Τεχνολογία Καυσίμων Στερεά καύσιμα

Transcript

1 Στερεά καύσιμα Το στερεό καύσιμο αναφέρεται σε διάφορες μορφές στερεού υλικού που μπορεί να καεί για να απελευθερώσει ενέργεια, παρέχοντας θερμότητα και φως μέσω της διαδικασίας καύσης. Φωτιά από συσσωματώματα (briquettes) συμπιεσμένης σκόνης άνθρακα Στα κοινά χρησιμοποιούμενα στερεά καύσιμα περιλαμβάνονται το ξύλο, ο άνθρακας η τύρφη, ο ξυλάνθρακας, πλάκες καυσίμου εξαμίνης, pellet ξύλου, το καλαμπόκι, το σιτάρι, τη σίκαλη και άλλοι κόκκοι. Τα στερεά καύσιμα χρησιμοποιούνται επίσης εκτενώς στην πυραυλική χρήση ως στερεά προωθητικά. Τα στερεά καύσιμα έχουν χρησιμοποιηθεί στην εξέλιξη της ανθρώπινης ιστορίας για τη δημιουργία φωτιάς και το στερεό καύσιμο εξακολουθεί να είναι ευρέως διαδεδομένο σε όλο τον κόσμο σήμερα.

2 Πλεονεκτήματα / μειονεκτήματα στερεών καυσίμων Τα στερεά καύσιμα, σε σύγκριση με τα υγρά καύσιμα ή τα αέρια καύσιμα, είναι: συχνά φθηνότερα, παράγονται ευκολότερα, πιο σταθερά για τη μεταφορά και σε πολλά σημεία του κόσμου είναι πιο εύκολα διαθέσιμα. Ο άνθρακας χρησιμοποιείται για την παραγωγή του 38,1% του παγκόσμιου ηλεκτρισμού, επειδή είναι λιγότερο δαπανηρός και αποδοτικός ενεργειακά από τα αντίστοιχα υγρά και αέρια καύσιμα. Τα στερεά καύσιμα όμως είναι βαρύτερα στη μεταφορά, απαιτούν περισσότερο καταστροφικές μεθόδους για την εξόρυξη / καύσης. Συνήθως έχουν υψηλότερες εκπομπές άνθρακα, νιτρικών και θειικών αλάτων. Τα στερεά καύσιμα θεωρούνται μη ανανεώσιμα, καθώς για τη δημιουργία τους απαιτούνται χιλιάδες ετών. Εξαίρεση στα δύο τελευταία αποτελούν οι ανανεώσιμες μορφές ξύλο και βιομάζα.

3 Το ξύλο ως καύσιμο Καύση ξύλων Το ξύλο έχει μακρά ιστορία να χρησιμοποιείται ως καύσιμο, η οποία συνεχίζεται μέχρι σήμερα, κυρίως στις αγροτικές περιοχές του κόσμου. Το σκληρό ξύλο προτιμάται από το μαλακό ξύλο γιατί δημιουργεί λιγότερο καπνό και καίει περισσότερο. Η προσθήκη ξυλόσομπας ή τζακιού σε ένα σπίτι συχνά θεωρείται ότι προσθέτει ατμόσφαιρα και ζεστασιά.

4 Η Χημεία του ξύλου Χημική δομή της λιγνίνης, (ένα σύνθετο οργανικό πολυμερές που εναποτίθεται στα κυτταρικά τοιχώματα πολλών φυτών, καθιστώντας τα άκαμπτα και ξυλώδη) καταλαμβάνει περίπου το 25% της ξηρής ουσίας του ξύλου και είναι υπεύθυνη για πολλές από τις ιδιότητές του.

