Mineral sequestration of CO2 with the use of energy waste - an attempt to estimate the Polish potential
 
More details
Hide details
1
Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków
2
Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, Kraków
 
Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 2013;29(3):179–189
 
KEYWORDS
ABSTRACT
Polish power industry uses coal or lignite as basic fuels. That is why this industry is the biggest emitter of CO2 in the country. As a result of electricity and heat production appears some waste – fly ash, which while in the state of suspension can be used for CO2 sequestration by mineral carbonization. The mineral carbonization as a method to lower the reduction of CO2 is especially interesting while using the waste. The article presents the estimation of lowering the CO2 emission in the power industry with the use of water suspensions of energy waste. The results of researches on the level of CO2 absorption 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 CO2 were 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 biomass 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 117.25 Gg CO2/year of CO2 can be utilized every year.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Mineralna sekwestracja CO2 przy zastosowaniu odpadów energetycznych – próba oszacowania potencjału w Polsce
CO2, mineralna karbonatyzacja, odpady energetyczne
Polska energetyka zawodowa jako paliwo podstawowe stosuje węgiel kamienny i brunatny, branża ta jest zarazem największym emitentem CO2 w Polsce. W wyniku procesów produkcji energii elektrycznej i cieplnej powstają również odpady, m.in. popioły lotne, które w formie zawiesin mogą być stosowane do sekwestracji CO2 na drodze mineralnej karbonatyzacji. Mineralna karbonatyzacja jako metoda obniżenia redukcji CO2 jest szczególnie interesująca przy wykorzystaniu odpadów. W artykule przedstawiono wstępne oszacowanie możliwości obniżenia emisji CO2 z energetyki zawodowej. Oszacowanie to przeprowadzono przy wykorzystaniu wyników badań stopnia pochłaniania CO2 przez zawiesiny odpadowo-wodne oraz wielkość emisji ze spalania węgla w energetyce zawodowej. Do szacowania uwzględniono jedynie te odpady, które nie wymagają żadnej obróbki wstępnej, a zarazem mają potencjał dla wiązania CO2, czyli: popioły lotne z kotłów konwencjonalnych, popioły z kotłów fluidalnych, mieszaniny popiołów z produktami odsiarczania, popioły lotne ze współspalania węgla kamiennego i biomasy oraz odpady z półsuchej metody odsiarczania. Przyjęto również założenie, że do sekwestracji mogą być stosowane te odpady, które są wykorzystywane w górnictwie oraz odpady niewykorzystane gospodarczo. Oszacowano, że ilości CO2, które można zutylizować przy powyższych założeniach wynoszą około 117,25 Gg CO2/rok.
 
REFERENCES (25)
1.
Back M., Kühn M., Stanjek H., Peiffer S., 2008 – Reactivity of alkaline lignite fly ashes towards CO2 in water. Environmental Science & Technology, 42, p. 4520–4526.
 
2.
Back M., Vosbeck K., Kühn M., Stanjek H., Clauser Ch., Peiffer 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.
 
3.
Back M., Vosbeck K., Kühn M., Stanjek H., Clauser Ch., Peiffer S., 2006 b – Storage of CO2 and 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.
 
4.
Baran P., Cholewa M., Zawisza E., Kulasik K., 2013 – Problem jednoznacznego ustalenia parametrów wytrzymałości na ścinanie odpadów powęglowych i poenergetycznych. Rocznik Ochrona Środowiska t. 15, s. 2071–2089.
 
5.
Emitor 2008, 2009, 2010, 2011. Emisja Zanieczyszczeń Środowiska w Elektrowniach i Elektrociepłowniach Zawodowych, Agencja Rynku Energii, Warszawa.
 
6.
Fernandez Bertos M., Simons S.J.R., Hills C.D., Carey 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.
 
7.
Gruchot A., Zydroń T., 2013 – Właściwości geotechniczne mieszaniny popiołowo-żużlowej ze spalania węgla kamiennego w aspekcie jej przydatności do celów budownictwa ziemnego. Rocznik Ochrona Środowiska t. 15, s. 1719–1737.
 
