Mineral sequestration of CO 2 with the use of energy waste - an attempt to estimate the Polish potential

(1)

Tom 29 2013 Zeszyt 3

DOI 10.2478/gospo-2013-0037

ALICJA ULIASZ-BOCHEÑCZYK*, EUGENIUSZ MOKRZYCKI**

Mineralna sekwestracja CO

₂

przy zastosowaniu odpadów

energetycznych – próba oszacowania potencja³u w Polsce

Wprowadzenie

Problem redukcji emisji CO

2

w energetyce zawodowej jest tematem wielu projektów.

Energetyka zawodowa w Polsce podejmuje dzia³ania maj¹ce na celu obni¿enie emisji CO

2

z procesów wytwarzania energii elektrycznej i ciep³a. Z tego wzglêdu realizowane s¹ miêdzy

innymi projekty i prace badawcze nad wprowadzeniem technologii CCS (Uliasz-Misiak

2011).

Polska energetyka zawodowa jako paliwo podstawowe stosuje wêgiel kamienny i

bru-natny (Olkuski 2013). Bran¿a ta jest najwiêkszym emitentem CO

2

w Polsce (tab. 1).

Jednoczeœnie w wyniku procesów wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej powstaj¹

odpady – przede wszystkim popio³y lotne. Popio³y lotne, ze spalania wêgla kamiennego

i wêgla brunatnego, mog¹ byæ stosowane do wi¹zania CO

2

na drodze mineralnej

karbo-natyzacji (Johnson 2000; Back i in. 2006a, b; Back 2008; Montes–Hernandez i in. 2009;

Uliasz-Bocheñczyk, Mokrzycki 2006; Uliasz-Bocheñczyk 2009). Najmniejszym

potencja-³em dla wykorzystania do mineralnej sekwestracji CO

2

charakteryzuj¹ siê popio³y ze

spalania wêgla kamiennego w kot³ach konwencjonalnych. Jest to spowodowane nisk¹

zawartoœci¹ CaO. Jednak ich masowe wykorzystanie w technologiach górniczych mo¿e byæ

argumentem przemawiaj¹cym na ich korzyœæ (tab. 2). Grupami odpadów energetycznych,

które równie¿ zosta³y przebadane w kierunku wykorzystania do wi¹zania CO

2

s¹:

mie-** Dr hab. in¿., AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków; e-mail: aub@agh.edu.pl

(2)

szaniny popio³ów lotnych z produktami odsiarczania, popio³y z kot³ów fluidalnych oraz

odpady z pó³suchych metod odsiarczania (Uliasz-Bocheñczyk 2009, 2010, 2011).

Zastosowanie zawiesin popio³owo-wodnych do sekwestracji CO

2

na drodze mineralnej

karbonatyzacji, a nastêpnie ich wspólne lokowanie, zosta³o zaproponowane parê lat temu

(Uliasz-Bocheñczyk i in. 2004, 2006, 2007). Badania laboratoryjne potwierdzi³y, ¿e

za-wiesiny popio³owo-wodne s¹ odpowiednie do sekwestracji CO

2

na drodze mineralnej

karbonatyzacji (Uliasz-Bocheñczyk i in. 2007; Uliasz-Bocheñczyk 2009, 2010, 2011).

Metoda mineralnej sekwestracji jest interesuj¹ca dla polskich elektrowni i

elektro-ciep³owni, w których powstaj¹ znaczne iloœci popio³ów, od lat z powodzeniem stosowanych

w formie zawiesin w ró¿nych technologiach górniczych w kopalniach wêgla. Z kolei

popio³y, które nie s¹ wykorzystane gospodarczo mog¹ byæ równie¿ w ten sposób

zagospo-darowane, przy jednoczesnej redukcji CO

2

.

W artykule autorzy przedstawili wstêpne oszacowanie teoretycznej iloœci CO

2

, które

mog¹ zostaæ zwi¹zane na drodze mineralnej karbonatyzacji przy zastosowaniu odpadów

energetycznych.