5 Η Χημεία του ξύλου Η χημική σύνθεση του ξύλου ποικίλλει από είδος σε είδος, αλλά αποτελείται περίπου, σε σύνθεση κατά βάρος, από: 50% άνθρακας, 42% οξυγόνο, 6% υδρογόνο, 1% άζωτο και 1% άλλα στοιχεία (κυρίως ασβέστιο, κάλιο, νάτριο, μαγνήσιο, σίδηρος και μαγγάνιο) Περιέχει επίσης θείο, χλώριο, πυρίτιο, φώσφορο και άλλα στοιχεία σε μικρές ποσότητες. Εκτός από το νερό, το ξύλο έχει τρία επιπλέον βασικά συστατικά. Την κυτταρίνη, ένα κρυσταλλικό πολυμερές που προέρχεται από τη γλυκόζη, και αποτελεί περίπου το 41 43%. Την ημικυτταρίνη, η οποία είναι περίπου 20% σε φυλλοβόλα δέντρα αλλά κοντά σε 30% σε κωνοφόρα. Πρόκειται κυρίως για σάκχαρα πέντε ανθράκων που συνδέονται με ακανόνιστο τρόπο, σε αντίθεση με την κυτταρίνη. Τη λιγνίνη, βρίσκεται σε περίπου 27% σε κωνοφόρο ξύλο έναντι 23% σε φυλλοβόλα δέντρα. Η λιγνίνη προσδίδει τις υδρόφοβες ιδιότητες που αντανακλούν το γεγονός ότι βασίζεται σε αρωματικούς δακτυλίους. Αυτά τα τρία συστατικά είναι συνυφασμένα και υπάρχουν άμεσοι ομοιοπολικοί δεσμοί μεταξύ της λιγνίνης και της ημικυτταρίνης.

6 Αποθήκευση τεμαχισμένων καυσόξυλων Καύση ξύλων σε τζάκι Τεχνολογία Καυσίμων Πρωτογενής χρήση του ξύλου Σε πολλές περιοχές, το ξύλο είναι η πιο εύκολα διαθέσιμη μορφή καυσίμου. Δεν απαιτούνται ειδικά εργαλεία για την παραλαβή από το νεκρό δένδρο του ξύλου προς καύση. Σήμερα η παραγωγή του τείνει να βιομηχανοποιηθεί και έχουν αναπτυχθεί εξειδικευμένα εργαλεία, όπως τα μηχανήματα κοπής και οι υδραυλικοί διαχωριστές ξύλου για να αυξηθεί η παραγωγή. Η ανακάλυψη της φωτιάς είναι μία από τις σημαντικότερες προόδους της ανθρωπότητας. Η χρήση του ξύλου ως πηγής καυσίμου για θέρμανση είναι πολύ παλαιότερη από το γνωστό πολιτισμό. Χρησιμοποιείται για μαγείρεμα και θέρμανση, και περιστασιακά για την τροφοδοσία ατμομηχανών και ατμοστρόβιλων που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια. Σε εσωτερικούς χώρους χρησιμοποιείται σε φούρνους, σόμπες ή τζάκια και σε εξωτερικούς επίσης σε φούρνους και άναμμα φωτιάς. Κατά τη διάρκεια των αιώνων υπήρξε μερική αποδάσωση των δασικών εκτάσεων, που έγιναν αγροτικές εκτάσεις. Περιοχές που ήταν κύρια πηγή καυσίμων ξύλων μπήκαν σε ένα συνεχή κύκλο ανακύκλωσης της ξυλείας διάρκειας μεταξύ επτά και τριάντα ετών.

7 Χρήση επεξεργασμένου ξύλου Σωρός από επεξεργασμένα συσσωματώματα ξύλου (pellet) Καυστήρας pellet Από την επεξεργασία του ξύλου ως καύσιμη πρώτη ύλη έχουν προκύψει διάφορες μορφές όπως το κάρβουνο, συμπιεσμένα λεπτά φύλλα (chips) σε πλάκες ή κυλίνδρους (brickets), μικρά συσσωματώματα (pellet) και πριονίδια. Η μορφή στην οποία θα μετατραπεί εξαρτάται από παράγοντες όπως η πηγή, η ζητούμενη ποσότητα, η ποιότητα και η εφαρμογή. Οι σόμπες, λέβητες, καυστήρες pellet που αναπτύχθηκαν είναι συσκευές που καίνε τη συμπιεσμένη μορφή ξύλου, με τεχνολογίας υποστήριξης που ελαχιστοποιεί τα προβλήματα καύσης πρωτογενούς ξύλου. Χρησιμοποιείται σε συσκευές εσωτερικού αλλά και εξωτερικού χώρου παρέχοντας ποιότητα καύσης ανάλογη των υγρών ορυκτών καυσίμων. Είναι ανανεώσιμη μορφή ενέργειας μια που το ισοζύγιο εκπομπής CO2 μπορεί να παραμείνει μηδενικό. Τα καύσιμα ξύλου παραμένουν μια βιώσιμη μορφή ενέργειας για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε περιοχές με εύκολη πρόσβαση σε δασικά προϊόντα και παραπροϊόντα.

