymu?

Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej w ramach programu "Generator Koncepcji Ekologicznych - Gekon" wraz z Narodowym Centrum Badań i Rozwoju dofinansował projekt dotyczący błękitnego węgla. Jest on realizowany w konsorcjum naukowym składającym się z firmy Polchar oraz Instytutu Chemicznej Przeróbki Węgla. Jak informuje NFOŚiGW, podjęcie wspólnych działań ma na celu przygotowanie ekologicznego paliwa stałego do użytku we wszystkich gospodarstwach domowych. Paliwo to gwarantować ma redukcję emisji zanieczyszczeń do atmosfery.

Nowa technologia wytwarzania węglowego paliwa niskoemisyjnego, opracowana w ramach projektu "Badania nad innowacyjnym, niskoemisyjnym paliwem bezdymnym", charakteryzuje się innowacyjnością i jest rozwiązaniem pionierskim na skalę kraju. W ramach tego projektu w wybranych lokalizacjach odbiorcy nowego paliwa testowali je w swoich urządzeniach grzewczych. W wyniku tych prac zostały potwierdzone wysokie parametry energetyczne błękitnego węgla. Narodowy Fundusz dofinansował projekt opracowywania nowej technologii wytwarzania niskoemisyjnego węgla niebagatelną kwotą ponad 1,8 mln zł. Jednak, póki co, NFOŚiGW nie planuje wsparcia produkcji, dystrybucji czy dopłat do zakupu błękitnego węgla.

- Ogólnie rzecz biorąc, jest to paliwo bezdymne, a więc w odróżnieniu od tradycyjnego węgla podczas jego spalania prawie nie wydobywa się dym. To jedna z ważnych zalet, bo to dym właśnie, w zależności od wykorzystywanego paliwa stałego, zawiera więcej lub mniej tego, co spędza nam sen z powiek, czyli różnego rodzaju szkodliwych dla człowieka i środowiska substancji. Proces oczyszczania i odgazowania węgla powoduje, że w tym błękitnym jest już dużo mniej szkodliwych substancji, także tych najbardziej niebezpiecznych, a więc z grupy wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych - WWA, zawierającej szczególnie szkodliwe substancje, takie jak choćby benzo(a)piren czy wiele innych powodujących choroby nowotworowe. W przypadku wielu substancji wchodzących w skład tradycyjnego węgla udowodniono ich szkodliwość i właściwości rakotwórcze - wyjaśnia dr hab. nauk technicznych Artur Jerzy Badyda z Wydziału Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska na Politechnice Warszawskiej.

Aby móc wydać taką opinię, A.J. Badyda uczestniczył w naukowym projekcie weryfikującym walory ekologiczne nowego paliwa. W celu sprawdzenia realnych korzyści płynących z zastosowania błękitnego węgla zakupiono standardowy ekogroszek, użytkowany obecnie powszechnie w gospodarstwach domowych, a następnie wykorzystano go w badaniach porównawczych z błękitnym węglem. W ten prosty sposób eksperci analizowali skład chemiczny dymu oraz pyłu powstających w procesie spalania obu rodzajów paliw.

Udostępnione przez naukowców wyniki badań wskazują, że w obu spalanych paliwach stwierdzono występowanie szkodliwych substancji, m.in. dwutlenku siarki, dwutlenku azotu, chlorowodoru, bromowodoru czy fluorowodoru, ale występowały one w wyraźnie mniejszych stężeniach w przypadku błękitnego węgla niż standardowego ekogroszku. Również pomiary emisji pyłów, dokonywane w kilku seriach na wylotach z kominów, wskazały na zwycięstwo nowego paliwa. Ogólnie okazało się, że błękitny węgiel zawiera 39 niebezpiecznych substancji. Nadal dużo, ale przypomnijmy, że w przypadku ekogroszku jest to 145 trujących związków. Również stężenia substancji szkodliwych były średnio 3,5 razy większe w przypadku spalania ekogroszku niż błękitnego węgla.

- W przypadku spalania ekogroszku stwierdzono aż 13 związków zaliczanych do grupy wyjątkowo niebezpiecznych dla zdrowia człowiek, natomiast w węglu błękitnym - sześć. Co równie istotne, były one w niższych stężeniach - wskazuje dr Badyda. - Również groźne metale, takie jak ołów, arsen, chrom czy kadm, występują w obu paliwach, jednak w błękitnym węglu było ich o wiele mniej, a ich stężenie było nawet o ponad 90% mniejsze. Z punktu widzenia składu chemicznego błękitny węgiel wydziela wyraźnie mniej trujących substancji podczas spalania niż standardowy ekogroszek. Dlatego sądzę, iż stosując to paliwo, w wyraźny sposób jesteśmy w stanie zmniejszyć emisję szkodliwych zanieczyszczeń do środowiska. Choć to działanie przejściowe w drodze do odnawialnych źródeł energii, to pozytywne efekty ekologiczne i prozdrowotne nie podlegają dyskusji.

- Nasze pomysły celują w radykalne zmniejszenie emisji niewielkich cząsteczek powodujących zawiesinę zwaną smogiem oraz innych zawartych w dymie substancji szkodliwych, takich jak znany już powszechnie benzo(a)piren lub szerzej - wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne - objaśnia Szymon Słomczyński z firmy Polchar. - Głównym produktem jest bezdymny "błękitny węgiel". Produkowany jest on w 100% z polskiego węgla kamiennego. Unikalna metoda obróbki termicznej usuwa z niego m.in. substancje lotne, zapewniając jednocześnie wysoką wartość opałową, niską zawartość popiołu oraz stałe, powtarzalne parametry użytkowe. W ten sposób utrzymujemy wysoką zawartość węgla (pierwiastka C) w węglu i zapewniamy najefektywniejszą redukcję emisji cząstek smogotwórczych, również w piecach i kotłach starego typu, przy zachowaniu wysokiej kultury pracy urządzeń grzewczych. Daje to szansę na eliminację tzw. niskiej emisji bez kosztownych inwestycji w systemy oczyszczania spalin czy wymianę pieców, przy jednoczesnym zachowaniu wysokiego komfortu użytkowania. Jesteśmy również w stanie obliczyć redukcję dla konkretnej gminy lub miasta. Samorządy, które z nami współpracują, otrzymują corocznie certyfikaty z informacją o skali redukcji emisji do atmosfery. Jest to dla nich przydatne narzędzie, pozwalające na dokładniejsza analizę wydajności wysiłków związanych z ochroną powietrza.