fot: Kajetan Berezowski
fot: Kajetan Berezowski
Popioły, powstające w procesach spalania węgla w energetyce, mogą być przetwarzane w zeolity - tzw. sita molekularne - o wysokiej skuteczności wychwytywania CO2 - wskazują naukowcy, którzy przez ponad trzy lata sprawdzali taką możliwość w ramach międzynarodowego projektu badawczego.
Współfinansowane z europejskiego Funduszu Badawczego Węgla i Stali przedsięwzięcie pod nazwą Coalbypro skupiło instytucje badawcze i przedsiębiorstwa z Polski, Czech, Grecji i Niemiec. Ze strony polskiej w trwającym od 2017 r. projekcie uczestniczył Główny Instytut Górnictwa (GIG) w Katowicach.
Badacze sprawdzali możliwości ograniczenia emisji CO2 przy wykorzystaniu produktów odpadowych z procesu energetycznego spalania węgla, czyli popiołów lotnych - to uboczne produkty spalania, które obecnie najczęściej są składowane lub wykorzystywane, np. w budownictwie, drogownictwie czy górnictwie, jako materiał podsadzkowy. Alternatywnym sposobem zagospodarowania popiołów jest uczynienie z nich materiałów sorpcyjnych w postaci zeolitów.
Zeolity, nazywane również sitami molekularnymi, dzięki swoim właściwościom mogą być wykorzystywane do usuwania różnego typu zanieczyszczeń. To naturalne lub syntetyczne glinokrzemiany, charakteryzujące się wysoką zdolnością adsorpcji jonów i gazów - także dwutlenku węgla.
Opracowaliśmy kilka metod syntezy zeolitów na bazie popiołów otrzymanych ze spalania węgla kamiennego i brunatnego, a wyniki badań pozwoliły nam określić, jaki jest potencjał ich gospodarczego wykorzystania. Zsyntetyzowane zeolity wykazywały stosunkowo dobrą wydajność wychwytu CO2 w porównaniu z innymi sorbentami - antracytem, węglem aktywnym oraz naturalnym zeolitem - wyjaśniła w poniedziałek prof. Barbara Białecka, kierująca projektem w GIG.
- Otrzymany sorbent to stosunkowo tani materiał, którego proces syntezy prowadzony jest w stosunkowo niskiej temperaturze - maksymalnie 80 stopni Celsjusza - i cechuje się niskim śladem węglowym - dodała profesor. Naukowcy oceniają, że mineralna sekwestracja może być jednym ze sposobów wychwytywania i wykorzystania CO2.
W ramach projektu potwierdzono też, że zeolity po procesie sorpcji dwutlenku węgla mogą być wykorzystane jako substytut kruszywa naturalnego np. w zaprawach cementowych stosowanych do wypełniania wyrobisk górniczych, jako materiały do usuwania metali ze ścieków czy jako dodatki do podłoży rekultywacyjnych terenów poprzemysłowych i zdegradowanych.
Badania wykazały, że dodatek zeolitu po sorpcji CO2 do zaprawy cementowej w ilości nie większej niż 10 proc. w stosunku do wagi kruszywa naturalnego (piasku) nie powoduje istotnego obniżenia wytrzymałości takiej zaprawy. Jednocześnie stosując zeolit po sorpcji CO2 uzyskano znaczną skuteczność usuwania metali ciężkich - głównie baru i strontu, żelaza, niklu i cynku oraz związków organicznych. Naukowcy udowodnili także, że dodanie takiego zeolitu do podłoża pozytywnie wpływa na rozwój i kondycję zasianych tam gatunków traw.
Innowacyjność międzynarodowego projektu, w którym uczestniczył GIG, polegała przede wszystkim na udowodnieniu, że jedną z dróg do redukcji emisji szkodzącego klimatowi dwutlenku węgla jest wykorzystanie ubocznych produktów spalania węgla, które mogą być sorbentami tego gazu.