8 Ενεργειακό περιεχόμενο ξύλου Μια κοινή σκληρή ξυλεία από κόκκινη βελανιδιά, έχει ενεργειακό περιεχόμενο (θερμογόνο δύναμη) 14,9 MJ/kg. Το Γραφείο Αειφόρου Ενεργειακής Ανάπτυξης (Sustainable Energy Development Office (SEDO)), της κυβέρνησης της Δυτικής Αυστραλίας δηλώνει ότι το ενεργειακό περιεχόμενο του ξύλου είναι 16,2 MJ/kg (4,5 kwh/kg). Σε κάθε περίπτωση το ενεργειακό περιεχόμενο του ξύλου σχετίζεται στενά με την περιεκτικότητά του σε υγρασία συγκρινόμενο με την ενέργεια ξύλων από το ίδιο είδος δέντρου. Το ενεργειακό περιεχόμενο βελτιώνεται όσο μειώνεται η περιεκτικότητα σε υγρασία. Η καύση του ξύλου σε κάθε περίπτωση γίνεται με περίσσεια αέρα.

9 Περιβαλλοντικές επιπτώσεις από καύση ξύλου Κύριο υποπροϊόν της καύσης ξύλων είναι η τέφρα. Σε μέτριες ποσότητες είναι λίπασμα (περιέχει ανθρακικό κάλιο), Περιέχει στερεές ανόργανες φυσικές ουσίες όπως πυριτικά άλατα, ανθρακικά άλατα, οξείδια, σουλφίδια και αλογονίδια, Είναι έντονα αλκαλική καθώς περιέχει υδροξείδιο του καλίου. Η τέφρα ξύλου μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την παρασκευή σαπουνιού. Ο εκπεμπόμενος καπνός από την καύση περιέχει: υδρατμούς, διοξείδιο του άνθρακα και άλλα χημικά. Αιρούμενα σωματίδια, μεταξύ των οποίων υπάρχει καυστική αλκαλική ιπτάμενη στάχτη, που είναι ένα ερεθιστικό (και ενδεχομένως επικίνδυνο) υποπροϊόν του μερικώς καμένου ξύλου. τα λεπτά σωματίδια που μπορεί να αντιπροσωπεύουν ένα μεγάλο μέρος της ατμοσφαιρικής ρύπανσης σε ορισμένες περιοχές. Η ατμοσφαιρική ρύπανση από σωματίδια προκαλεί προβλήματα υγείας στον άνθρωπο και αυξημένες εισαγωγές στα νοσοκομείο για άσθμα και καρδιακές παθήσεις. Το εσωτερικό ξύλο (καρδιά) ενός δέντρου περιέχει υψηλότερες ποσότητες τοξικών ουσιών. Η καύση ξυλείας άγνωστης προέλευσης, μπορεί να είναι ιδιαίτερα τοξική. Η αποψίλωση περιοχών από δάση έχει γενικότερη επίδραση στην αύξηση του φαινομένου του Θερμοκηπίου.

