Podziemne zgazowanie węgla możliwe, ale wymaga dalszych badań

źródło: img.alibaba.com

Podziemne zgazowanie węgla, także to służące pozyskaniu wodoru, jest możliwe i sterowalne; jego wdrożenie do praktyki przemysłowej wymaga jednak dalszych szczegółowych badań - oceniają naukowcy, którzy przez ostatnie trzy lata zajmowali się tym zagadnieniem.

24 czerwca w Głównym Instytucie Górnictwa (GIG) w Katowicach podsumowano realizację trwającego od 2007 r. międzynarodowego projektu badawczego HUGE (Hydrogen Oriented Underground Coal Gasification for Europe), w ramach którego badano perspektywy zgazowania węgla i pozyskiwania w tym procesie wodoru.

Najważniejszym punktem projektu była przeprowadzona wiosną tego roku w należącej do GIG Kopalni Doświadczalnej "Barbara" w Mikołowie pilotażowa próba podziemnego zgazowania. Trwający dwa tygodnie eksperyment zakończył się sukcesem. Wkrótce instytut rozpocznie kolejny projekt badawczy, realizowany w warunkach czynnej, a nie jedynie doświadczalnej kopalni.

"Będzie to projekt finansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju, w którym zamierzamy przeprowadzić próbę w większej skali, w wybranej części kopalni. Oczywiście będzie to wybrany, tak odseparowany pokład, by nie było możliwości przeniknięcia powstałych gazów do miejsc, gdzie będą pracowali ludzie" - wyjaśniła w czwartek rzeczniczka GIG, Sylwia Jarosławska-Sobór.

Eksperyment ma być realizowany w jednej z kopalń Katowickiego Holdingu Węglowego. "Który to będzie pokład węgla i w której kopalni, tego jeszcze nie wiemy" - dodała rzeczniczka. Według wcześniejszych przymiarek, projekt ma być realizowany 400 m pod ziemią i kosztować ok. 30 mln zł.

Naukowcy wskazują, że projekt HUGE był eksperymentem badawczym, który - choć udany - nie przesądza ani o możliwości przemysłowego zastosowania tej technologii, ani o jej opłacalności. Naukowcy nie analizowali procesu zgazowania pod kątem jego kosztów, a jedynie pod kątem naukowym - badano, jak bezpiecznie sterować takim procesem, jak dobierać media zgazowujące; oceniono też, na ile da się wpływać na jakość uzyskanego produktu, czyli gazu.

Eksperyment przeprowadzono w podziemnym georeaktorze, czyli odizolowanym od wyrobisk pokładzie węgla wielkości ok. 5 na 15 metrów i grubości ok. 1,5 m. Doprowadzano tam mieszaninę gazów: powietrza, tlenu i pary wodnej. W ciągu dwóch tygodni zgazowano ok. 12-15 ton węgla z prędkością ok. 40 kg na godzinę.

Efektem spalania były tzw. gazy odlotowe, wyprowadzane na powierzchnię i spalane w specjalnej pochodni. To tlenek i dwutlenek węgla, metan i wodór. Eksperyment był ukierunkowany właśnie na zbadanie możliwości pozyskania tego ostatniego gazu, który w przyszłości mógłby znaleźć zastosowanie jako paliwo w ogniwach paliwowych do produkcji energii elektrycznej. Uzyskane w takim procesie gazy mogłyby być wykorzystane nie tylko w energetyce, ale także w przemyśle chemicznym.

Pierwszą podziemną próbę zgazowania węgla poprzedziły dwuletnie badania w reaktorze powierzchniowym. Dzięki nim można było prawidłowo zaprojektować reaktor podziemny i zaplanować eksperyment w warunkach rzeczywistych.

Wart ponad 3,1 mln euro projekt HUGE był współfinansowany ze środków Funduszu Badawczego Węgla i Stali oraz Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Oprócz GIG, pełniącego w projekcie rolę koordynatora, uczestniczyli w nim także partnerzy z Holandii, Wielkiej Brytanii, Niemiec, Czech, Belgii, Ukrainy oraz inne polskie podmioty. Partnerzy przygotowywali m.in. modele procesu zgazowania, analizowali też kwestię transportu gazów.

Podziemne zgazowanie węgla, którego koncepcja powstała na początku ubiegłego wieku w Anglii, jest metodą pozyskiwania energii z węgla bezpośrednio w miejscu jego zalegania. Dokonuje się to poprzez doprowadzenie do zapalonego złoża czynnika zgazowującego (np. powietrza, tlenu, pary) i odbiór wytworzonego gazu na powierzchni. W ocenie ekspertów, w porównaniu do metod powierzchniowych podziemne zgazowanie jest procesem dużo bardziej złożonym i trudnym w realizacji.

Skala możliwych zastosowań produktów podziemnego zgazowania węgla jest szeroka. Gaz o wysokiej zawartości wodoru i tlenku węgla (tzw. gaz syntezowy) może być surowcem dla przemysłu chemicznego, np. do produkcji paliw płynnych czy metanolu; może też zastępować gaz ziemny. Rodzaj zastosowania zależy głównie od składu chemicznego uzyskanych gazów, a ten wynika przede wszystkim z rodzaju czynnika zgazowującego.

Naukowcy wskazują, że mimo wielu lat doświadczeń w różnych częściach świata, technologia podziemnego zgazowania węgla nie dojrzała jeszcze w pełni do zastosowania przemysłowego, choć są już pierwsze projekty w tym zakresie - w Australii, RPA. Indiach i Kanadzie.

W Australii firma Linc Energy zamierza zgazowywać węgiel pod ziemią na potrzeby produkcji gazu syntezowego i wytwarzania paliw ciekłych. Realizacja projektu jest obecnie na etapie wyboru miejsca i projektowania instalacji przemysłowej o wydajności 20 tys. baryłek na dobę. W Kanadzie firma Alberta Energy Technologies realizuje pilotażowy projekt podziemnego zgazowania węgla w złożu na głębokości 1400 m. Rozpoczęty sześć lat temu projekt w Indiach jest na etapie zaawansowanego projektowania inżynierskiego i uzyskiwania stosownych pozwoleń. W RPA firma African Carbon Energy zakłada stworzenie instalacji na przemysłową skalę w latach 2011-13.

Główny Instytut Górnictwa zamierza kontynuować badania nad podziemnym zgazowaniem węgla, uważając, że technologia ta może być w przyszłości interesująca dla przemysłu wydobywczego. Badania będą prowadzone w Centrum Czystych Technologii Węglowych, tworzonym z unijnych środków przez GIG oraz Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla w Zabrzu. MAB

PAP - Nauka w Polsce