1. Gospodarcze zastosowanie odpadów energetycznych w Polsce

Odpady energetyczne ze wzglêdu na w³aœciwoœci s¹ w ró¿nym stopniu wykorzystywane

gospodarczo. Grupê odpadów, które s¹ w pe³ni zagospodarowywane, stanowi¹ popio³y lotne

ze spalania wêgla kamiennego w kot³ach konwencjonalnych (10 01 02). G³ównymi

kierun-kami wykorzystania gospodarczego popio³ów to przede wszystkim górnictwo podziemne

i przemys³ materia³ów budowlanych (tab. 2). Coraz wiêcej odpadów energetycznych

stoso-wanych jest równie¿ w drogownictwie (Gruchot, Zydroñ 2013; Ko³odziejczyk i in. 2012;

Baran i in. 2013). Mieszaniny popio³ów lotnych ze spalania wêgla kamiennego i odpadów

sta³ych z wapniowych metod odsiarczania gazów odlotowych (10 01 82) s¹ w pe³ni

wyko-rzystywane, równie¿ w górnictwie i budowie dróg.

TABELA 1

Emisja CO2ze spalania wêgla z energetyki zawodowej (Emitor 1998–2007)

TABLE 1

CO₂emission from coal combustion in professional power industry

Lata Emisja ca³kowita

[Gg]

Emisja ze spalania wêgla kamiennego [Gg]

Emisja ze spalania wêgla brunatnego [Gg]

2008 144 195 84 228 57 660

2009 144 227 87 301 54 344

2010 148 573 92 949 52 905

(3)

TABELA 2 W y kor zy stanie gospodar cze odpadów ener gety czny ch w Po lsce ze spalania wêgla k am iennego i b runatnego [Gg] TABLE 2 E conom ic use o f fly ash in P oland fr o m h ar d coal and lignite com b ustion [Gg] Rodzaj odpadu (k od) L ata Ilo œæ uchwy cona Materia³y _budowlane Cem ent Budowa dr óg Górnictwo Inne Il oœæ n iewy kor zy stana gospodar czo Popio³y lotne ze spalania wêgla kam iennego (1 0 0 1 0 2 ) 2008 3 1 52, 1 910, 2 5 05, 9 67, 0 719, 8 926, 0 23, 2 2009 3 3 44, 7 1 3 63, 7 954, 2 9 6, 6 4 93, 6 433, 9 2 ,7 2010 3 5 83, 9 1 1 46, 9 818, 8 8 1, 2 7 28, 0 456, 6 3 52, 4 2011 3 7 98, 7 1 2 84, 6 1 0 69, 3 295, 0 7 57, 2 459, 8 0 Popio³y lotne ze spalania wêgla br unatnego (1 0 0 1 0 2 ) 2 0 0 8 3 3 0 ,4 –––– 2 5 ,0 3 0 5 ,4 2009 487, 8 8 9, 0 – – – 44, 4 3 54, 4 2010 539, 9 1 10, 9 – – – 196, 9 2 32, 1 2011 821, 7 1 90, 3 – – – 291, 2 481, 5 M ieszaniny popio³ów lotny ch i odpadów sta³y ch z wapniowy ch m etod odsiarczania gazów o dlotowych (s palanie w êgla kam iennego) (10 01 82) 2008 1 9 88, 3 31, 9 21, 0 181, 6 1 029, 4 731, 1 0 2009 1 3 62, 9 26, 6 15, 0 178, 8 8 14, 2 475, 7 0 2010 1 4 63, 4 25, 0 18, 1 211, 3 7 68, 4 439, 6 0 2011 1 7 14, 9 3, 5 3 3, 5 3 74, 0 879, 3 427, 6 0 M ieszaniny popio³ów lotny ch i odpadów sta³y ch z wapniowy ch m etod odsiarczania gazów o dlotowych (s palanie w êgla br unatnego) (10 01 82) 2 0 0 8 2 1 6 7 ,0 –––– 2 167, 0 0 2 0 0 9 1 9 1 4 ,5 –––– 3 1 ,3 1 8 8 3 ,2 2 0 1 0 2 1 6 5 ,4 –––– 1 1 ,4 2 1 5 4 ,0 2 0 1 1 2 3 3 1 ,2 –––– 1 6 ,7 2 3 1 4 ,5 Popio³y lotne ze wspó³spalania biom asy i w êgla kam iennego (1 0 0 1 1 7 ) 2008 717, 8 4 49, 0 228, 0 – – 40, 7 0 ,1 2009 584, 0 4 06, 9 165, 8 – – 11, 1 0 ,2 2010 557, 2 4 23, 7 132, 0 – – 1 ,0 0, 5 2011 711, 9 5 25, 3 186, 4 – – 0 ,2 711, 9 Odpady z pó³suchy ch m etod odsiarczania gazów o dlotowych (1 0 0 1 0 5 ) 2008 89, 7 71, 6 – ––– 1 8 ,1 2009 417, 2 1 42, 7 20, 3 – 2 8, 9 178, 5 3 70, 4 2010 484, 9 1 82, 7 14, 7 1, 0 2 0, 5 189, 3 408, 2 2011 458, 2 2 33, 5 120, 1 1 0, 4 2 2, 8 43, 2 4 30, 0 ród³o: E m itor 2007–2011