10 Επίδραση καύσης ξύλου στο φαινόμενο του Θερμοκηπίου Η καύση ξύλου δημιουργεί περισσότερο ατμοσφαιρικό CO 2 από τη βιο αποικοδόμηση (σάπισμα) του ξύλου σε ένα δάσος (σε μια δεδομένη χρονική περίοδο). Από τη στιγμή που ο φλοιός ενός νεκρού δένδρου καταστραφεί, το υπόλοιπο ξύλο καταλαμβάνεται από άλλα φυτά και μικροοργανισμούς που συνεχίζουν τη φωτοσύνθεση μειώνοντας τις εκπομπές CO 2 ενσωματώνοντας τους υδρογονάνθρακες του νεκρού ξύλου στον δικό τους κύκλο ζωής. Οι εργασίες συγκομιδής και μεταφοράς ξύλου παράγουν ποικίλους βαθμούς ρύπανσης από αέρια θερμοκηπίου. Η ανεπαρκής και ελλιπής καύση του ξύλου μπορεί να οδηγήσει σε αυξημένα επίπεδα αερίων θερμοκηπίου εκτός του CO 2, τα οποία ενδέχεται να έχουν ως αποτέλεσμα νέες εκπομπές, όπου τα υποπροϊόντα έχουν τελικά υψηλότερες τιμές ισοδυνάμων ρύπων με το διοξείδιο του άνθρακα. Μελέτη έδειξε ότι η καύση πετρελαίου απελευθερώνει 377 kg CO 2, ενώ καύση ξύλου αποβάλλει 1501 kg CO 2 ανά MWh ενέργειας.

11 Ορυκτό Κάρβουνο (Coal) Ανθρακίτης Ασφαλτώδης άνθρακας Το ορυκτό κάρβουνα (άνθρακας) είναι καύσιμο μαύρο ή καφέμαύρο ιζηματογενές πέτρωμα που συνήθως εμφανίζεται σε στρώματα βράχων σε στρώματα ή φλέβες που ονομάζονται κάρβουνα ή ραφές άνθρακα. Οι σκληρότερες μορφές, όπως ο άνθρακας ανθρακίτη, μπορούν να θεωρηθούν ως μεταμορφωμένοι σε πέτρες λόγω της μεταγενέστερης έκθεσής τους σε αυξημένη θερμοκρασία και πίεση. Ο άνθρακας αποτελείται κυρίως από άνθρακα, μαζί με μεταβλητές ποσότητες άλλων στοιχείων, κυρίως υδρογόνου, θείου, οξυγόνου και αζώτου. Σχηματίζεται όταν η νεκρή φυτική ύλη μετατρέπεται σε τύρφη, η οποία με τη σειρά της μετατρέπεται σε λιγνίτη, έπειτα σε λιθάνθρακα, μετά από αυτόν τον ασφαλτικό άνθρακα και τελικά σε ανθρακίτη. Αυτό περιλαμβάνει βιολογικές και γεωλογικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα με την πάροδο του χρόνου. Σε όλη την ανθρώπινη ιστορία, ο άνθρακας έχει χρησιμοποιηθεί ως ενεργειακός πόρος, που καίγεται κυρίως για την παραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας και χρησιμοποιείται για βιομηχανικούς σκοπούς, όπως ο εξευγενισμός μετάλλων.

12 Η Χημεία του Ορυκτού Κάρβουνου (Άνθρακα) Ενδεικτική χημική δομή του άνθρακα

13 Δημιουργία Ορυκτού Κάρβουνου (Άνθρακα) Σε διάφορες χρονικές στιγμές στο γεωλογικό παρελθόν, η Γη είχε πυκνά δάση σε υγρότοπους χαμηλού υψόμετρου. Παράκτιο κοίτασμα στο Point Aconi (Nova Scotia) Λόγω φυσικών διεργασιών, όπως οι πλημμύρες, τα δάση αυτά θάφτηκαν κάτω από το έδαφος. Καθώς όλο και περισσότερο έδαφος εναποτέθηκε πάνω τους, συμπιέστηκαν. Η θερμοκρασία αυξήθηκε καθώς βυθιζόταν όλο και βαθύτερα. Καθώς συνεχίστηκε η διαδικασία, η φυτική ουσία προστατεύτηκε από τη βιοαποικοδόμηση και την οξείδωση, συνήθως με λάσπη ή όξινο νερό. Αυτή η διαδικασία παγίδευσε τον άνθρακα σε λάκκους τύρφης που τελικά καλύφθηκαν και θάφτηκαν βαθιά ως απόσταγμα. Υπό υψηλή πίεση και υψηλή θερμοκρασία, η νεκρή βλάστηση αργά μετατράπηκε σε άνθρακα. Καθώς το ορυκτό κάρβουνο περιέχει κυρίως άνθρακα, η μετατροπή της νεκρής βλάστησης σε ορυκτό κάρβουνο ονομάζεται άνθρακας.

