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석탄을 이용한 전기 생산은 환경에 해로울 수 있습니다.

Unsplash의 Brian Patrick Tagalog 이미지

석탄은 채굴을 통해 지구에서 추출한 화석 연료입니다. 그 기원은 수백만 년 전에 물층 아래에 ​​축적된 유기물(나무와 식물의 잔해)의 분해에서 비롯됩니다. 점토와 모래 퇴적물에 의해 이 유기물이 매장되면 압력과 온도가 증가하여 탄소 원자의 농도가 높아지고 산소와 수소 원자가 배출됩니다(탄화).

석탄은 열량과 불순물의 발생률에 따라 저품질(갈탄 및 아역청)과 고품질(역청 또는 석탄 및 무연탄)으로 분류됩니다. 브라질 지질 조사국(Geological Survey of Brazil)에 따르면 석탄은 품질에 따라 세분될 수 있으며, 석탄을 형성한 유기물의 특성, 기후 및 해당 지역의 지질학적 진화와 같은 요인에 따라 다릅니다.

이탄

토탄 추출은 해당 지역이 배수되기 전에 이루어지므로 수분이 감소합니다. 더 많은 수분을 잃기 위해 종종 열린 상태로 퇴적됩니다.

용도: 그것은 블록으로 절단되어 용광로, 화력 발전소의 연료로 사용되며 연료 가스, 왁스, 파라핀, 암모니아 및 타르 (화학 공업에서 많이 사용되는 오일 및 기타 물질이 파생되는 제품)를 얻습니다.

갈탄

갈색 또는 검은색 물질의 두 가지 형태로 발생할 수 있으며 이름이 다릅니다.

용도: 타르, 왁스, 페놀 및 파라핀을 얻는 가스 겐. 연소로 인한 재는 포졸란 시멘트 및 세라믹으로 사용할 수 있습니다.

석탄

무연탄은 크게 에너지 석탄과 야금 석탄의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 증기 석탄이라고도 불리는 첫 번째 석탄은 가장 가난한 것으로 간주되며 주로 화력 발전소의 오븐에서 직접 사용됩니다. 야금용 석탄 또는 점결탄은 고귀한 것으로 간주됩니다. 코크스는 야금(고로)의 연료로 사용되는 가볍고 금속성 광택이 나는 다공성 물질입니다. 석탄은 타르 생산에도 사용됩니다.

무연탄

연소가 느리고 가정 난방에 적합합니다. 수처리 공정에도 사용됩니다.

석탄의 구성 및 응용

모든 단계에서 석탄은 유기 부분과 광물 부분으로 구성됩니다. 유기물은 탄소와 수소와 소량의 산소, 황, 질소로 형성됩니다. 광물은 재를 구성하는 규산염으로 구성됩니다.

석탄은 여러 종류로 세분화되어 사용되는 석탄이 많다. 석탄의 주요 용도는 에너지원입니다. 에 따르면 국제에너지기구(IEA), 석탄은 세계 전기 에너지 생산의 40%를 차지합니다. 석탄은 야금 부문에서도 사용됩니다.

자연에서 발견되는 또 다른 유형의 숯은 장작이 탄화되어 형성되는 식물성입니다. 숯은 산업 공정에서 자주 사용되지만 전기 에너지 생산에 중요한 공급원은 아닙니다.

석탄에서 전기 생산에 대한 인센티브

재생 불가능하지만 석탄에서 전기 생산에 대한 강력한 인센티브가 있습니다. 석탄으로부터 에너지 생산에 찬성하는 두 가지 주요 주장은 풍부한 매장량으로 공급의 안정성과 광석의 낮은 비용(다른 화석 연료에 비해) 및 생산 공정을 보장합니다.

미국 전기에너지청(Aneel)의 데이터에 따르면 세계 석탄 매장량은 총 8,475억 톤입니다. 이 양은 현재의 석탄 생산량을 약 130년 동안 공급하기에 충분할 것입니다. 또 다른 인센티브는 석유 및 천연 가스와 달리 석탄 매장량이 75개국에서 상당한 양으로 발견된다는 것입니다. 비록 총 매장량의 약 60%가 미국(28.6%), 러시아(18, 5%) 및 중국에 집중되어 있지만 (13.5%). 브라질은 10위에 올랐습니다.

