"Ślad wodny" procesu podziemnego zgazowania węgla

• Autorzy: Ponikiewska K. , Śliwińska A.

Warianty tytułu

EN

Water footprint for underground coal gasification process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule obliczono „ślad wodny” (water footprint) procesu podziemnego zgazowania węgla (PZW), który jest wskaźnikiem zużycia zasobów wody w procesie wytwarzania gazu z węgla w wyniku jego zgazowania. Na obliczony wskaźnik składa się niebieski i szary „ślad wodny”. Niebieski „ślad wodny” dotyczy zużycia wody, a szary „ślad wodny” emisji zanieczyszczeń do wód słodkich. Ocena „śladu wodnego” została wykonana z perspektywy cyklu życia i obejmowała bezpośredni i pośredni wpływ ocenianej instalacji technologicznej na zasoby wodne. Jako bezpośrednie zużycie wody uwzględniono dopływ wód z otoczenia do georeaktora oraz zużycie wody uzupełniającej w obiegu chłodzącym gaz. Uwzględniono również wpływy pośrednie, które są związane z eksploatacją instalacji, ale mają miejsce poza jej granicami. W ramach wpływów pośrednich wliczono zużycie i zanieczyszczenie wody związane z produkcją energii elektrycznej zużywanej w instalacji PZW oraz z oczyszczaniem kondensatu powstającego w trakcie procesu PZW w oczyszczalni ścieków. W artykule zaproponowano również wartości dopuszczalne i naturalne poziomów zanieczyszczeń – wybór tych wartości ma wpływ na uzyskane wyniki szarego „śladu wodnego”. Określono całkowity „ślad wodny” procesu PZW oraz „ślad wodny” poszczególnych elementów łańcucha produkcyjnego PZW. Analiza uzyskanych wyników pozwoliła stwierdzić, że bezpośredni wpływ instalacji PZW na zasoby wodne jest relatywnie niski w porównaniu z wpływem pośrednim. Zmniejszenie „śladu wodnego” może być osiągnięte dzięki dokładnej ocenie hydrogeologii złoża w celu uniknięcia dużego dopływu wody słodkiej w okolicę georeaktora. Zdecydowanie najwyższy wpływ bezpiecznie eksploatowanej instalacji PZW na środowisko wodne wynika ze zużycia energii elektrycznej. Na tej podstawie można wnioskować, że ograniczenie „śladu wodnego” procesu PZW jest osiągalne poprzez ograniczenie zużycia energii elektrycznej. Wyniki przedstawione w artykule potwierdzają jak ważna jest maksymalizacja efektywności energetycznej procesu PZW z punktu widzenia jednej z kategorii wpływu na środowisko – zubożenia zasobów wody.

EN

Water footprint for the process of underground coal gasification (UCG) was calculated in the paper which is an indicator of water resources depletion during production of gas from coal via gasification. The calculated indicator consists of blue and grey water footprint. Blue water footprint relates to water consumption and grey water footprint relates to emission of pollutants into fresh water. Assessment of water footprint was done from the life cycle perspective and covered direct and indirect impact of evaluated technological plant on water resources. Direct water consumption includes water inflow from the georeactor surrounding and make-up water used during gas cooling. Indirect consumption, outside of the plant but associated with its operation, includes water demand and water contamination associated with the production of electricity, which is consumed in the UCG plant and also the process of condensate treatment in wastewater treatment plant. Limits and natural pollution levels used in water footprint calculation were also proposed in the paper – the choice of these values impacts on the results of gray water footprint. The total water footprint for the UCG process and water footprint for individual elements of the production chain were presented. Analysis of the results revealed that the direct effect of UCG plant on water resources is relatively low in comparison to indirect effects. Reduction of water footprint can be achieved by accurate assessment of hydrogeology in order to avoid large supply of water from the georeactor surrounding. The highest impact of safely operated UCG plant on the aquatic environment due to the consumption of electricity. It can be concluded that the reduction of the water footprint of UCG process is achievable by reducing the consumption of electricity. The results presented in this paper confirm the importance of maximizing the energy efficiency of the UCG process, taking into account one of the environmental impact categories – the water resources depletion.

Słowa kluczowe

PL

podziemne zgazowanie węgla; ślad wodny; cykl życia

EN

underground coal gasification; water footprint; life cycle

• Wydawca: Wydawnictwo Górnicze Sp. z o.o.
• Czasopismo: Karbo
• Rocznik: 2014
• Tom: Nr 4
• Strony: 260--266
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Ponikiewska K.

• Główny Instytut Górnictwa, Katowice

autor

Śliwińska A.