(4)

Wœród odpadów energetycznych problem stanowi¹ popio³y lotne ze spalania wêgla

brunatnego w kot³ach konwencjonalnych (10 01 02) i mieszaniny popio³ów lotnych ze

spalania wêgla brunatnego i odpadów sta³ych z wapniowych metod odsiarczania gazów

odlotowych (10 01 82). Odpady te s¹ obecnie wykorzystywane w minimalnym zakresie.

Jest to spowodowane ich niestabilnym sk³adem chemicznym.

Jednak g³ównym kierunkiem zagospodarowania odpadów energetycznych jest

górnic-two podziemne, które ma d³ugoletnie doœwiadczenia w stosowaniu tego typu odpadów

w formie zawiesin wodnych (Mazurkiewicz 1990; Mazurkiewicz, Piotrowski 1995, 2004).

Obecnie zawiesiny popio³owo-wodne s¹ wykorzystywane w polskich kopalniach

pod-ziemnych m.in. do (Mazurkiewicz, Piotrowski 2004; Piotrowski 2011): likwidacji zbêdnych

wyrobisk korytarzowych, doszczelniania zrobów zawa³owych, ograniczenia zagro¿enia

po¿arowego, zmniejszania porowatoœci zawa³u w œcianach czynnych, wype³niania pustek za

obudow¹ wyrobisk korytarzowych, budowy korków podsadzkowych, wype³niania p³ytkich

pustek poeksploatacyjnych i pustek Webera, wi¹zania wód silnie zmineralizowanych,

pod-sadzania w zabierkowym systemie eksploatacji, tworzenia sztucznych stropów przy

eks-ploatacji warstwowej.

Popio³y lotne w formie zawiesin stosuj¹ spó³ki wêglowe: Jastrzêbska Spó³ka Wêglowa

SA, Katowicki Holding Wêglowy SA oraz Kompania Wêglowa SA (Uliasz-Bocheñczyk

i in. 2007).

2. Odpady ze spalania wêgla jako surowiec do sekwestracji CO

₂

Odpady stosowane do sekwestracji CO

2

powinny charakteryzowaæ siê wysok¹

za-wartoœci¹ CaO i wolnego CaO (Johnson 2000; Back i in. 2006), dziêki czemu reaguj¹

bezpoœrednio z wod¹.

Z grupy odpadów energetycznych do wi¹zania CO

2

mog¹ byæ stosowane:

— popio³y lotne ze spalania wêgla kamiennego i brunatnego w kot³ach fluidalnych

(10 01 82),

— popio³y lotne ze spalania wêgla kamiennego i brunatnego w kot³ach

konwencjo-nalnych (10 01 02),

— mieszaniny popio³ów lotnych i odpadów sta³ych z wapniowych metod odsiarczania

gazów odlotowych (10 01 82),

— odpady z pó³suchych metod odsiarczania gazów odlotowych (10 01 05).

W tabeli 3 przedstawiono œrednie zawartoœci CaO i wolnego CaO w rozpatrywanych do

sekwestracji odpadach energetycznych. Wartoœci te oraz œrednie poch³anianie CO

2

(tab. 4)

s¹ obliczone na podstawie badañ Autorów dotycz¹cych mineralnej sekwestracji CO

2

.

Naj-wy¿sz¹ zawartoœci¹ CaO i wolnego CaO charakteryzowa³y siê odpady z pó³suchych metod

odsiarczania gazów odlotowych (10 01 05) i popio³y lotne ze spalania wêgla brunatnego

w kot³ach py³owych (10 01 02); najni¿sz¹ – popio³y ze spalania wêgla kamiennego w kot³ach

py³owych (10 01 02).

