Экологические аспекты угольного метана

Благоприятную перспективу для угольной промышленности создают:

· Усиление негативного отношения к атомной энергетике,

· снижение темпов роста добычи нефти

· быстрый рост потребления теплоэнергоносителей

Так, по прогнозу Массачусетского технологического института США, роль

угля в обеспечении теплоэнергопотребления увеличится с 20 – 25% в 1980 – 99 г.г. до 40 – 56% в 2050 г. [5].

По прогнозу угольной промышленности Германии роль угля в качестве теплоэнергоносителя в будущем будет непрерывно расти, несмотря на существенное ухудшение природных условий подземной угледобычи за счет выделения метана [6].

Основная эмиссия метана приходится на три ведущие угледобывающие страны: Китай, США и Россию.

По данным Международной топливно – энергетической ассоциации (МТЭА) метан занимает второе место после СО₂ по степени опасности для окружающей среды. Уже сейчас для стабилизации содержания «парниковых газов» необходимо сократить выделение СН₄ в атмосферу примерно на 15%.

По результатам анализа газов, содержащихся во льду Антарктиды, американские ученые установили, что в течение тысячелетий концентрация метана в атмосфере Земли оставалась практически постоянной и составляла 0,65 – 0,7 млн.^-1. С наступлением индустриального периода она стала возрастать и за 200 лет к настоящему времени достигла 1,72 млн. ^–1. То есть ежегодный прирост превышает 1%. Среднегодовой прирост углекислого газа – 0,4 – 0,5%, окислов азота – 0,2%, фторхлоруглеводородов – 4 – 5%.

Следует учитывать, что метан, поступающий в атмосферу, в 22 раза более эффективен с точки зрения влияния на потепление поверхности Земли, чем соответствующее количество СО₂ [7].

Метан имеет относительно более короткий период существования в атмосфере, составляющий около 11 лет, тогда как соответствующий период для СО₂ составляет примерно 120 лет, а закиси азота – 130 лет.

Относительно короткая продолжительность существования метана в атмосфере делает его привлекательным парниковым газом с точки зрения эффективности регулирования потепления Земли. Уменьшение поступления метана в атмосферу на 10 – 20% от существующего уровня способно уменьшить потепление Земли на 1°С за столетие, а это составит 25% от ожидаемого уровня потепления.

Таким образом, снижение поступления метана в атмосферу становится важной составляющей при решении глобальной проблемы потепления климата Земли.

¨ Величина естественной эмиссии метана (от болот, термитов и пр.) оценивается в 175 млн.тонн в год.

¨ Антропогенное выделение достигает 385 млн.тонн в год. Распределение по источникам представлено в табл.

В результате различных химических реакций (в основном с гидроксильными радикалами) в атмосфере поглощается 530 млн.тонн в год, что дает ежегодный прирост порядка 30 млн.тонн.

Наиболее перспективными с точки зрения сокращения эмиссии метана в атмосферу являются компактно расположенные, концентрированные источники, то есть нефтегазовые и угольные системы.

Угольный метан по источникам эмиссии распределяется следующим образом:

· подземная добыча угля – 20–28 млн.т СН₄ в год (70 – 85%);

· открытые горные работы и транспорт угля – 3 – 8 млн.т (10 – 20%);

· сжигание угля – 1 – 4 млн.т (5 – 10%).

По данным Западно –Сибирского международного центра экологических и медико-биологических исследований за последние 30 лет демографическая ситуация по Кузбассу и Воркуте характеризуется ростом смертности в 1,8 раза, сокращением рождаемости в 2 раз, уменьшением естественного прироста населения в 12,7 раза, устойчивой тенденцией роста заболеваний по сравнению с другими регионами страны: нервной системы и органов чувств на 36 – 37%, органов дыхания на 4,5 – 6,5%,кожи и подкожной клетчатки на 33 – 37%, психических расстройств на 1,5 – 4%, онкологических заболеваний в 3,5 раза. Далеко не последнюю роль играет в этом выделяющийся метан. За последние 40 лет выделение метана из шахт Кузбасса увеличилось в 4 раза, а Воркуты – в 8 раз.

Утилизация шахтного метана затрудняется отсутствием надежных способов поддержания стабильных дебитов и концентраций газа в извлекаемой дегазацией газовоздушной смеси. Поэтому повышение эффективности дегазации с одновременным увеличением масштабов ее применения является актуальной задачей, решение которой позволит превратить газовые угольные шахты в предприятия по совместной добыче угля и газа. Это не только повысит устойчивость их работы (за счет расширения ассортимента выпускаемой продукции), но и обеспечит дополнительно экономический и экологический эффект.

При утилизации 50% метана, извлекаемого дегазацией при существующих масштабах ее применения в России, общая его эмиссия снизится на 10 %, или на 1,6 % в мировом балансе. Кроме того, при этом за счет повышения коэффициента дегазации уменьшится и выброс метана из вентиляционных систем примерно на 20-30 %. Использование газа из дегазационных систем в топливных и энергетических установках вместо угля и нефтепродуктов также обеспечит снижение выбросов метана в атмосферу. В целом можно ориентироваться на снижение общей эмиссии метана на 5-6 % (в мировом масштабе).

В последние годы в мире резко возросло внимание к проблемам метана вообще, особенно к его эмиссии в атмосферу.