14 Κατηγορίες Ορυκτού Κάρβουνου (Άνθρακα) Σύστημα κατάταξης άνθρακα που χρησιμοποιείται στις Ηνωμένες Πολιτείες Λόγω της πίεσης από τις γεωλογικές διεργασίες, το νεκρό βιολογικό υλικό με την πάροδο του χρόνου, μεταμορφώ νεται διαδοχικά σε: Η τύρφη, που θεωρείται πρόδρομος του άνθρακα. Στην αφυδατωμένη μορφή της, είναι ένα εξαιρετικά αποτελεσματικό απορροφητικό για πετρελαιοκηλίδες στο έδαφος και στο νερό. Χρησιμοποιείται επίσης ως βελτιωτικό για το έδαφος για να καταστεί πιο ικανό να συγκρατεί και να απελευθερώνει βραδέως νερό. Ο λιγνίτης ή καφέ κάρβουνο είναι ο κατώτερος βαθμός άνθρακα και χρησιμοποιείται σχεδόν αποκλειστικά ως καύσιμο για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. o Το Jet, μια συμπαγής μορφή λιγνίτη. Ο υπο ασφαλτούχος άνθρακας, οι ιδιότητες του κυμαίνονται από εκείνες του λιγνίτη έως εκείνες του ασφαλτούχου άνθρακα. Χρησιμοποιείται κυρίως ως καύσιμο και αποτελεί σημαντική πηγή ελαφρών αρωματικών υδρογονανθράκων.

15 Κατηγορίες Ορυκτού Κάρβουνου (Άνθρακα) Σύστημα κατάταξης άνθρακα που χρησιμοποιείται στις Ηνωμένες Πολιτείες Ο ασφαλτούχος άνθρακας, εμφανίζεται ως πυκνός ιζηματογενής βράχος, συνήθως μαύρος ή σκούρος καφέ. Χρησιμοποιείται κυρίως για παραγωγή θερμότητας και για την παραγωγή οπτάνθρακα. [κοκ (ΕΛ) coke (ΑΓΓΛ)]. «Άνθρακας ατμού" ενεργειακά είναι μεταξύ του ασφαλτούχου άνθρακα και του ανθρακίτη. Πήρε το όνομα λόγω της ευρέως χρήσης του ως καύσιμο για ατμομηχανές. Χρησιμοποιήθηκε και για οικιακή θέρμανση νερού. Ο ανθρακίτης, η παλαιότερη μορφή ορυκτού. Είναι σκληρός, γυαλιστερός μαύρος άνθρακας που χρησιμοποιείται για οικιακή και εμπορική θέρμανση χώρων. Ο γραφίτης είναι δυσανάφλεκτος άνθρακα και δεν χρησιμοποιείται ως καύσιμο η χρήση του είναι σε μολύβια και σε μορφή σκόνης ως λιπαντικό. Η ταξινόμηση του άνθρακα βασίζεται γενικά στην περιεκτικότητα σε πτητικά. Γενικά η ταξινόμηση διαφέρει από χώρα σε χώρα