(5)

3. Mineralna sekwestracja w zawiesinach wodnych odpadów energetycznych

Podstawowymi fazami ulegaj¹cymi karbonatyzacji s¹: Ca(OH)

2

i faza C-S-H, wed³ug

nastêpuj¹cych reakcji (Huijgen, Comans 2005):

Ca(OH)

2

+ CO

2

® CaCO

3

+ H

2

O

CaO

× nSiO

2

× mH

2

O (C-S-H) + CO

2

® CaCO

3

+ SiO

2

+ mH

2

O

Wœród produktów hydratacji ulegaj¹cych karbonatyzacji nale¿y wymieniæ równie¿

et-tringit, krystaliczny glinian trójwapniowy C

3

A i inne gliniany. Dodatkowo zawarte w

po-piele lotnym szk³o glinowo-krzemianowe mo¿e ulegaæ aktywacji poprzez kwas wêglowy.

Mineralna sekwestracja CO

2

jest procesem z³o¿onym, w którym w przypadku zawiesin

odpadowo-wodnych mo¿na wydzieliæ nastêpuj¹ce etapy (Sun, Simons 2008; Fernandez

Bertos i in. 2004):

1. Dyfuzja CO

2

do zawiesiny.

2. Solwatacja CO

2

(g) do CO

2

(aq).

3. Utworzenie H

2

CO

3

.

4. Dysocjacja H

2

CO

3

na H

+

, HCO

3–

, CO

32–

.

5. Migracja jonów Ca

2+

z faz sorbentu do roztworu.

TABELA 3 Œrednie zawartoœci CaO i wolnego CaO w odpadach energetycznych [%]

TABLE 3 Average CaO and free CaO contents in energetic wastes [%]

Odpady

Zawartoœæ

CaO CaO w.

Popio³y lotne ze spalania wêgla kamiennego w kot³ach py³owych (10 01 02) 5,1 0,6

Popio³y lotne ze spalania wêgla brunatnego w kot³ach py³owych (10 01 02) 24,7 4,6

Mieszaniny popio³ów lotnych i odpadów sta³ych z wapniowych metod odsiarczania gazów odlotowych – popio³y ze spalania wêgla kamiennego w kot³ach fluidalnych (10 01 82)

10,9 2,8

Mieszaniny popio³ów lotnych i odpadów sta³ych z wapniowych metod odsiarczania gazów odlotowych – popio³y ze spalania wêgla brunatnego w kot³ach fluidalnych (10 01 82)

15,7 9,6

Odpady z pó³suchych metod odsiarczania gazów odlotowych (10 01 05) 50,3 9,6

(6)

6. Zarodkowanie wêglanów.

7. Wytr¹canie siê wêglanów.

Do okreœlenia potencja³u odpadów energetycznych dla mineralnej sekwestracji

wyko-rzystano wyniki badañ poch³aniania CO

2

. Mo¿na je okreœliæ jako iloœæ gazu, która uleg³a

rozpuszczeniu na drodze fizycznej i chemicznej w wodzie, zosta³a zaadsorbowana na

ziarnach odpadów oraz zwi¹zana w formie wêglanów (Montes-Hernandez i in. 2009).

W tabeli 4 zawarto œrednie i maksymalne wartoœci poch³aniania CO

2

przez zawiesiny

wodne odpadów energetycznych.

Najwiêkszym œrednim poch³anianiem CO

2

charakteryzowa³y siê mieszaniny popio³ów

lotnych i odpadów sta³ych z wapniowych metod odsiarczania gazów odlotowych – popio³y

ze spalania wêgla brunatnego w kot³ach fluidalnych (10 01 82); najni¿szym – popio³y lotne

ze spalania wêgla kamiennego w kot³ach py³owych (10 01 02) oraz odpady z pó³suchych

metod odsiarczania gazów odlotowych (10 01 05).

Œrednie poch³anianie CO

2

dla analizowanych odpadów wynosi³o 2,6 g CO

2

/100 g

odpadu.

