Evaluation of the Possibilities of Sequestration of Carbon Dioxide in Aqueous Suspensions of Selected Fly Ash

Open access

Ocena możliwooeci sekwestracji ditlenku węgla w wodnych zawiesinach wybranych popiołów lotnych

Energetyka zawodowa jest największym emitentem antropogenicznego ditlenku węgla. Podstawowymi paliwami w Polsce są paliwa stałe - węgiel kamienny oraz węgiel brunatny, w procesach spalania których powstają znaczne ilooeci odpadów, głównie popiołów lotnych. Popioły z węgla brunatnego, ze względu na skład chemiczny i fazowy, a tym samym właoeciwooeci, mają dotychczas ograniczone zastosowanie gospodarcze. Jedną z możliwooeci ich wykorzystania jest mineralna sekwestracja ditlenku węgla, ze względu na relatywnie dużą zawartość aktywnych CaO i MgO, które mogą reagować z ditlenkiem węgla w zawiesinach wodnych. W artykule przedstawiono teoretyczną pojemność związania oraz wyniki badań pochłaniania CO2 przez zawiesiny popiołowo-wodne sporz ądzone z popiołów lotnych ze spalania węgla brunatnego z El. Pątnów i El. Turów. Obliczona dla badanych popiołów maksymalna teoretyczna pojemność związania ditlenku węgla wyniosła odpowiednio: 14% dla popio łów z El. Pątnów oraz 14,4% dla popiołów z El. Turów. Badania wykazały, że najwięcej CO2 - 8,15 g/100 g popiołu - zostało pochłonięte przez zawiesiny sporządzone z popiołu fluidalnego z El. Turów o stosunku masowym popiołu do wody wynoszącym 0,8:1. W przypadku popiołu z El. Pątnów pochłanianie było mniejsze i wyniosło maksymalnie 8,7 g CO2/100 g popiołu. Największy przyrost pochłaniania CO2 obserwowano w pierwszych 30 minutach prowadzenia procesu karbonatyzacji w zawiesinach popiołu lotnego z El. Pątnów i pierwszych 15 minutach w zawiesinach popiołu lotnego z El. Turów. Po tym czasie pochłanianie wzrastało już powoli. Stwierdzono wzrost temperatury w komorach instalacji, potwierdzający zachodzenie procesu karbonatyzacji oraz jej endotermiczny charakter. Najwyższą temperaturę - 44,8°C zarejestrowano w zawiesinie popiołów z El. Turów o stosunku popiołu do wody - 0,8:1, w której stwierdzono również największe pochłanianie CO2. Przedstawione wyniki badań potwierdzają przydatność tych popiołów do sekwestracji ditlenku węgla.

Baciocchi R., Costa G., Marini C., Polettini A., Pomi R., Postomino P., Rocca S., 2008 Accelerated carbonation of RDF incineration bottom ash: CO2 storage potential and environmental behaviour. Proceedings of 2nd International Conference on Accelerated Carbonation for Environmental and Materials Engineering, 1-3 October, Roma, Italy, p. 201-210.

Back M., Kühn M., Stanjek H., Peiffer S., 2008 - Reactivity of alkaline lignite fly ashes towards CO2 in water. Environmental Science & Technology, 42, p. 4520-4526.

Costa G., Baciocchi R., Polettini A., Pomi R., Hills C.D., Carey P.J., 2007 - Current status and perspectives of accelerated carbonation process on municipal waste combustion residues. Environ. Monit. Assess 135, p. 55-75.

Fernández-Bertos M., Li X., Simons S.J.R., Hills C.D., Carey P.J., 2004 - Investigation of accelerated carbonation for the stabilization of MSW incinerator ashes and the sequestration of CO2. Green Chemistry 6(8), p. 428-436.

Huijgen W.J.J., 2007 - Carbon dioxide sequestration by mineral carbonation. feasibility of enhanced natural weathering as a CO2 emission reduction technology. Thesis, Energy Research Centre of the Netherlands. 232 p.

Huijgen W.J.J., Comans R.N.J., 2003 - Carbon dioxide sequestration by mineral carboantion. ECN. ECN-C-03-016. www.ecn.nl

Huijgen W.J.J., Comans R.N.J., 2005 - Mineral CO2 sequestration by carbonation of industrial residues. ECN. ECN-C-05-074. www.ecn.nl

IPCC Special Report on Carbon Dioxide Capture and Storage, part 7. Mineral Carbonation and Industrial uses of Carbon Dioxide. Coordinating Lead Author: Marco Mazzotti, 2005.

Kurdowski W., 2010 - Chemia cementu i betonu. Wyd. Polski Cement/Wyd. Naukowe PWN, Kraków//Warszawa 2010.

Uliasz-Bocheńczyk A., Mokrzycki E., 2006 - Fly ashes from polish power plants and combined heat and power plants and conditions of their application for carbon dioxide utilization. Chemical Engineering Research and Design, vol. 84, p. 837-842.

Uliasz-Bocheńczyk A. (red), Mokrzycki E., Piotrowski Z., Pomykała R., 2007 - Składowanie CO2 z zawiesinami popiołowo-wodnymi pod ziemią. Wyd. IGSMiE PAN, Kraków.

Uliasz-Bocheńczyk A., 2009 - Mineralna sekwestracja CO2 w wybranych odpadach. Studia Rozprawy Monografie nr 153, Wyd. IGSMiE PAN, Kraków.

Uliasz-Bocheńczyk A., Cempa M., 2010 - A thermodynamic model of CO2 sequestration in aqueous solutions of selected waste. Gospodarka Surowcami Mineralnymi t. 26, z. 4, p. 119-132.

Uliasz-Bocheńczyk A., 2011 - Mineralna sekwestracja CO2 przy zastosowaniu zawiesin wodnych wybranych popiołów lotnych ze spalania węgla brunatnego. Gospodarka Surowcami Mineralnymi t. 27, z. 1, s. 145-154.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

Mineral Resources Management; The Journal of Polish Academy of Sciences

Journal Information


IMPACT FACTOR 2016: 0.481
5-year IMPACT FACTOR: 0.568

CiteScore 2016: 0.76

SCImago Journal Rank (SJR) 2016: 0.408
Source Normalized Impact per Paper (SNIP) 2016: 1.397

Metrics

All Time Past Year Past 30 Days
Abstract Views 0 0 0
Full Text Views 164 147 6
PDF Downloads 69 61 2