EN
W Polsce rocznie powstaje około 15 milionów ton Ubocznych produktów spalania (UPS) UPS, które są wynikiem spalania węgla kamiennego, brunatnego i biomasy.
UPS obejmują m.in. popiół lotny, żużel, gips i inne materiały powstające w procesie spalania. Pierwotną praktyką było ich składowanie, Według różnych szacunków, na składowiskach w Polsce może zalegać nawet 100-150 milionów ton UPS, w tym popiołów, żużli i innych odpadów energetycznych. Ta ilość jest wynikiem dziesięcioleci działalności elektrowni węglowych. W ostatnich latach UPS były coraz częściej wykorzystywane w budownictwie, drogownictwie i innych sektorach, co zmniejszało ich ilość na składowiskach. Jednak tempo ich wykorzystania zależy od popytu na te materiały oraz od dostępności technologii ich przetwarzania. W Polsce rocznie wykorzystuje się około 60-70% wytwarzanych UPS, co oznacza, że pozostała część trafia na składowiska. Pierwsze zastosowanie UPS w Polsce datuje się na lata 60. i 70. XX wieku, kiedy to wprowadzono normy umożliwiające ich wykorzystanie w różnych sektorach gospodarki. W obliczu globalnej transformacji energetycznej, wycofywanie się energetyki węglowej wydaje się nieuniknione. Polityka klimatyczna, rosnące wymagania dotyczące redukcji emisji CO₂ oraz dążenie do osiągnięcia neutralności klimatycznej przyczyniają się do zamykania elektrowni węglowych. Dotychczasowe źródło energii nie tylko zasilało systemy energetyczne, ale również generowało uboczne produkty spalania, w tym popiół, który stał się cennym surowcem wykorzystywanym w licznych gałęziach przemysłu.
Czym są UPS
Popiół lotny to drobnoziarnisty materiał powstający w wyniku spalania węgla kamiennego lub brunatnego. Składa się głównie z krzemionki, tlenków glinu, żelaza i wapnia. Popiół lotny jest powszechnie stosowany jako dodatek do betonu, poprawiający jego właściwości, takie jak urabialność, szczelność, odporność na agresję chemiczną oraz wytrzymałość w długim okresie. Zgodnie z normą PN-EN 206, popiół lotny traktowany jest jako dodatek mineralny typu II. Popiół lotny może być wykorzystywany jako składnik cementu, obniżając koszty produkcji i poprawiając właściwości wytrzymałościowe. Jest on również stosowany do rekultywacji terenów zdegradowanych, np. hałd czy wyrobisk. Inne zastosowania to między innymi : produkcja materiałów izolacyjnych, ceramiki czy składnik nawozów.
Żużel to materiał powstający w wyniku spalania węgla, charakteryzujący się większą ziarnistością niż popiół lotny. Składa się głównie z krzemianów, tlenków metali i innych związków mineralnych. Żużel jest wykorzystywany do produkcji kruszyw, które są stosowane w budowie dróg, nasypów kolejowych i innych konstrukcji infrastrukturalnych. Żużel może być stosowany jako składnik betonu, zapraw cementowych oraz materiałów budowlanych.: Podobnie jak popiół lotny, żużel jest wykorzystywany do rekultywacji terenów zdegradowanych.
Gips powstaje w procesie odsiarczania spalin w elektrowniach węglowych. Jest to siarczan wapnia (CaSO₄), który ma podobne właściwości do gipsu naturalnego. Gips syntetyczny jest powszechnie stosowany do produkcji płyt gipsowo-kartonowych, tynków oraz innych materiałów budowlanych.
Nawozy siarkowo-wapniowe powstają z UPS, głównie z siarczanu wapnia (CaSO₄). Zawierają łatwo przyswajalne składniki pokarmowe, takie jak wapń (Ca²⁺) i siarka (SO₄²⁻). Nawozy siarkowo-wapniowe są stosowane w rolnictwie jako źródło wapnia i siarki, które są niezbędne dla wzrostu roślin. Poprawiają strukturę gleby i zwiększają jej żyzność.
