Rozwiązanie pozwala na ograniczenie emisji metanu i wykorzystanie go do poprawienia mikroklimatu w wyrobiskach

Instalacja w Kopalni Doświadczalnej Barbara GIG w Mikołowie

W ub.r. z górotworu objętego wpływami eksploatacji wydzieliło się 722,1 mln m sześc. metanu. Oznacza to, że średnio w ciągu minuty wydzielało się ok. 1370 m sześc. tego gazu. Natomiast na przestrzeni trzech minionych lat zanotowano dziesięć zdarzeń związanych z zapaleniem metanu, z których jedno zainicjowało jego wybuchem. W wyniku tych zdarzeń doszło do 16 wypadków śmiertelnych, 7 ciężkich i 33 powodujących czasową niezdolność do pracy. Liczby te są bardzo dobitną odpowiedzią na pytanie, jak groźny może być metan na dole kopalni. Dzięki postępowi technologicznemu potrafimy go wykrywać i skutecznie odprowadzać. To jednak rodzi kolejne pytanie, tym razem o emisję metanu do atmosfery.

Metan jest niezwykle silnym gazem cieplarnianym. Aktualnie prawie 75 proc. polskiego metanu kopalnianego jest wypuszczane do atmosfery. Według raportu IEA, z kolei co najmniej 59 proc. emisji metanu z polskich kopalń węgla można uniknąć poprzez zwiększenie zagospodarowania jego emisji z szybów wentylacyjnych, w tym oksydację (utlenianie) niskostężonego metanu. Rozporządzenie metanowe zakłada m.in. wprowadzenie od 2027 r. limitu dotyczącego emisji metanu w kopalniach na poziomie 5 t na każde 1000 ton wydobytego węgla. Operatorzy kopalń będą musieli składać właściwym organom raporty zawierające roczne dane dotyczące emisji metanu u źródła (w ciągu 12 miesięcy) zarówno w odniesieniu do czynnych, jak i zlikwidowanych zakładów górniczych. Opłaty za emisję będą wracać do spółek węglowych jako środki na inwestycje w obniżenie emisyjności. Zapyta więc ktoś: w jaki zatem sposób ograniczać emisję metanu? Odpowiedź brzmi: na przykład wprowadzając projekt Vampire - instalację, która przekształca metan w przydatny kopalniom chłód.

O co tutaj chodzi?

Otóż technologia Vampire została stworzona przez Centrum Promocji i Transferu Technologii dzięki funduszom z Narodowego Centrum Badań i Rozwoju (NCBR). Działa ona w oparciu o modułowy reaktor katalityczny przekształcający metan z powietrza wentylacyjnego kopalni w energię, wykorzystywaną do klimatyzowania regionów, w których prowadzone jest wydobycie. Reaktor jest dziełem naukowców z Wydziału Chemii Uniwersytetu Jagiellońskiego, którzy pracowali pod kierunkiem prof. Joanny Profic-Paczkowskiej i dr. inż. Romana Jędrzejczaka. Drugim z niezbędnych elementów jest absorber zbudowany przez firmę DPMTech, który przekształca gorące powietrze z reaktora w tzw. wodę lodową zasilającą urządzenia klimatyzacyjne. Kluczową cechą rozwiązania jest – co istotne - całkowicie modułowa konstrukcja instalacji, która może zmieścić się w podziemnych wyrobiskach i jest łatwa w transporcie. Reaktor katalityczny, pozwalający na bezpieczne spalanie metanu w niskiej temperaturze, też jest modułowy. Można go zatem dowolnie poskładać i dostosować jego parametry do osiągnięcia zakładanej wydajności w przetwarzaniu powietrza wentylacyjnego. Kolejnym elementem instalacji jest absorber skonstruowany przez firmę DPMTech, który przekształca gorące powietrze wychodzące z reaktora w tzw. wodę lodową zasilającą urządzenia klimatyzacji wyrobiska. Nie ma wątpliwości, że wynalazek jest swoistym przełomem w tego rodzaju rozwiązaniach.

- Technologia Vampire ma bardzo duży potencjał. Metan wentylacyjny możemy bowiem pozyskiwać z rejonów wydobywczych. Przy czym, nie tylko utylizujemy metan, stanowiący zagrożenie środowiskowe, ale również produkujemy energię chłodu poprzez zamianę energii ciepła pochodzącego z katalizy metanu. Chłód wykorzystywany jest do chłodzenia rejonów wydobywczych, ze względu na zagrożenie klimatyczne – opisuje Robert Hildebrandt, zastępca dyrektora KD Barbara.

Testy w KD Barbara

Testy wykazały, że pozwala ona na ograniczenie emisji metanu i wykorzystanie go do poprawienia mikroklimatu w wyrobiskach. A zatem możliwe jest nie tylko ograniczenie emisji metanu, ale także efektywne wykorzystanie go do poprawy mikroklimatu w wyrobiskach i makroklimatu zagrożonego przez nieobliczalne w skutkach ocieplenie.

- Warunki panujące w KD Barbara pozwalają na symulowanie warunków prawdziwej kopalni metanowej, więc mogliśmy namacalnie przekonać się, czy instalacja pracuje poprawnie i w sposób bezpieczny, bo to jest równie istotne – potwierdza Robert Hildebrandt.

Naukowcy z Uniwersytetu Jagiellońskiego nie mają wątpliwości, że w obliczu regulacji unijnych dotyczących emisji metanu, wdrożenie technologii Vampire stanowić ma krok milowy w dążeniu do bardziej ekologicznego górnictwa. Rozwiązanie bowiem nie tylko skutecznie przetwarza niebezpieczny gaz w cenną energię chroniąc środowisko, ale także przyczynia się do poprawy warunków pracy i bezpieczeństwa załóg górniczych.

- Technologia wpisuje się w potrzeby przedsiębiorców górniczych. Jeśli uda się wspólnie z Centrum Transferu i Promocji Technologii wdrożyć ją do zastosowania przemysłowego, to istnieje szansa na to, aby zmniejszyć kilkukrotnie emisję metanu do środowiska, a tym samym pokazać unijnym decydentom, że Polska nie pozostaje obojętna na kwestie środowiskowe – dodaje Robert Hildebrandt.

Projekt zdobył prestiżową nagrodę w konkursie „Górniczy Sukces Roku” w kategorii Ekologia dla Centrum Transferu i Promocji Technologii, co stanowi potwierdzenie jego znaczenia dla ochrony środowiska i rozwoju zrównoważonych technologii w górnictwie. Konkurs organizowany przez Górniczą Izbę Przemysłowo-Handlową, wyróżnia najciekawsze innowacje i najlepsze praktyki w sektorze górniczym.