세계 최대 석탄 생산국은 중국과 미국이다. 세계석탄협회, 인도, 인도네시아, 호주가 그 뒤를 이었습니다. 또한 중국과 미국에서 대부분의 에너지 매트릭스는 석탄에서 전기 생산을 기반으로 하며 독일, 폴란드, 호주 및 남아프리카와 같은 다른 국가의 에너지 매트릭스에서도 대표적입니다. .

그러나 경제적인 이점에도 불구하고 광물 석탄에서 전기를 생산하는 것은 사회 환경적 관점에서 볼 때 가장 공격적인 에너지 생산 형태 중 하나입니다. 석탄 추출부터 전체 생산 과정에 걸쳐 부정적인 외부 효과가 존재합니다.

석탄 추출

석탄 추출 또는 채광은 지하 또는 노천에서 할 수 있습니다. 이것은 석탄이 얼마나 깊이 발견되었는지에 따라 달라집니다.

광석을 덮고 있는 층이 좁거나 토양(모래 또는 자갈)이 적합하지 않은 경우 탐사는 노천에서 수행되는 경향이 있습니다. 광물이 깊은 층에 있는 경우 터널을 건설해야 합니다.

Aneel에 따르면 노천 채광은 브라질에서 광석 추출의 주된 형태이며 지하보다 더 생산적입니다. 이는 전 세계 석탄 채굴량의 60%에 해당하는 지하 채굴에 의한 탐사가 우세한 국제적 현실과 맞지 않는다.

산성 광산 배수 및 광미 생산은 두 가지 유형의 추출 모두에 공통적인 부정적인 환경 영향입니다.

산성 광산 배수(DAM)

광산의 산성 배수는 펌프를 통해 이루어지며 외부 환경으로 아황산수를 방출하여 광물학적(새로운 화합물 형성), 화학적(pH 감소) 및 물리적(낮은 수분 보유 용량 및 투과성) 토양의 변화를 일으킵니다. ), 지형의 지질에 따라 다릅니다.

과학 기술부 보고서에 따르면 산성 광산 배수는 일반적으로 광산 공정의 가장 중요한 영향 중 하나로 간주됩니다.

토양의 이러한 변화의 결과로 지하수의 품질도 손상됩니다. 금속의 가용화와 지하수 오염에 기여하는 물의 pH 값이 감소할 수 있으며, 이는 섭취 시 인체 건강에 영향을 미칠 수 있습니다.

광업으로 인한 화학적 및 물리적 토양 문제의 완화는 피해 지역 복구의 첫 번째 단계입니다.

노천 채굴의 영향

많은 양의 암석 토양의 굴착은 침식 과정의 강화는 말할 것도 없고 넓은 지역의 황폐화와 시각적 오염에 책임이 있는 식생 및 동물군에 가시적인 환경 영향을 생성합니다. 또한 기계 및 장비의 사용도 소음공해(소음)를 발생시킨다.

지하 채굴의 영향

근로자 건강과 관련하여 주요 문제는 석탄 근로자의 진폐증(PTC)입니다. 진폐증은 면역 체계의 제거 능력 이상으로 입자상 물질을 흡입하여 발생하는 질병입니다. 석탄 먼지 흡입에 만성적으로 노출된 후 폐에 먼지가 축적되고 폐 조직이 변형됩니다.

PTC는 염증 과정을 유발하여 "검은 폐"로 알려진 질병인 대규모 진행성 섬유증 FMP를 유발할 수 있습니다.

보건부의 보고에 따르면 탄광에서 진폐증 진단을 받은 사례는 2,000건이 넘습니다.

지하 채광과 관련된 다른 영향은 지하수면의 저하로, 이는 수원의 소멸, 지표 수문 네트워크에 대한 영향 및 폭발로 인한 진동에 기여할 수 있습니다.

숯 가공

브라질 광물탄 협회에 따르면 선광은 광산에서 직접 얻은 원탄(run-of-mine - ROM)을 유기물과 불순물을 제거하는 일련의 공정입니다. 그들의 품질을 보장합니다. 석탄의 처리는 원래의 특성과 용도에 따라 다릅니다.