16 Χρήση του Ορυκτού Κάρβουνου (Άνθρακα) Τουλάχιστον το 40% της παγκόσμιας ηλεκτρικής ενέργειας προέρχεται από άνθρακα. Στη Δανία, έχει επιτευχθεί συνολικός βαθμός απόδοσης για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας άνω του 47% σε σταθμό ηλεκτροπαραγωγής και 91% με συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και τηλεθέρμανσης. Οι κινέζοι ανθρακωρύχοι σε μια απεικόνιση της εγκυκλοπαίδειας Tiangong Kaiwu, που δημοσιεύθηκε το 1637 Ο οπτάνθρακας παράγεται από άνθρακα ο οποίος ψήνεται σε φούρνο χωρίς οξυγόνο σε θερμοκρασίες μέχρι 1000 C. Έτσι απομακρύνονται τα πτητικά συστατικά και συγκολλώντας μαζί με τον σταθερό άνθρακα και τα υπολείμματα τέφρα. Χρησιμοποιείται για την παραγωγή του syngas, ενός αερίου μείγματος μονοξειδίου του άνθρακα (CO) και υδρογόνου (H 2 ). C (ως Άνθρακα) + O2 + H2O H2 + CO To syngas μπορεί να μετατραπεί σε μεθανόλη, η οποία μπορεί να αναμιχθεί απευθείας σε καύσιμο ή να μετατραπεί σε βενζίνη μέσω της διαδικασίας μεθανόλης προς βενζίνη.

17 Παραγωγή αερίων καυσίμων από άνθρακα. Τεχνολογία Καυσίμων Χρήση του Ορυκτού Κάρβουνου (Άνθρακα) Αεριοποίηση του άνθρακα Από την αεριοποίηση παράγονται καύσιμα από άνθρακα (syngas). Κατά τη διάρκεια της αεριοποίησης, ο άνθρακας αναμειγνύεται με οξυγόνο και ατμό, ενώ ταυτόχρονα θερμαίνεται και συμπιέζεται. Κατά τη διάρκεια της αντίδρασης, μόρια οξυγόνου και νερού οξειδώνουν τον άνθρακα σε μονοξείδιο του άνθρακα (CO), ενώ παράλληλα απελευθερώνουν αέριο υδρογόνο (H2). Υγροποίηση Ο άνθρακας μπορεί να μετατραπεί σε συνθετικά καύσιμα ισοδύναμα με τη βενζίνη ή το πετρέλαιο ντίζελ με διάφορες άμεσες διεργασίες. Στις μεθόδους άμεσης υγροποίησης, ένα μέρος του υδρογονώνεται (αντιδρά χημικά με το υδρογόνο) και ένα ανθρακοποιείται. Με διαδικασία θέρμανσης ο άνθρακας διασπάται σε θερμοκρασίες μεταξύ 360 και 750 C. Αυτές οι θερμοκρασίες βελτιστοποιούν την παραγωγή πίσσας άνθρακα πλουσιότερη σε ελαφρύτερους υδρογονάνθρακες από τη συνήθη λιθανθρακόπισσα. Στη συνέχεια, η λιθανθρακόπισσα μεταποιείται περαιτέρω σε καύσιμα. Οι μέθοδοι υγροποίησης άνθρακα προκαλούν περισσότερες εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα (CO2) από τη διαδικασία παραγωγής υγρού καυσίμου από το αργό πετρέλαιο.

18 Χρήση του Ορυκτού Κάρβουνου (Άνθρακα) Εξευγενισμένος άνθρακας Ο εξευγενισμένος άνθρακας είναι προϊόν τεχνολογικής αναβάθμισης κατωτέρων ειδών άνθρακα από τα οποία απομακρύνεται η υγρασία και ορισμένοι από τους ρύπους. Στόχος των τεχνολογιών εξευγενισμού του άνθρακα πριν τη χρήση του για καύση είναι η αύξηση της αποδοτικότητας και η μείωση των εκπομπών του όταν καίγεται. Βιομηχανικές χρήσεις Ο καθαρός ασφαλτούχος άνθρακας αποτελεί συστατικό της χυτηρίου άμμου. Ενώ το τηγμένο μέταλλο βρίσκεται στο καλούπι, ο άνθρακας καίει αργά, απελευθερώνοντας αναγωγικά αέρια υπό πίεση και εμποδίζοντας έτσι το μέταλλο να διεισδύσει στους πόρους της άμμου. Η χρήση του σε χυτήρια ως τμήμα της επικάλυψης των φούρνων επιτρέπει την ελεγχόμενη ροή του τετηγμένου μετάλλου από τα επιλεγμένα σημεία εξόδου του. Παραγωγή χημικών ουσιών Ο άνθρακας αποτελεί σημαντική πρώτη ύλη στην παραγωγή μιας ευρείας γκάμας χημικών λιπασμάτων και άλλων χημικών προϊόντων. Οι πρωτογενείς χημικές ουσίες που παράγονται απευθείας από το syngas περιλαμβάνουν μεθανόλη, υδρογόνο και μονοξείδιο του άνθρακα, τα οποία είναι τα χημικά δομικά στοιχεία από τα οποία παράγεται ένα πλήρες φάσμα χημικών παραγώγων, συμπεριλαμβανομένων των ολεφινών, του οξικού οξέος, της φορμαλδεΰδης, της αμμωνίας, της ουρίας και άλλων.

