Уголь – один из главных источников производимой электроэнергии во всем мире. В то время как запасов природного газа и нефти хватит на 40–60 лет, а уранового топлива – на 80–90, угля достаточно на тысячи лет. Но есть одна проблема: его использование наносит серьезный вред экологии. Это и выброс парниковых газов (CO2, СН4), а также SOx, NOx и твердых частиц при его сжигании, и загрязнение почвы и подземных вод в зоне складирования отходов. Однако белорусские ученые считают, что за этим видом топлива будущее, и знают, как сделать использование угля безопасным для природы.
Предложение белорусских ученых заключается в рациональном использовании полезных качеств добываемых углей на благо энергетики и экологии. Они призывают обратиться к реликтовой солнечной биоэнергетике – энергетике, основанной на использовании ископаемых горючих сланцев и угля с целью получения чистой энергии и попутного восстановления плодородия обедненных и опустыненных земель за счет выработки живого гумуса, предназначенного для восстановления почвы.
Энергия, запасенная в бурых углях и горючих сланцах, получена от древнего Солнца живыми организмами и растениями, существовавшими на планете более 100 миллионов лет назад. Поэтому горючие сланцы и угли имеют те же наборы макро-, микро- и ультрамикроэлементов, которыми обладали древние организмы и растения, когда окружающая среда не была загрязнена индустриальными отходами. Горючие сланцы и угли могут быть использованы не только для генерации электрической и тепловой энергии, но и для получения реликтового биогумуса − основы плодородия любых почв, – состоящего из гумуса и тысяч видов микроорганизмов.
Ученые предлагают до сжигания угля очищать его от негорючих примесей, снижая зольность, выделять из него полезные вещества, необходимые в первую очередь растениям, убирая тем самым из окислительных процессов горения такие элементы, как P, Na, K, Mg, Ca, Fe, Al, Ti и Si. Данный процесс можно сравнить с переработкой нефти, когда автомобиль заправляется бензином, а не сырой нефтью. По аналогии отходы от переработки нефти идут на получение мазута, а при переработке угля – удобрений для растений, что делает использование угля в энергетике более экологичным.
Белорусские ученые делают ставку на бурый уголь, объясняя свой выбор тем, что это продукт ранней стадии углефикации и в нем преобладают ионообменные катионы и металлические комплексы, связанные с органическими молекулами и капиллярной водой. Количественное формирование неорганических элементов в буром угле зависит от месторождения и может кардинально отличаться. Поэтому для каждого типа угля необходимо проводить полный цикл исследований с подбором индивидуальных реагентов и условий для получения очищенного бурого угля.
Проведенные эксперименты показали, что можно уменьшить содержание неорганических примесей до одного процента и получить таким образом чистый уголь. В основе опытов лежит метод химического выщелачивания для очистки бурого угля как наиболее простой способ отделения неорганических примесей. Полученные в процессе растворы с извлеченными и растворенными в них химическими элементами передаются для производства удобрений как источник микро- и макроэлементов.
Альтернатива жидким и газообразным углеводородам
В ходе исследований белорусские ученые смогли получить чистый уголь, представляющий собой твердое топливо, изготовленное из бурого угля, с общей зольностью порядка одного процента. Его использование вместо каменного угля является одним из перспективных решений для достижения высокого КПД и улучшения экологичности угольной энергетики.
Поскольку минеральные вещества удалены, предположительно, топливо может напрямую сжигаться в комбинированном цикле газовой турбины и значительно сократить выбросы CO2 по сравнению с традиционными угольными электростанциями.
Замена сырого угля чистым в существующих угольных электростанциях полезна для устранения проблем, связанных с золой, и необходимостью очистки дымовых газов. Чистый уголь также может быть использован как альтернатива жидким и газообразным углеводородам, материалам и химикатам на основе углерода.