4. Oszacowanie iloœci CO

₂

o któr¹ mo¿na zmniejszyæ jego emisjê ze spalania wêgla

przy zastosowaniu zawiesin wodnych odpadów energetycznych

Op³acalnoœæ wi¹zania CO

2

bêdzie zale¿a³a przede wszystkim od iloœci CO

2

, któr¹ mo¿na

poddaæ sekwestracji na drodze mineralnej karbonatyzacji. Z tego wzglêdu dla przemys³owej

TABELA 4

Œrednie wartoœci poch³aniania CO₂przez zawiesiny odpadowo-wodne, CO₂/100 g popio³u

TABLE 4

Average values of waste-aqueous suspensions CO2absorption, CO2/100 g of ash

Rodzaj Poch³anianie CO2

[g CO2/100 g odpadu]

Popio³y lotne ze spalania wêgla kamiennego w kot³ach py³owych (10 01 02) 1,2

Popio³y lotne ze spalania wêgla brunatnego w kot³ach py³owych (10 01 02) 3,3

3,7

4,0

Popio³y lotne ze wspó³spalania biomasy i wêgla kamiennego (10 01 17) 2,1

(7)

sekwestracji CO

2

na drodze mineralnej karbonatyzacji przy zastosowaniu zawiesin powinny

byæ brane pod uwagê przede wszystkim zawiesiny charakteryzuj¹ce siê maksymalnym

poch³anianiem CO

2

. Ze wzglêdu na zmiennoœæ w³aœciwoœci odpadów energetycznych i fakt,

¿e nie zawsze bêdzie mo¿na uzyskaæ wartoœci maksymalne, do szacowania zastosowano

œrednie wartoœci poch³aniania CO

2

(tab. 4).

Do szacowania iloœci CO

2

, która mo¿e byæ zutylizowana za pomoc¹ zawiesin

od-padowo-wodnych, wykorzystano iloœci poszczególnych grup odpadów stosowanych w

gór-nictwie, jak równie¿ iloœci odpadów gospodarczo niewykorzystanych (tab. 2) oraz wartoœci

œrednie z wyników badañ poch³aniania zawarte w tabeli 4. Iloœæ odpadów

niewykorzy-stanych gospodarczo w latach 2008–2011 wynosi³a ³¹cznie 10 042,8 Gg, co œrednio

wy-nios³o na rok –2510,7 Gg. Z kolei iloœæ odpadów wykorzystanych w górnictwie w latach

2008–2011 wynios³a ³¹cznie 6262,1 Gg – œrednio na rok 1565,5 Gg.

Potencjalne iloœci ditlenku wêgla zutylizowane w wyniku mineralnej karbonatyzacji przy

wykorzystaniu odpadów energetycznych stosowanych w górnictwie i niewykorzystanych

gospodarczo zamieszczono w tabeli 5.

TABELA 5

Potencjalna iloœæ CO₂, która mo¿e byæ zutylizowana przy wykorzystaniu krajowych odpadów energetycznych

stosowanych w górnictwie i niewykorzystanych gospodarczo [Gg/rok]

TABLE 5

The potential amount of CO2that can be disposed of using domestic energetic waste used in mining

and not economically used [Gg/year]

Rodzaj odpadu Potencjalna iloœæ CO₂ poch³oniêta przy wykorzystaniu odpadów stosowanych w górnictwie Potencjalna iloœæ CO₂

poch³oniêta przy wykorzystaniu odpadów niewykorzystanych

gospodarczo Popió³ lotny ze spalania wêgla kamiennego

w kot³ach py³owych (10 01 02) 8,1 1,1

Popió³ lotny ze spalania wêgla brunatnego

w kot³ach py³owych (10 01 02) 0,0 11,3

32,3 0,0

0,0 63,7

Popio³y lotne ze wspó³spalania biomasy i wêgla

kamiennego (10 01 17) 0,0 0,37

Odpady z pó³suchych metod odsiarczania gazów

odlotowych (10 01 05) 0,02 0,36

(8)

Korzystaj¹c z danych zawartych w tabeli 5, przy ³¹cznym zastosowaniu do utylizacji CO

2

mieszanin wodnych odpadów energetycznych ze spalania wêgla kamiennego mo¿na obni¿yæ

emisjê CO

2

o 40,4 Gg/rok oraz 75 Gg/rok przy wykorzystaniu odpadów ze spalania wêgla

brunatnego.