UPS zostały objęte rejestracją w systemie REACH (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals), co oznacza, że przeszły kompleksowe badania toksykologiczne, ekotoksykologiczne i mutagenne zgodnie z wymogami Europejskiej Agencji Chemikaliów (ECHA). Wyniki badań potwierdziły, że UPS są bezpieczne dla ludzi i zwierząt, co otwiera drogę do ich szerokiego wykorzystania w różnych dziedzinach, w tym w budownictwie i drogownictwie. Wykorzystanie UPS przyczynia się do zmniejszenia ilości odpadów składowanych na hałdach, co jest zgodne z ideą gospodarki o obiegu zamkniętym (Circular Economy).Produkty na bazie UPS są proekologiczne i sprzyjają zrównoważonemu rozwojowi, co jest istotne w kontekście transformacji energetycznej i dążenia do redukcji emisji CO₂.Wykorzystanie UPS w budownictwie drogowym i innych sektorach pozwala na oszczędności finansowe. Przykładowo, zastosowanie kruszywa żużlowego zamiast tradycyjnego kruszywa naturalnego może przynieść znaczące oszczędności zarówno w kosztach materiałowych, jak i transportowych.
Wraz z redukcją energetyki węglowej, ilość dostępnych UPS będzie stopniowo maleć, co może prowadzić do następujących problemów: Brak alternatywnych źródeł materiałów budowlanych. UPS są szeroko wykorzystywane jako składniki betonu, zapraw cementowych, kruszyw drogowych czy materiałów do stabilizacji gruntów. Wraz z likwidacją elektrowni węglowych, dostępność tych materiałów może się znacząco zmniejszyć. Tradycyjne materiały budowlane, takie jak kruszywo naturalne, mogą nie być w stanie w pełni zastąpić UPS, co może prowadzić do wzrostu kosztów budowy i ograniczenia dostępności niektórych materiałów. Wzrost kosztów budowy infrastruktury. UPS są często tańsze niż tradycyjne materiały budowlane, a ich wykorzystanie pozwala na oszczędności w projektach infrastrukturalnych. Wraz z ich ograniczoną dostępnością, koszty budowy dróg, mostów, lotnisk i innych obiektów mogą wzrosnąć. Transport alternatywnych materiałów z odległych źródeł może również zwiększyć koszty, szczególnie w przypadku dużych projektów infrastrukturalnych. Problemy z utylizacją odpadów przemysłowych. W przeszłości UPS były wykorzystywane do rekultywacji terenów poprzemysłowych (np. hałd, wyrobisk) oraz do makroniwelacji terenów. Malejąca ilość UPS może utrudnić te procesy, co może prowadzić do konieczności znalezienia nowych metod zagospodarowania terenów zdegradowanych. Alternatywne metody mogą być bardziej kosztowne i mniej efektywne środowiskowo. Wpływ na przemysł cementowy i betonowy. Popiół lotny jest powszechnie stosowany jako dodatek do betonu, poprawiający jego właściwości (np. wytrzymałość, trwałość). Malejąca dostępność popiołu lotnego może wymusić na producentach betonu poszukiwanie alternatywnych dodatków, co może wpłynąć na jakość i koszt produkcji. Gips syntetyczny, powstający jako produkt uboczny odsiarczania spalin, jest wykorzystywany w przemyśle budowlanym do produkcji płyt gipsowo-kartonowych. Jego brak może wymusić powrót do wydobycia gipsu naturalnego, co może mieć negatywny wpływ na środowisko. Wyzwania dla gospodarki o obiegu zamknięty. Wykorzystanie UPS jest zgodne z zasadami gospodarki o obiegu zamkniętym (Circular Economy), ponieważ pozwala na zagospodarowanie odpadów przemysłowych i zmniejszenie ilości składowanych odpadów. Malejąca ilość UPS może utrudnić realizację tych celów. Konieczne będzie opracowanie nowych strategii zagospodarowania odpadów oraz znalezienie alternatywnych źródeł materiałów, które będą zgodne z zasadami zrównoważonego rozwoju. Problemy technologiczne i logistyczne. Wiele istniejących technologii i procesów przemysłowych jest dostosowanych do wykorzystania UPS. Malejąca dostępność tych materiałów może wymagać modernizacji infrastruktury przemysłowej oraz opracowania nowych technologii. Logistyka dostaw alternatywnych materiałów może stać się bardziej skomplikowana, szczególnie w przypadku dużych projektów infrastrukturalnych, które wymagają dużych ilości materiałów budowlanych. Wpływ na środowisko. Wydobycie naturalnych surowców (np. kruszyw, gipsu) jako alternatywy dla UPS może prowadzić do zwiększonej eksploatacji zasobów naturalnych i negatywnego wpływu na środowisko.