Aneel 보고서에 따르면 처리 과정에서 생성되는 고체 광미는 일반적으로 채광 지역에 가까운 지역에 퇴적되어 수로 또는 광미 댐으로 직접 방출되어 액체 물질로 덮인 광범위한 지역을 생성합니다. 광미에 존재하는 독성 물질은 빗물에 희석되어(침출), 이는 유체 형태로 천천히 토양으로 침투하여(침투) 지하수를 오염시킵니다.

이러한 광미는 일반적으로 황산 생성에 기여하고 "산성 광산 배수" 공정을 강화하는 황철광(황화철 - FeS2) 또는 기타 황화물 물질을 고농도로 포함합니다.

수송

Aneel에 따르면 운송은 석탄 생산 과정에서 가장 비용이 많이 드는 활동입니다. 이러한 이유로 일반적으로 운송되는 석탄은 불순물 함량이 낮고 경제적 부가가치가 높은 석탄만 운송됩니다.

석탄의 용도가 발전인 경우, 국내에서 운영 중인 5개의 석탄화력발전소에서와 같이 화력발전소가 광산지역 인근에 건설된다.

경제적인 측면에서는 석탄을 장거리로 운송하는 것보다 이미 생산된 전력을 분배하기 위해 송전선로에 투자하는 것이 더 유리하다.

단거리의 경우 가장 효율적인 방법은 컨베이어 벨트 운송입니다. 물과 혼합된 석탄을 슬러리 형태로 수송하는 파이프라인도 사용됩니다.

석탄에서 발전

석탄은 땅에서 추출된 후 파편화되어 사일로에 저장됩니다. 그런 다음 화력 발전소로 운송됩니다.

Furnas에 따르면 화력발전소는 일반적으로 3단계로 구분되는 프로세스를 통해 전기를 생성하는 기능을 가진 일련의 작업 및 장비로 정의됩니다.

첫 번째 단계는 화석 연료를 태워 보일러 물을 증기로 바꾸는 것입니다. 석탄의 경우 연소과정 전에 가루로 변한다. 이것은 연소 과정의 최대 열 사용을 보장합니다.

두 번째 단계는 고압에서 생성된 증기를 사용하여 터빈을 돌리고 발전기를 구동하는 것입니다. 터빈을 통한 증기의 통과는 터빈과 터빈에 연결된 발전기의 움직임을 유발하여 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환합니다.

사이클은 세 번째이자 마지막 단계에서 닫히며, 증기는 응축되어 독립된 냉각 회로로 전달되어 보일러수로서 액체 상태로 돌아갑니다.

생성된 에너지는 도체 케이블을 통해 발전기에서 변압기로 전송됩니다. 변압기는 차례로 송전선을 통해 전력을 소비 센터에 분배합니다.

배출량

석탄을 태울 때 석탄에 포함된 원소는 휘발(증발)되어 먼지 입자(비산재)의 형태로 방출되는 무기 물질의 일부와 함께 대기로 방출됩니다.

여기

석탄은 탄소 농도가 높은 물질입니다. 따라서 석탄은 연소될 때 많은 농도의 일산화탄소를 방출합니다.

일산화탄소는 인체 건강에 극도로 해로운 독성 가스이며 급성 중독의 경우 사망에 이를 수 있습니다. 상파울루(Cetesb) 주 환경 회사에 따르면 일산화탄소 중독의 주요 경로는 호흡기입니다. 일단 흡입된 가스는 폐에 빠르게 흡수되어 헤모글로빈과 결합하여 산소의 효율적인 수송을 방해합니다. 따라서 일산화탄소에 장기간 노출되면 노인에서 심장마비 발병률이 증가합니다.

또한 일단 대기 중에 있으면 일산화탄소가 이산화탄소로 산화될 수 있습니다.

이산화탄소

이산화탄소는 석탄 및 기타 화석 연료의 연소에서 직접 배출되거나, 예를 들어 일산화탄소의 산화 반응과 같은 화학 반응으로 대기 중에 형성될 수 있습니다.

