مقاله بررسی چرخه سوخت های فسیلی و پیامدهای زیست محیطی

مراحل فرایند موافق و مخالفت جهان سیکل های سوخت فسیلی :

زغال :

تحلیل سیکل سوخت زغال، مراحل فرایند استخراج زغال سنگ و حمل و نقل آن، استخراج آهک و حمل آن، ساخت و عملیات و پیاده کردن (جدا کردن)، اجزای نیروگاه و همچنین تخلیه مواد باطله را در نظر می گیرد. تمام زغال سنگ در آلمان از معادن زیرزمینی استخراج می گردد. زغال سنگ برای نیروگاه Lauffer از Rahrgebeit به دست می آید و دو سوم زغال توسط کشتی و یک سوم توسط راه آهن حمل می گردد و از رودخانه های Neckar، Rhein، Ruhr برای حمل و نقل زغال سنگ استفاده می شود.

لیگنیت :

به دلیل کم کالری بودن لیگنیت (ارزش گرمایی کم)، تولید برق از لیگنیت هنگامی معنی پیدا می کند که نیروگاه نزدیک به ناحیه استخراج قرار گیرد تا از راه های حمل و نقل طولانی پرهیز گردد. چندین ناحیه معدن کاری لیگنیت در آلمان وجود دارد که همگی آنها معادن روباز می باشند. نیروگاه مرجع (اصلی) در ناحیه معدن کاری لیگنیت Rhenish واقع است. در درازمدت استخراج در Rheinland محدود به سه معدن باز می گردد. Inden و Garzweiler، Hambach معادن II، I، Garzweiler به صورت معادن مرجع انتخاب می شوند. زهکشی ثابت برای حفظ خشکی معدن و تخلیه آب ضروری است. به همین منظور زهکشی انجام می گیرد. پایین آوردن سطح آب امری بسیار موثر است. لیگنیت توسط تسمه نقاله های متحرک توسط برق از معدن به نیروگاه حمل می شود. سنگ آهک توسط کامیون از معدن سنگ به نیروگاه حمل می شود. باطله جامد به صورت خاکستر و سنگ گچ از نیروگاه در معادن روباز تخلیه می شوند.

نفت :

برای برآورد انتشارات، یک شرکت عرضه کننده نفت آلمانی استخدام شده است. اکثر نفت به کار رفته در آلمان از کشورهای عضو OPEC می آید، سایر کشورهای عرضه کننده مهم عبارت اند از نروژ و انگلستان و اروپای شرقی. فقط بخشی از نفت به کار رفته در آلمان، نفت از OPEC می باشد اما صدور و نیمی از نفت خام تولید شده جهان توسط دریا حمل می شود. این نفت خام از طریق خط لوله از انبار خلیجی در ویلهلم شاون به پالایشگاه اصلی واقع در Wesseling در نزدیکی KÖLN حمل می شود.

نفت خام از اروپای شرقی، از دریای شمال و از آلمان مستقیماً به پالایشگاه حمل می شود. توصیف پالایشگاه مرجع بر اساس اطلاعات یک پالایشگاه استاندارد آلمان پیش فرض می باشد. نفت پالایش شده توسط کرجی (قایق) به نیروگاه حمل می شود.

گاز طبیعی :

تحلیل و آنالیز انتشارات حاصل از فرایند در جریان مخالف بر پایه یک ترکیب گاز استاندارد مطابق با تولید گاز در سال 1991 است. در 1991 حدود 26.5٪ از گاز طبیعی به کار رفته در آلمان در خاک آن استخراج گردید. بقیه از هلند و نروژ، GUS و دانمارک وارد شده است.

گاز طبیعی استخراج شده حاوی بخار آب و گوگرد به صورت H₂S یا به شکل آلی است. حدود 50 تا 60٪ از ذخایر گاز آلمان گاز اسیدی (حاوی H₂S) و بقیه آن گاز سبک Lean است.