Podsumowanie

Przy stosowaniu metody mineralnej karbonatyzacji, jako sposobu sekwestracji CO

2

,

bardzo wa¿nym aspektem jest problem sk³adowania produktów karbonatyzacji. W

przy-padku lokowania zawiesin w kopalniach problem ten jest rozwi¹zany; równie¿ wtedy kiedy

odpady nie s¹ wykorzystane gospodarczo i trafiaj¹ na sk³adowiska, mog¹ byæ stosowane

do utylizacji CO

2

.

Iloœci CO

2

, które mo¿na zutylizowaæ dla poszczególnych grup odpadów energetycznych

przy za³o¿eniu, ¿e zastosowane zostan¹ odpady stosowane w górnictwie i niewykorzystane

gospodarczo wynosz¹:

— 9,2 Gg/rok CO

2

– przy wykorzystaniu popio³ów lotnych ze spalania wêgla

ka-miennego w kot³ach py³owych (10 01 02),

— 11,3 Gg/rok CO

2

– przy wykorzystaniu mieszaniny popio³ów lotnych i odpadów

sta³ych z wapniowych metod odsiarczania gazów odlotowych – popio³y ze spalania

wêgla kamiennego w kot³ach fluidalnych (10 01 82),

— 32,3 Gg/rok CO

₂

– przy wykorzystaniu popio³ów lotnych ze spalania wêgla

bru-natnego w kot³ach py³owych (10 01 02),

— 63,7 Gg/rok CO

2

– przy wykorzystaniu mieszaniny popio³ów lotnych i odpadów

sta³ych z wapniowych metod odsiarczania gazów odlotowych – popio³y ze spalania

wêgla brunatnego w kot³ach fluidalnych (10 01 82),

— 0,37 Gg/rok CO

2

– przy wykorzystaniu popio³ów lotnych ze wspó³spalania biomasy

i wêgla kamiennego (10 01 17),

— 0,38 Gg/rok CO

2

– przy wykorzystaniu odpadów z pó³suchych metod odsiarczania

gazów odlotowych (10 01 05).

Potencjalnie mo¿na obni¿yæ emisjê CO

2

z energetyki zawodowej o 117,25 Gg/rok.

Mineralna sekwestracja pozwala na unieszkodliwienie o wiele mniejszych iloœci ditlenku

wêgla w porównaniu z np. geologicznym sk³adowaniem. Jednak ze wzglêdu na du¿e

doœwiadczenia polskich kopalñ (Uliasz-Bocheñczyk i in. 2007) w stosowaniu na szerok¹

skalê technologii zawiesinowej i mo¿liwoœæ zastosowania odpadów mineralnych, których

gospodarcze wykorzystanie jest ograniczone, mo¿e to byæ interesuj¹ce rozwi¹zanie

eko-logiczne, szczególnie, ¿e odpady te wytwarzane s¹ przez du¿ych emitentów ditlenku wêgla.

(9)

LITERATURA

B a c k M., K ü h n M., S t a n j e k H., P e i f f e r S., 2008 – Reactivity of alkaline lignite fly ashes towards CO2

in water. Environmental Science & Technology, 42, p. 4520–4526.

B a c k M., V o s b e c k K., K ü h n M., S t a n j e k H., C l a u s e r Ch., P e i f f e r S., 2006 a – Pretreament of CO2

with fly ashes to generate alkalinity for subsurface sequestration. Proceedings Materials of 8th_{International}

Conference on Greenhouse Gas Control Technologies. 19–22 June, Trondheim, Norway.

B a c k M., V o s b e c k K., K ü h n M., S t a n j e k H., C l a u s e r Ch., P e i f f e r S., 2006 b – Storage of CO2and

generation of alkalinity from reaction of alkaline fly ashes with flue gas. Proceedings Materials of 8th

International Conference on Greenhouse Gas Control Technologies. 19–22 June, Trondheim, Norway. B a r a n P., C h o l e w a M., Z a w i s z a E., K u l a s i k K., 2013 – Problem jednoznacznego ustalenia parametrów

wytrzyma³oœci na œcinanie odpadów powêglowych i poenergetycznych. Rocznik Ochrona Œrodowiska t. 15, s. 2071–2089.

Emitor 2008, 2009, 2010, 2011. Emisja Zanieczyszczeñ Œrodowiska w Elektrowniach i Elektrociep³owniach Zawodowych, Agencja Rynku Energii, Warszawa.

F e r n a n d e z Bertos M., S i m o n s S.J.R., H i l l s C.D., C a r e y P.J., 2004 – A review of accelerated carbonation

technology in the treatment of cement-based materials and sequestration of CO2. Journal of Hazardous

Materials B112, p. 193–205.