Wyzwania związane z wycofaniem węgla
Zamknięcie energetyki węglowej niesie za sobą nie tylko pozytywne aspekty ekologiczne, ale również wyzwania gospodarcze i technologiczne. W szczególności problem wyczerpywania się popiołu jako surowca wtórnego staje się istotny z kilku powodów:
- Utrata taniego i dostępnego surowca: Popiół był dotychczas ekonomicznie atrakcyjnym dodatkiem w wielu procesach produkcyjnych, a jego brak może wpłynąć na koszty produkcji i konkurencyjność niektórych sektorów.
- Zmiana łańcucha dostaw: Przemysł, który przez lata opierał swoje procesy na wykorzystaniu popiołu, będzie musiał poszukiwać alternatywnych materiałów lub opracować nowe technologie produkcji, co wymaga zarówno inwestycji, jak i badań.
- Wpływ na gospodarkę o obiegu zamkniętym: Brak powszechnego produktu ubocznego, który mógł być wykorzystany w procesach recyklingu i produkcji materiałów, stawia wyzwania przed modelem gospodarki o obiegu zamkniętym, gdzie kluczowe jest maksymalne wykorzystanie dostępnych zasobów.
Strategia zarządzania UPS
Na składowiskach w Polsce może zalegać nawet 100-150 milionów ton ubocznych produktów spalania (UPS), w tym popiołów, żużli i innych odpadów energetycznych. Wraz z likwidacją energetyki węglowej, ilość nowych UPS będzie maleć, ale istniejące zasoby na składowiskach będą nadal wymagały zagospodarowania. Tempo ich wykorzystania zależy od popytu na te materiały, dostępności technologii oraz regulacji prawnych. W perspektywie kilkudziesięciu lat składowiska mogą być stopniowo opróżniane, ale część UPS, szczególnie tych o niższej jakości, może pozostać na składowiskach przez długi czas.
- Analizę skutków zamknięcia energetyki węglowej pod kątem niedoboru popiołu i jego wpływu na przemysł budowlany, recykling oraz badania naukowe.
- Wymianę doświadczeń pomiędzy ekspertami z dziedzin energetyki, technologii materiałowych, legislacji i recyklingu, co umożliwi wypracowanie nowych rozwiązań i strategii adaptacyjnych.
- Identyfikację alternatyw i innowacyjnych rozwiązań: Dyskusja ma stymulować poszukiwanie substytutów popiołu, opracowanie technologii recyklingu oraz adaptację procesów produkcyjnych, by zmniejszyć zależność od tego surowca.
- Wskazanie kierunków przyszłych badań i działań legislacyjnych: W wyniku dyskusji możliwe będzie sformułowanie rekomendacji dotyczących wspierania innowacyjnych rozwiązań i regulacji prawnych, które ułatwią przejście na alternatywne źródła surowców.
Znaczenie interdyscyplinarnego podejścia
Ze względu na złożoność problemu, kluczowe jest podejście interdyscyplinarne, łączące wiedzę z zakresu inżynierii, ekonomii, ochrony środowiska oraz prawa. Tylko dzięki współpracy ekspertów z różnych dziedzin możliwe będzie wypracowanie kompleksowych strategii, które pozwolą zminimalizować negatywne skutki wycofywania popiołu z rynku oraz zapewnią ciągłość produkcji w sektorach, które dotychczas polegały na tym surowcu.
Podsumowanie
Likwidacja energetyki węglowej, choć niezbędna dla osiągnięcia celów klimatycznych, może przynieść wyzwania związane z malejącą ilością ubocznych produktów spalania (UPS). Problemy te obejmują brak alternatywnych materiałów budowlanych, wzrost kosztów budowy, trudności w utylizacji odpadów oraz wyzwania dla przemysłu cementowego i betonowego. Aby złagodzić te problemy, konieczne będzie opracowanie nowych technologii, znalezienie alternatywnych źródeł materiałów oraz wdrożenie strategii zgodnych z zasadami gospodarki o obiegu zamkniętym.
Więcej na ten temat będzie można dowiedzieć się podczas NetZero Energy i H2POLAND, które odbędą się w dniach 8-10 kwietnia 2025 roku w Poznaniu. Szczegółowy program wydarzenia dostępny na www.netzeroenergy.pl