• Główny Instytut Górnictwa, Katowice

Bibliografia

• 1. Burton E., Friedmann J., Upadhye R., Best practices in underground coal gasification, Lawrence Livermore National Laboratory, 2006.
• 2. Liu S., Li J., Mei M., Dong D., Groundwater pollution from underground coal gasification. J China Univ Mining & Technol, 2007.
• 3. Younger P., Hydrological and geomechanical aspects of underground coal gasification and its direct coupling to carbon capture and storage, mine Water Environment, 2011.
• 4. Stańczyk K., Czyste technologie użytkowania węgla, Główny Instytut Górnictwa, 2008.
• 5. Gil I., Niemotko K., Mocek P., Przegląd możliwości wytwarzania ciepła i energii elektrycznej z gazu z podziemnego zgazowania węgla, Przegląd Górniczy 2013, nr 3, s. 123.
• 6. Ludwik-Pardała M., Przegląd przyczyn i mechanizmów migracji gazów powstałych w procesie podziemnego zgazowania węgla, Przegląd Górniczy 2013, nr 3, s. 77
• 7. Galli A., Wiedmann T., Ercin E., Knoblauch D., Ewing B., Giljum S., Integrating Ecological, Carbon and Water footprint into a “Footprint Family” of indicators: Definition and role in tracking human pressure on the planet. Ecological Indicators 2012, 16, s. 100.
• 8. Hoekstra A., Chapagain A., Aldaya M., Mekonnen M., The Water Footprint Assessment Manual. Setting the Global Standard. Earthscan, London-Washington, 2011.
• 9. Rabsztyn J., Z. Jaskólski Z., B. Romanienko B., Analiza możliwości zastosowania podziemnego zgazowania w warunkach polskich złóż węgli kamiennych, Główne Biuro Studiów i Projektów górniczych, Katowice, 1981.
• 10. Eskom Report: Environmental Scoping Report for the Underground Coal Gasification Project and Associated Infrastructure in support of co-firing of gas at the Majuba Power Station, Amersfoort, Mpumalanga, Eskom Report, 2012 http://www.sahra.org.za/sites/default/files/additionaldocs/ESR%20Draft_Public%20Review.pdf (dostęp: marzec 2014).
• 11. Kreynin E.V., An analysis of new generation coal gasification projects, International Journal of Mining Science and Technology 2012, vol. 22, nr 4, s. 509.
• 12. Wiatowski M., Stańczyk K., Świądrowski J., Kapusta K., Cybulski K., Krause E., Grabowski J., Rogut J., Howaniec N., Smoliński A., Semi-technical underground coal gasification (UCG) using the shaft method in Experimental Mine „Barbara”, Fuel, 2012, 99, s. 170.
• 13. Smoliński A., Stańczyk K., Kapusta K., Howaniec N., Analysis of the organic contaminants in the condensate produced in the in situ underground coal gasification proces, Water Science & Technology 2013, 67.3, s.644.
• 14. Kapusta K., Stańczyk K., Korczak K., Wybrane aspekty oddziaływania procesu podziemnego zgazowania węgla na środowisko wodne, prace Naukowe GIG Górnictwo i środowisko, 2010.
• 15. Prabu V., Joyanti S., Underground coal-air gasification based solid oxide fuell cell, Applied Energy 2012, vol.94, nr C, s. 406.
• 16. Wilson W., Leipzig T., Griffiths-Sattenspiel B., Burning Our Rivers: The Water Footpring of Electricity. River Network, Portland, Oregon 2012.
• 17. Kapusta K., Stańczyk K., Pollution of water during underground coal gasification of hard coal and lignite, Fuel 2011, 90, s. 1927.
• 18. Smoliński A., Stańczyk K., Kapusta K., Howaniec N., Chemometric Study of the Ex Situ Underground Coal Gasification Wastewater Experimental Data, Water Air Soil Pollut, 2012.
• 19. Bartkiewicz B., Oczyszczanie ścieków przemysłowych, PWN, Warszawa, 2002.
• 20. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 24 lipca 2006 r. w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego, Dz.U. 2006 nr 137 poz. 984.
• 21. Nowak R., Legat S., Morel J., Gospodarka wodno-ściekowa koksowni w świetle uwarunkowań prawnych oraz techniczno-technologicznych, Karbo, 2007, Wydanie Specjalne, s. 72.
• 22. Morel J., Lewandowski L., Legat S., Żydziak B., Gospodarka wodno-ściekowa w Zakładach Koksowniczych "Przyjaźń" w Dąbrowie Górniczej, Karbo 2000, nr 2, s. 53.
• 23. WIOŚ: Państwowy Monitoring Środowiska. Wyniki badań w punkcie pomiarowym. WIOŚ Katowice, kwiecień 2011.