G r u c h o t A., Z y d r o ñ T., 2013 – W³aœciwoœci geotechniczne mieszaniny popio³owo-¿u¿lowej ze spalania wêgla kamiennego w aspekcie jej przydatnoœci do celów budownictwa ziemnego. Rocznik Ochrona Œro-dowiska t. 15, s. 1719–1737.

H u i j g e n W.J.J., C o m a n s R.N.J., 2005 – Mineral CO2sequestration by carbonation of industrial residues.

ECN. ECN-C-05-074. www.ecn.nl.

J o h n s o n D.C., 2000 – Accelerated carbonation of waste calcium silicate materials. SCI Lecture Papers Series, Society of Chemical Industry. ISSN 1353-114X.

K o ³ o d z i e j c z y k U., Æ w i ¹ k a ³ a M., W i d u c h A., 2012 – Use of fly-ash for the production of hydraulic binding agents and for soil stabilisation. Gospodarka Surowcami Mineralnymi t. 28, z. 4, s. 15–28. M a z u r k i e w i c z M., P i o t r o w s k i Z., 1995 – Propozycja unormowania badañ bêd¹cych podstaw¹

dopusz-czenia odpadów drobnofrakcyjnych do deponowania w pustkach podziemnych. Bezpieczeñstwo Pracy i Ochrona Œrodowiska w Górnictwie nr 3.

M a z u r k i e w i c z M., 1990 – Technologiczne i œrodowiskowe aspekty stosowania sta³ych odpadów przemy-s³owych do wype³niania pustek w kopalniach podziemnych. Zeszyty Naukowe AGH nr 152, Kraków. M a z u r k i e w i c z M., P i o t r o w s k i Z., 2004 – Problemy likwidacji kopalñ podziemnych. Uczelniane Wyd.

Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków 2004.

M o n t e s -H e r n a n d e z G., P é r e z -L o p é z R., R e n a r d F., N i e t o J.M., C h a r l e t L., 2009 – Mineral

sequestration of CO2by aqueous carbonation of coal combustion fly–ash. Journal of Hazardous Materials,

161, p. 1347–1354.

O l k u s k i T., 2013 – Ocena wystarczalnoœci krajowych zasobów wêgla kamiennego energetycznego w œwietle perspektyw jego u¿ytkowania. Gospodarka Surowcami Mineralnymi t. 29, z. 2, s. 25–38.

P i o t r o w s k i Z., 2011 – Odzysk odpadów drobnofrakcyjnych w górnictwie podziemnym wêgla kamiennego. Archiwum Górnictwa. Monografia nr 12. Wyd. IMG PAN, Kraków.

S u n J., S i m o n s S.J.R., 2008 – Accelerated carbonation of MSWI APC residues for sequestration of flue

gas CO2. Accelerated carbonation of different size fractions of stainless steel slag. Proceedings of 2nd

International Conference on Accelerated Carbonation for Environmental and Materials Engineering, 1–3 October, Roma, Italy, p. 191–200.

U l i a s z -B o c h e ñ c z y k A. (red), M o k r z y c k i E., P i o t r o w s k i Z., P o m y k a ³ a R., 2007 – Sk³adowanie

CO2z zawiesinami popio³owo-wodnymi pod ziemi¹. Wyd. IGSMiE PAN, Kraków.

U l i a s z -B o c h e ñ c z y k A., 2009 – Mineralna sekwestracja CO2w wybranych odpadach. Wyd. IGSMiE PAN,

Kraków.

U l i a s z - B o c h e ñ c z y k A., 2010 – Mineral sequestration of CO2in suspensions containing mixtures of fly ashes

(10)

U l i a s z -B o c h e ñ c z y k A., 2011 – Mineralna sekwestracja CO2przy zastosowaniu zawiesin wodnych wy-branych popio³ów lotnych ze spalania wêgla brunatnego. Gospodarka Surowcami Mineralnymi t. 27, z. 1, s. 145–154.

