Una centrale elettrica a carbone a Conesville, Ohio Immagine per gentile concessione di Morgue File Il carbone è il più sporco di tutti i combustibili fossili. Quando bruciato, produce emissioni che contribuiscono al riscaldamento globale, creare piogge acide e inquinare l'acqua. Con tutto il trambusto che circonda l'energia nucleare, energia idroelettrica e biocarburanti, potresti essere perdonato per aver pensato che il carbone sudicio stia finalmente uscendo.
Ma il carbone non è un residuo fuligginoso della rivoluzione industriale:genera metà dell'elettricità negli Stati Uniti e probabilmente continuerà a farlo finché sarà economico e abbondante [fonte:Energy Information Administration]. Tecnologia del carbone pulito cerca di ridurre i duri effetti ambientali utilizzando più tecnologie per pulire il carbone e contenere le sue emissioni.
Il carbone è un combustibile fossile composto principalmente da carbonio e idrocarburi. I suoi ingredienti aiutano a produrre plastica, catrame e fertilizzanti. Un derivato del carbone, un carbonio solidificato chiamato Coca Cola , fonde il minerale di ferro e lo riduce per creare acciaio. Ma la maggior parte del carbone - il 92 percento della fornitura degli Stati Uniti - va nella produzione di energia [fonte:Energy Information Administration]. Le aziende elettriche e le imprese con centrali elettriche bruciano carbone per produrre il vapore che fa girare le turbine e genera elettricità.
Quando il carbone brucia, rilascia anidride carbonica e altre emissioni in gas di scarico , le nuvole fluttuanti che vedi fuoriuscire dalle ciminiere. Alcune tecnologie del carbone pulito purificano il carbone prima che bruci. Un tipo di preparazione del carbone, lavaggio del carbone , rimuove i minerali indesiderati mescolando il carbone frantumato con un liquido e consentendo alle impurità di separarsi e depositarsi.
Altri sistemi controllano la combustione del carbone per ridurre al minimo le emissioni di anidride solforosa, ossidi di azoto e particolato. Scrubber a umido , o sistemi di desolforazione dei fumi, rimuovere l'anidride solforosa, una delle principali cause di piogge acide, spruzzando i fumi con calcare e acqua. La miscela reagisce con l'anidride solforosa per formare gesso sintetico, un componente del muro a secco.
Bruciatori Low-NOx (ossido di azoto) ridurre la creazione di ossidi di azoto, una causa di ozono troposferico, limitando l'ossigeno e manipolando il processo di combustione. Precipitatori elettrostatici rimuovere le particelle che aggravano l'asma e causano disturbi respiratori caricando le particelle con un campo elettrico e quindi catturandole su piastre di raccolta.
Gassificazione evita del tutto di bruciare carbone. Con sistemi a ciclo combinato di gassificazione integrata (IGCC), il vapore e l'aria calda pressurizzata o l'ossigeno si combinano con il carbone in una reazione che separa le molecole di carbonio. Il risultato syngas , una miscela di monossido di carbonio e idrogeno, viene poi pulito e bruciato in una turbina a gas per produrre energia elettrica. L'energia termica della turbina a gas alimenta anche una turbina a vapore. Poiché le centrali elettriche IGCC creano due forme di energia, hanno il potenziale per raggiungere un'efficienza del carburante del 50 percento [fonte:Stati Uniti Dipartimento dell'Energia].
Prossimo, impareremo a conoscere la più ambiziosa di tutte le tecnologie del carbone pulito e cosa deve accadere prima che il carbone pulito possa diventare commercialmente fattibile.
Il carbone non andrà da nessuna parte presto:genera metà dell'energia elettrica degli Stati Uniti. Aaron Cobbett/Stone/Getty Images Cattura e stoccaggio del carbonio -- forse la tecnologia del carbone pulito più promettente -- cattura e sequestra le emissioni di anidride carbonica (CO2) da fonti fisse come le centrali elettriche. Poiché la CO2 contribuisce al riscaldamento globale, la riduzione del suo rilascio nell'atmosfera è diventata una delle principali preoccupazioni internazionali. Per scoprire i mezzi più efficienti ed economici di cattura del carbonio, i ricercatori hanno sviluppato diverse tecnologie.
Separazione dei fumi rimuove la CO2 con un solvente, elimina la CO2 con il vapore, e condensa il vapore in un flusso concentrato. La separazione dei fumi rende la CO2 commercialmente utilizzabile che aiuta a compensare il suo prezzo. Un altro processo, ossicombustione , brucia il combustibile in ossigeno puro o arricchito per creare un gas di scarico composto principalmente da CO2 e acqua - questo elude il processo ad alta intensità energetica di separazione del CO2 da altri gas di combustione. Una terza tecnologia, cattura pre-combustione , rimuove la CO2 prima che venga bruciata come parte di un processo di gassificazione.
Dopo la cattura, contenitori sicuri sequestrano la CO2 raccolta per impedirne o bloccarne il rientro in atmosfera. Le due opzioni di archiviazione, geologico e oceanico , deve contenere la CO2 fino a quando le emissioni massime non si placheranno tra centinaia di anni. Lo stoccaggio geologico comporta l'iniezione di CO2 nella terra. I giacimenti di petrolio o di gas esauriti e le falde acquifere saline profonde contengono in modo sicuro CO2, mentre i giacimenti di carbone inestricabili la assorbono. Un processo chiamato maggiore recupero dell'olio utilizza già la CO2 per mantenere la pressione e migliorare l'estrazione nei giacimenti petroliferi.
Deposito oceanico, una tecnologia ancora agli inizi, comporta l'iniezione di CO2 liquida nelle acque da 500 a 3, 000 metri di profondità, dove si scioglie sotto pressione. Però, questo metodo ridurrebbe leggermente il pH e danneggerebbe potenzialmente gli habitat marini. Tutte le forme di stoccaggio della CO2 richiedono un'attenta preparazione e monitoraggio per evitare di creare problemi ambientali che superano i benefici del contenimento della CO2.
Poiché le forme alternative di energia non possono ancora sostituire una fonte di energia economica e abbondante come il carbone, la tecnologia del carbone pulito promette di mitigare gli effetti climatici sempre più gravi delle emissioni di carbone. Le società di servizi e le imprese no, però, accettare sempre la tecnologia esclusivamente per il bene dell'ambiente:la tecnologia deve prima avere un senso economico.
La pulizia del carbone e il sequestro delle sue emissioni aumentano significativamente il prezzo per BTU di quello che altrimenti sarebbe un combustibile poco costoso. Mentre la vendita di sottoprodotti come gesso o CO2 commerciale per bibite e ghiaccio secco può compensare il prezzo delle tecnologie pulite del carbone, una tassa sul carbonio potrebbe rendere finanziariamente realistica la riduzione delle emissioni.
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Fonti