گاز از هلند و نروژ 100٪ گاز سبک است در حالی که تقسیم بندی (سهم) گاز اسیدی از GUS برابر با 80/20٪ می باشد. گاز طبیعی توسط خطوط لوله حمل می شود و فرض می شود که نیروگاه مستقیماً به شبکه توزیع منطقه ای وصل باشد. فشار در خطوط لوله افت می کند که به دلیل اصطکاک داخلی و اصطکاک در دیواره های خط لوله است. بنابراین ایستگاه های کمپرسور در فواصل 100 تا 200 کیلومتر لازم می باشند. بعلاوه، تاسیسات فنی از نوع دستگاه های کنترل، اندازه گیری و مخلوط کردن می باشد.

انتشارات از مراحل فرایند مخالف و موافق جریان :

برای تضمین کمی انتشارات از مراحل فرایند موافق و مخالف جریان، عوامل انتشار ژنتیک استفاده می شوند. به دلیل استفاده از برق و گرما در مراحل فرایند موافق و مخالف جریان، آلاینده های هوا و گازهای گلخانه ای منتشر می شوند. بعلاوه، در بعضی فرایندها، آلاینده ها به طور مستقیم منتشر می شوند. معدن کاری زغال سنگ منجر به یک انتشار قابل ملاحظه CH₄ می گردد. منابع اخیر m³/t 21 را به صورت عامل (ضریب) انتشار ذکر می نمایند. معدن کاری لیگنیت باعث آزاد شدن CH₄ نیز می شود، اما کمتر از تولید آن در زغال سنگ می باشد. در طی استخراج و حمل توسط خطوط لوله نفت و گاز، مقادیر قابل توجهی از CH₄ منتشر می شوند. به ویژه برای خطوط لوله در GUS ضرایب انتشار CH₄ بالاتر در مقالات ذکر می شوند.

در اثر بارگیری و تخلیه، kg 0.8 غبار در هر تن زغال سنگ یا لیگنیت منتشر می شود.

جدول 6.2 انتشارات سیستم های انرژی مرجع آلمان را خلاصه می نماید. با بعضی استثنائات، بالاترین درصد انتشارات ناشی از تولید مرحله فرایند است. این استثنائات عبارت اند از:

انتشار ذرات توسط بارگیری و تخلیه زغال سنگ و لیگنیت. این انتشارات فقط تاثیر موضعی کمی دارند و در ارزیابی ضربه مورد نظر نمی باشند. انتشارات CH₄ زیاد در فرایندهای مخالف جریان از تمام سیستم های انرژی مرجع.

انتخاب اولویت های آسیب زا

زیان بارترین اثرات زیست محیطی از انتشار گازهای آلاینده در مرحله تولید برق ناشی می شود. این آلودگی ها سلامت انسان ها، مواد، محصولات کشاورزی، اکوسیستم ها و افزایش دمای جهانی را تحت تاثیر قرار می دهند. همچنین سلامت شغلی در معدن کاری زیرزمینی زغال سنگ اهمیت زیادی دارد. تخلیه پسماند معدن می تواند بر منابع آب زیرزمینی تاثیر جدی بگذارد.

تعیین کمّی آسیب ها و مخاطره ها

تاثیر بر بهداشت عمومی:

افزایش آلودگی هوا در تمام مراحل چرخه سوخت فسیلی، مردم را در معرض انواع آسیب ها – حاد و مزمن – قرار می دهد. گازهایی همچون NO₂ و SO₂ موجب تولید ازن و آئروسول های اسیدی می شوند. با وجود عدم قطعیت بالا، این آئروسول ها به عنوان عامل اصلی مشکلات تنفسی و قلبی شناسایی شده اند. به ویژه انتشار از سوخت نفت و گاز از میزان پیش بینی شده بیشتر گزارش شده است. ضریب انتشار گازهایی مانند CH₄ و NO₂ به صورت CO₂ معادل g/kWh در هر چرخه انرژی مرجع محاسبه می شود.

تاثیر بر بهداشت شغلی:

از طریق آمار تصادفات و بیماری های شغلی، میزان خطر «خالص» فعالیت های صنعتی سوختی ارزیابی شده است. این خطرات معمولاً مشابه سایر فعالیت های صنعتی هستند.

