Co ma rtęć do emisji gazów cieplarnianych?

Danuta Muszer i Wojciech Józewicz
Eksperci w firmie Arcadis. Danuta Muszer jest specjalistą ds. ochrony powietrza w Arcadis w Polsce. Wojciech Józewicz jest ekspertem Arcadis US w zakresie działań związanych z ograniczaniem emisji rtęci ze źródeł energetycznego spalania węgla. Arcadis jest globalną firmą projektowo-konsultingową, która świadczy usługi w obszarze obiektów budowlanych i środowiska naturalnego. Wśród swoich ekspertów posiada międzynarodową grupę specjalistów z doświadczeniem w realizacji projektów związanych z adaptacją do zmian klimatu, energetyką oraz ochroną powietrza.

Produkcja energii elektrycznej jest jednym z najważniejszych czynników warunkujących rozwój miast oraz kraju jako całości. W Polsce obecnie niemal 80 proc. wytworzonej energii elektrycznej pochodzi ze spalania węgla kamiennego oraz brunatnego⁽¹⁾. Niezwykle istotne są więc działania zmierzające do efektywnej produkcji energii. Niekwestionowanym celem jest tutaj redukcja emisji gazów cieplarnianych, do której Polska zobowiązała się, ratyfikując Ramową Konwencją Narodów Zjednoczonych w sprawie zmian klimatu (UNFCCC). Choć mówi się o tym mniej, z efektywną produkcją wiąże się również ograniczenie emisji innych zanieczyszczeń, negatywnie oddziałujących na zdrowie ludzi.

Spalanie węgla to nie tylko emisje CO₂

Spalanie węgla wiąże się nie tylko z emisją dwutlenku węgla, ale i tlenku azotu (N₂O), który ma znacznie większy potencjał pochłaniania ciepła. Prowadzi także do emisji tzw. prekursorów tworzenia ozonu przygruntowego pod wpływem promieniowania słonecznego, takich jak lotne związki organiczne (LZO), tlenek węgla (CO) oraz tlenki azotu (NO_x). Węgiel posiada w swym składzie szereg zanieczyszczeń, które są uwalniane do powietrza w procesie spalania.

Wśród toksycznych produktów spalania węgla jest między innymi rtęć (Hg). Jak wskazują analizy, emisja właśnie ze spalania węgla stanowi 24 proc. całkowitej antropogenicznej emisji tej substancji (UNEP 2013). Ma to niebagatelne znaczenie, biorąc pod uwagę szkodliwość i oddziaływanie rtęci (patrz ramka).

Ostrzejsze kontrole emisji rtęci w 2021 r.

Redukcja emisji rtęci będzie obowiązkiem państw, które podpisały Konwencję z Minamaty w sprawie rtęci (UNEP 2013)⁽²⁾ i są obecnie w trakcie jej ratyfikacji. W tej grupie znajduje się również Polska. Oprócz tego, od 2021 roku, obowiązywać będą konkluzje BAT (ang. Best Available Technology), które po raz pierwszy wprowadzą wymóg ograniczania oraz kontroli emisji rtęci z instalacji energetycznego spalania paliw. Od strony prawnej, ograniczenie emisji rtęci z procesów spalania paliw, w instalacjach energetycznego spalania dużej mocy, wynika z konieczności wdrożenia zapisów Decyzji Wykonawczej Komisji (UE) 2017/1442 z dnia 31 lipca 2017 r., która właśnie ustanawia konkluzje BAT⁽³⁾ w odniesieniu do dużych obiektów energetycznego spalania. Ramowa Konwencja Narodów Zjednoczonych w sprawie zmian klimatu (UNFCCC) wskazuje potrzebę ograniczenia lub poprawy wydajności spalania węgla, co poza zmniejszeniem emisji gazów cieplarnianych spowoduje także ograniczenie emisji innych zanieczyszczeń, w tym rtęci.

Żadna z wymienionych tu regulacji nie zabrania stosowania węgla w celu uzyskania energii, ani nie ogranicza możliwości jego wykorzystywania. Wskazują one natomiast potrzebę ograniczenia negatywnego oddziaływania procesów spalania węgla na środowisko oraz zdrowie ludzi.

Zgodnie z Konwencją z Minamaty (treść tutaj) jednym ze sposobów ograniczenia emisji rtęci ze spalania węgla jest po prostu ograniczenie jego użycia. Z drugiej strony, Konwencja zaznacza, że możliwe jest osiągnięcie tego samego celu poprzez stosowanie właściwych technik oczyszczania gazów spalinowych oraz mieszania węgla z innymi paliwami. Co prawda, sama Konwencja nie wskazuje bezpośrednio na kwestie poprawy wydajności procesu spalania węgla jako sposobu ograniczenia emisji rtęci, jednak rozwiązanie takie można traktować, jako przykład najlepszej dostępnej techniki (BAT).

Jak ograniczyć emisje rtęci? Rozwiązania są gotowe

Konkluzje BAT dla dużych obiektów spalania wskazują na potrzebę usprawnienia procesu spalania paliw, między innymi poprzez wstępne przygotowanie i dobór paliw, zaawansowany system kontroli procesu spalania oraz właściwą konstrukcję stosowanych urządzeń i ich regularną konserwację. Konkluzje podkreślają również rolę stosowania systemów oczyszczania spalin. W zakresie ograniczania emisji rtęci proponują zastosowanie takich rozwiązań, jak: elektrofiltry, filtry workowe, suche, półsuche lub mokre systemy odsiarczania, systemy selektywnej redukcji katalitycznej (SCR), wykorzystywanych do redukcji wielkości emisji także innych zanieczyszczeń. Metodami dedykowanymi redukcji emisji rtęci jest stosowanie wtrysku sorbentu węglowego do spalin, halogenowych dodatków do paliwa lub paleniska, a także prowadzenie wstępnej obróbki paliw oraz właściwego doboru ich składu.

W takich krajach jak Polska, której sektor energetyczny jest oparty na węglu, wytwarzanie energii na drodze spalania węgla powinno uwzględniać stosowanie właśnie takich najlepszych dostępnych rozwiązań. Umożliwią one zarówno ograniczenie emisji gazów cieplarnianych, jak i przyczynią się do zmniejszenia emisji negatywnie oddziałujących na środowisko oraz zdrowie ludzi substancji, takich jak rtęć. Wdrożenie tego podejścia jest konieczne w związku z ratyfikacją Ramowej Konwencji Narodów Zjednoczonych w sprawie zmian klimatu (więcej w definicji). Warto pamiętać, że równie ważna jak odpowiednia polityka klimatyczna jest współpraca międzynarodowa w sektorze publicznym i prywatnym. Tylko taka wymiana wiedzy, doświadczenia i technologii pozwoli na korzystanie z najlepszych możliwych rozwiązań, które pozwolą na ograniczenie negatywnej działalności człowieka na środowisko.

Danuta Muszer i Wojciech Józewicz

Artykuł powstał we współpracy z Arcadis