U l i a s z -B o c h e ñ c z y k A., M a z u r k i e w i c z M., M o k r z y c k i E., P i o t r o w s k i Z., 2004 – Utylizacja dwutlenku wêgla poprzez mineraln¹ karbonatyzacjê. Polityka Energetyczna z. 7, z. spec., s. 541–554. U l i a s z -B o c h e ñ c z y k A., M o k r z y c k i E., 2006 – Fly ashes from Polish power plants and combined heat and

power plants and conditions of their application for carbon dioxide utilization. Chemical Engineering Research and Design, vol. 84, p. 837–842.

U l i a s z -B o c h e ñ c z y k A., M o k r z y c k i E., M a z u r k i e w i c z M., P i o t r o w s k i Z., 2006 – Utilization of carbon dioxide in fly ash and water mixtures. Chemical Engineering Research and Design vol. 84, is. A9 Carbon Capture and Storage, p. 843–846.

U l i a s z -M i s i a k B., 2011 – Wp³yw geologicznego sk³adowania CO2na œrodowisko. Gospodarka Surowcami

Mineralnymi, t. 27, z. 1, s. 129–143.

MINERALNA SEKWESTRACJA CO2PRZY ZASTOSOWANIU ODPADÓW ENERGETYCZNYCH – PRÓBA OSZACOWANIA POTENCJA£U W POLSCE

S ³ o w a k l u c z o w e

CO2, mineralna karbonatyzacja, odpady energetyczne

S t r e s z c z e n i e

Polska energetyka zawodowa jako paliwo podstawowe stosuje wêgiel kamienny i brunatny, bran¿a ta jest

zarazem najwiêkszym emitentem CO2w Polsce. W wyniku procesów produkcji energii elektrycznej i cieplnej

powstaj¹ równie¿ odpady, m.in. popio³y lotne, które w formie zawiesin mog¹ byæ stosowane do sekwestracji CO2

na drodze mineralnej karbonatyzacji. Mineralna karbonatyzacja jako metoda obni¿enia redukcji CO2jest

szcze-gólnie interesuj¹ca przy wykorzystaniu odpadów. W artykule przedstawiono wstêpne oszacowanie mo¿liwoœci

obni¿enia emisji CO2z energetyki zawodowej. Oszacowanie to przeprowadzono przy wykorzystaniu wyników

badañ stopnia poch³aniania CO2 przez zawiesiny odpadowo-wodne oraz wielkoœæ emisji ze spalania wêgla

w energetyce zawodowej. Do szacowania uwzglêdniono jedynie te odpady, które nie wymagaj¹ ¿adnej obróbki

wstêpnej, a zarazem maj¹ potencja³ dla wi¹zania CO2, czyli: popio³y lotne z kot³ów konwencjonalnych, popio³y

z kot³ów fluidalnych, mieszaniny popio³ów z produktami odsiarczania, popio³y lotne ze wspó³spalania wêgla kamiennego i biomasy oraz odpady z pó³suchej metody odsiarczania. Przyjêto równie¿ za³o¿enie, ¿e do sek-westracji mog¹ byæ stosowane te odpady, które s¹ wykorzystywane w górnictwie oraz odpady niewykorzystane

gospodarczo. Oszacowano, ¿e iloœci CO2, które mo¿na zutylizowaæ przy powy¿szych za³o¿eniach wynosz¹ oko³o

117,25 Gg CO2/rok.

MINERAL SEQUESTRATION OF CO2WITH THE USE OF ENERGY WASTE – AN ATTEMPT TO ESTIMATE THE POLISH POTENTIAL

K e y w o r d s

CO2, mineral carbonation, energy waste

A b s t r a c t

Polish power industry uses coal or lignite as basic fuels. That is why this industry is the biggest emitter of CO2

(11)

of suspension can be used for CO2sequestration by mineral carbonization. The mineral carbonization as a method

to lower the reduction of CO2is especially interesting while using the waste. The article presents the estimation of

lowering the CO2emission in the power industry with the use of water suspensions of energy waste. The results of

researches on the level of CO2absorption by the waste-water suspension and emission from coal burning in the

energy industry were used to conduct the estimation. Only the wastes which do not need the pre-treatment but have

the potential to bind CO2were taken into consideration, that means: fly ash from the conventional boilers, ash from

fluidal boilers, mixtures of ash and desulphurization products, fly ash from co-combustion of coal and bio-mass and waste from half-dry method of desulphurization. It was assumed that the sequestration may be conducted with the use of waste used in mining and waste which are commercially unexploited. It was estimated that this way about

(12)