تاثیر بر کشاورزی:

محصولات زراعی ممکن است به طور مستقیم یا غیرمستقیم از آلاینده های هوایی آسیب ببینند. آلاینده هایی مانند NO₂ و SO₂ – ناشی از سوخت های فسیلی – موجب ایجاد ازن و باران اسیدی (NO₃⁻، SO₄²⁻) می شوند. این عوامل باعث کاهش یا آسیب زدگی محصولات کشاورزی می گردند. در بررسی ها، تمرکز بر تاثیرات نیروگاه ها و پارامترهایی آسیبی چون SO₂ و O₃ بوده است.

سازگاری به وسیله ازن:

از آنجا که مدل های محلی تجزیه و تحلیل ازن به طور کامل در دسترس نیست، برای برآورد افت محصول از یک روش ساده استفاده شده است.

تاثیر بر جنگل ها و اکوسیستم های طبیعی:

انتشار NOₓ و SO₂ می تواند مستقیماً یا غیرمستقیم جنگل ها و سایر اکوسیستم ها را آسیب پذیر کند. با نبود مدل دقیق، برای بررسی از مفهوم «بار بحرانی» استفاده شده است: مناطقی که میزان نیتروژن یا اسید از حد تحمل فراتر رفته اند، با عنوان P/WEA («پتانسیل آسیب گذاری بالقوه») مشخص می شوند. البته این معیار، آسیب های احتمالی را به طور دقیق نشان نمی دهد.

ارزیابی اقتصادی:

برای قضاوت اقتصادی و زیست محیطی، قیمت آسیب زدگی به محیط و جامعه باید محاسبه شود. مطابق این تحلیل، نیروگاه های نفتی بیشترین آسیب بالقوه را دارند، پس از آن زغال سنگ، لیگنیت و گاز.

تاثیر بر مادیات:

آلاینده هایی مانند SO₂ و بارش اسیدی نگهداری ساختمان ها، مصالح، رنگ و سطوح فلزی را به طور قابل توجهی تحت تاثیر قرار می دهند؛ این مشکلات در شش شهر بزرگ اروپا بررسی شده اند.

گرمایش جهانی:

سوخت های فسیلی گازهای گلخانه ای منتشر می کنند که به افزایش دمای زمین دامن می زنند. اگرچه دانش درباره سیستم اقلیمی افزایش یافته، اما ابهامات زیادی همچنان وجود دارد. در پروژه EXtevne، ضریب آسیب CO₂ برای ارزیابی استفاده شده است.

تاثیر نشت در اسکله ها:

نشت هیدروکربن ها در اسکله های تخلیه نفت با نرخ بالای تخلف همراه است. با بررسی تصادفات مشابه (مانند Exxon Valdez و Amoco Cadiz)، هزینه زیست محیطی بر حسب M€CU/KWh محاسبه شده است.

آسیب آب زی و تخلیه پساب معدن:

معدن کاری می تواند با انتشار مواد زائد شیمیایی، pH آب های سطحی را تغییر داده و عناصر سنگین را به جریان آب وارد کند. این آسیب ها ممکن است ده ها سال ادامه داشته باشد. در منطقه Ruhr، مقادیر بالایی ترسیب سولفات و کلرید ثبت شده است. حتی آب چاه از استاندارد آن فراتر رفته است و باید تصفیه شود.

فرونشست معدن زیرزمینی:

معدن کاری می تواند باعث نشست زمین شود که به ساختمان ها و شبکه های آب زیرزمینی آسیب می زند. طبق قانون آلمان، شرکت های استخراج مسئول جبران خسارات هستند. به عنوان مثال، معدن Garzweiler II طی چهارسال ۷۶۰۰ نفر نیرو به کار گرفته تا مسئولیت زیست محیطی حفاظت از منابع آب را تضمین کنند. با این حال، تحلیل ها نشان می دهد که فقدان شفافیت، حضور ذی نفعان و حفاظت از میراث فرهنگی و ساختار اجتماعی هنوز مسائلی حل نشده هستند.

فهرست مطالب