19 Παραγωγή χημικών προϊόντων από άνθρακα Ιστορικά, η παραγωγή χημικών προϊόντων από άνθρακα χρησιμοποιείται από τη δεκαετία του 1950 και έχει καθιερωθεί στην αγορά.

20 Επιπτώσεις στην υγεία από τη χρήση Άνθρακα Η χρήση άνθρακα ως καυσίμου προκαλεί δυσμενείς επιπτώσεις στην υγεία και θανάτους. Η αναπνοή σκόνης άνθρακα προκαλεί τη πνευμονοκονίαση του ανθρακωρύχου, η οποία είναι γνωστή ως «μαύρος πνεύμονας», ονομάζεται έτσι επειδή η σκόνη άνθρακα μετατρέπει κυριολεκτικά τους πνεύμονες μαύρους από το συνηθισμένο ροζ χρώμα τους. Περίπου το 10% του άνθρακα είναι τέφρα. Η τέφρα άνθρακα είναι επικίνδυνη και τοξική για τα ανθρώπινα και άλλα έμβια όντα. Η τέφρα άνθρακα περιέχει τα ραδιενεργά στοιχεία ουράνιο και θόριο. Η τέφρα άνθρακα και άλλα στερεά υποπροϊόντα καύσης αποθηκεύονται τοπικά και διαφεύγουν στην ατμόσφαιρα εκθέτοντας όσους ζουν κοντά ακτινοβολία και τοξικό περιβάλλον. Σε αναφορά που παρέχει ιατρικές πληροφορίες σχετικά με τη βλάβη στους πνεύμονες, την καρδιά και το νευρικό σύστημα, που προκαλείται από την καύση άνθρακα ως καυσίμου, καταγράφεται ότι η ατμοσφαιρική ρύπανση που προκαλείται από τα καυσαερίων άνθρακα είναι αιτία: Άσθματος εγκεφαλικών επεισοδίων μειωμένης νοημοσύνης μπλοκαρίσματος αρτηριών καρδιακών προσβολών συμφορητικής καρδιακής ανεπάρκειας καρδιακών αρρυθμιών δηλητηρίασης από υδράργυρο αρτηριακής απόφραξης καρκίνου του πνεύμονα.

21 Περιβαλλοντικές επιπτώσεις από τη χρήση Άνθρακα Επηρεάζονται τα συστήματα ύδρευσης. Η εξόρυξη επηρεάζει τα επίπεδα των υπόγειων υδάτων το πόσιμο νερό και την οξύτητά του. Οι διαρροές ιπτάμενης τέφρας, καθώς και η διαρροή ιλύος πετρελαίου από ανθρακούχο άνθρακα, μολύνουν τη γη, πλωτές οδούς και να καταστρέψουν σπίτια. Οι σταθμοί παραγωγής ενέργειας από άνθρακα καταναλώνει μεγάλες ποσότητες νερού. Αυτό επηρεάσει τη ροή ποταμών και έχει επιπτώσεις σε άλλες χρήσεις γης. Μία από τις πρώτες γνωστές επιπτώσεις του άνθρακα στον κύκλο του νερού ήταν η όξινη βροχή. Τα χρησιμοποιημένα ανθρακωρυχεία μπορούν να προκαλέσουν προβλήματα από καταρρεύσεις σε σήραγγες, προκαλώντας ζημιά σε υποδομές που δημιουργήθηκαν στο έδαφος και στην καλλιεργήσιμη γη. Η εξόρυξη άνθρακα μπορεί επίσης να προκαλέσει μακροχρόνιες υπόγειες πυρκαγιές. Υπάρχει μια πυρκαγιά άνθρακα στη Γερμανία που καίει από το 1668 έως και σήμερα. Η παραγωγή οπτάνθρακα από άνθρακα παράγει αμμωνία, λιθανθρακόπισσα και άλλους αέριους ρύπους ως παραπροϊόντα, τα οποία, εάν αφεθούν στη γη, στον αέρα ή στις πλωτές οδούς, λειτουργούν ως περιβαλλοντικοί ρύποι. Ο άνθρακας έχει το μεγαλύτερο συντελεστή επίδρασης, από τις ανθρώπινες δραστηριότητες, στην αύξηση του CO 2 στην ατμόσφαιρα.