이산화탄소는 지구 온난화의 증가와 관련되어 온실 효과를 심화시키는 과정에서 주요 가스 중 하나로 간주됩니다. 또한 석탄을 태울 때 배출되는 주요 가스 유형 중 하나입니다.

연소는 이산화탄소 배출량이 가장 많은 석탄 생산 사슬의 단계이지만 광미 저장 및 저장 단계도 총 배출량에 기여한다는 점을 지적하는 것이 중요합니다. 그러나 과기정통부의 보고서에 따르면 각 경우의 광석 저장 시간에 대한 지식 부족은 총 배출량을 계산하는 데 제한적인 요소입니다.

황

브라질 에너지 계획 협회(Society for Energy Planning)의 보고서에 따르면 석탄 화력 화력 발전소의 모든 배출량 중 가장 우려되는 것은 황 배출량입니다. 유황은 연소 시 일련의 기체 화합물을 형성하며, 이를 포집할 장비가 없으면 대기 중으로 방출됩니다. 그 중 이산화황(SO2)이 무엇보다 눈에 띈다.

이산화황(SO2)은 대기에서 산화되어 삼산화황(SO3)을 형성하고, 이는 빗물(H2O)과 결합하여 황산(H2SO4)을 형성하여 산성비를 발생시킵니다.

산성비는 동식물, 특히 수생 생물에 직접적인 영향을 미칩니다. 야채에서는 색소 침착 및 형성 및 괴사의 변화로 이어집니다. 동물의 경우 물고기와 개구리와 같은 유기체의 죽음을 유발합니다. 산성비는 부식성 공정을 선호하기 때문에 물질적 제품에 손상을 주기도 합니다.

환경부에 따르면 이산화황이 인체 건강에 미치는 영향은 일반 호흡기 질환 및 천식 발병률 증가와 관련이 있을 수 있으며, 이는 입원 증가로 나타납니다.

메탄

석탄은 메탄(CH4) 함량이 높습니다. 석탄 연소는 메탄을 대기로 방출하며, 이는 수증기 및 이산화탄소와 연관될 수 있으며 주요 온실 가스 중 하나로 간주됩니다.

메탄은 유기물의 분해 과정에서 형성됩니다. 이러한 이유로 그 발생은 화석 연료와 관련이 있습니다.

석탄 연소 과정에서 상당한 양의 메탄이 대기 중으로 방출됨에도 불구하고 석탄 생산 과정에서 메탄 배출은 광석 추출, 특히 지하 광산 및 채광 후 물질 저장에서 볼 수 있듯이 발생한다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 과학기술부 보고서에서

질소산화물(NOx)

석탄은 또한 질소 농도가 높습니다. 따라서 석탄 연소는 대기 중으로 질소 산화물을 방출합니다. 연소 가스는 일반적으로 대부분 질소 산화물로 구성됩니다.대기에 들어가면 빠르게 이산화질소로 산화됩니다.

이산화질소는 빗물(H2O)과 결합할 때 황산(H2SO4)과 마찬가지로 산성비를 유발하는 질산(HNO3)을 생성합니다.

또한 높은 농도의 NO2는 대류권 오존의 형성과 스모그 광화학.

미세먼지(PM)

Cetesb에 따르면 입자상 물질은 크기가 작기 때문에 대기 중에 떠 있는 고체 및 액체 물질입니다. 미립자 물질은 또한 앞서 언급한 이산화황(SO2)과 질소 산화물(NOx)로 인해 대기 중에 형성됩니다.

입자 크기는 건강 문제를 일으킬 가능성과 직접적인 관련이 있습니다.

수은

이미 언급한 가스 외에도 석탄에는 상당한 양의 수은이 포함되어 있으며, 이 수은은 광석의 연소를 통해 대기 중으로 휘발됩니다.

월요일에 EPA - 환경 보호국 석탄 화력 발전소는 수은 배출의 가장 큰 인위적 원인입니다.

대기에 존재하는 휘발된 수은은 강우 순환에 통합되어 수중 생물체에 도달하여 환경 오염과 수생 생물 손상을 초래합니다. 수은 오염은 또한 공중 보건 문제입니다. 수은에 오염된 수생 생물을 섭취하면 급성 중독을 일으키고 어떤 경우에는 사망에 이를 수 있기 때문입니다.