8.
Huijgen W.J.J., Comans R.N.J., 2005 – Mineral CO2 sequestration by carbonation of industrial residues. ECN. ECN-C-05-074. www.ecn.nl.
 
9.
Johnson D.C., 2000 – Accelerated carbonation of waste calcium silicate materials. SCI Lecture Papers Series, Society of Chemical Industry. ISSN 1353-114X.
 
10.
Kołodziejczyk U., Ćwiąkała M., Widuch 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.
 
11.
Mazurkiewicz M., Piotrowski Z., 1995 – Propozycja unormowania badań będących podstawą dopuszczenia odpadów drobnofrakcyjnych do deponowania w pustkach podziemnych. Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie nr 3.
 
12.
Mazurkiewicz M., 1990 – Technologiczne i środowiskowe aspekty stosowania stałych odpadów przemysłowych do wypełniania pustek w kopalniach podziemnych. Zeszyty Naukowe AGH nr 152, Kraków.
 
13.
Mazurkiewicz M., Piotrowski Z., 2004 – Problemy likwidacji kopalń podziemnych. Uczelniane Wyd. Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków 2004.
 
14.
Montes-Hernandez G., Pérez-Lopéz R., Renard F., Nieto J.M., Charlet L., 2009 – Mineral sequestration of CO2 by aqueous carbonation of coal combustion fly–ash. Journal of Hazardous Materials, 161, p. 1347–1354.
 
15.
Olkuski T., 2013 – Ocena wystarczalności krajowych zasobów węgla kamiennego energetycznego w świetle perspektyw jego użytkowania. Gospodarka Surowcami Mineralnymi t. 29, z. 2, s. 25–38.
 
16.
Piotrowski Z., 2011 – Odzysk odpadów drobnofrakcyjnych w górnictwie podziemnym węgla kamiennego. Archiwum Górnictwa. Monografia nr 12. Wyd. IMG PAN, Kraków.
 
17.
Sun J., Simons 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.
 
18.
Uliasz-Bocheńczyk A. (red), Mokrzycki E., Piotrowski Z., Pomykała R., 2007 – Składowanie CO2 z zawiesinami popiołowo-wodnymi pod ziemią. Wyd. IGSMiE PAN, Kraków.
 
19.
Uliasz-Bocheńczyk A., 2009 – Mineralna sekwestracja CO2 w wybranych odpadach. Wyd. IGSMiE PAN, Kraków.
 
20.
Uliasz-Bocheńczyk A., 2010 –Mineral sequestration of CO2 in suspensions containing mixtures of fly ashes and desulphurization waste. Gospodarka Surowcami Mineralnymi t. 26, z. 4, p. 109–118.
 
21.
Uliasz-Bocheńczyk A., 2011 – Mineralna sekwestracja CO2 przy zastosowaniu zawiesin wodnych wybranych popiołów lotnych ze spalania węgla brunatnego. Gospodarka Surowcami Mineralnymi t. 27, z. 1, s. 145–154.
 
22.
Uliasz-Bocheńczyk A., Mazurkiewicz M., Mokrzycki E., Piotrowski Z., 2004 – Utylizacja dwutlenku węgla poprzez mineralną karbonatyzację. Polityka Energetyczna z. 7, z. spec., s. 541–554.
 
23.
Uliasz-Bocheńczyk A., Mokrzycki 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.
 
24.
Uliasz-Bocheńczyk A., Mokrzycki E., Mazurkiewicz M., Piotrowski 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.
 
25.
Uliasz-Misiak B., 2011 – Wpływ geologicznego składowania CO2 na środowisko. Gospodarka Surowcami Mineralnymi, t. 27, z. 1, s. 129–143.
 
eISSN:2299-2324
ISSN:0860-0953