22 Προσπάθειες μείωσης της ρύπανσης από Άνθρακα Η "καθαρή" τεχνολογία άνθρακα είναι μια συλλογή τεχνολογιών που αναπτύσσονται για τον μετριασμό των περιβαλλοντικών επιπτώσεων της παραγωγής ενέργειας από άνθρακα. Ορισμένες από τις τεχνικές που χρησιμοποιούνται για να επιτευχθεί αυτό πριν την καύση, περιλαμβάνουν χημικό πλύσιμο των ορυκτών, απομάκρυνση των ακαθαρσιών, αεριοποίηση κ.α. Μετά την καύση, βελτίωση των τεχνολογιών επεξεργασίας καυσαερίων για την απομάκρυνση ρύπων σε όλο και πιο αυστηρά επίπεδα και με καλύτερη απόδοση. Απομόνωση και δέσμευση του διοξειδίου του άνθρακα τόσο πριν την καύση του όσο και μετά από αυτήν. Η τεχνολογία Carbon Capture and Storage (CCS) επεξεργάζεται τα καυσαέρια έτσι ώστε να διαχωρίζει το CO 2, ώστε αυτό να απομονωθεί και να αποθηκευτεί. Το CO 2 που δεσμεύεται χρησιμοποιείται / απομονώνεται σε γεωλογικούς σχηματισμούς με στόχο την ανάκτηση πετρελαίου ή φυσικού αερίου. Καταβάλλεται προσπάθεια ανάπτυξης τεχνολογίας υγροποίησης του CO 2 ώστε στη συνέχεια αυτό να διοχετευθεί σε πεδία εξαντλημένου φυσικού αερίου ή άλλους γεωλογικούς σχηματισμούς. Σύμφωνα με τον Vattenfall: αυτή η τεχνολογία θεωρείται ότι δεν είναι τελική λύση για τη μείωση του CO 2 στην ατμόσφαιρα, αλλά παρέχει μια εφικτή λύση στο εγγύς μέλλον. Βιολογικά καταβάλλεται προσπάθεια ανάπτυξης μύκητα που θα μεταβολίζει τον φυσικό άνθρακα.

23 Ενεργειακή αξία του άνθρακα Η θερμογόνος δύναμη του άνθρακα είναι περίπου 24 MJ/kg ή περίπου 6,7kWh/kg. Για μια μονάδα παραγωγής ενέργειας άνθρακα με απόδοση 40%, χρειάζονται περίπου 325 kg άνθρακα για την τροφοδοσία ενός λαμπτήρα 100 W για ένα χρόνο. Η μέση απόδοση των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής το 2002 ήταν 31%. 2,8 δισεκατομμύρια τόνοι άνθρακα χρησιμοποιήθηκαν για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Σύμφωνα με έκθεση του Οργανισμού Ενεργειακών Πληροφοριών των ΗΠΑ σχετικά με τις εκπομπές CO 2 για την παραγωγή ενέργειας από διάφορα καύσιμα προκύπτει συντελεστής εκπομπών: για την κατανάλωση άνθρακα: 0,963 kg CO 2 / kwh για την κατανάλωση πετρελαίου: kg CO 2 / kwh για την κατανάλωση φυσικού αερίου: kg CO 2 / kwh