Wpływ spalania paliw kopalnych na środowisko

Spalanie paliw kopalnych to jeden z głównych sposobów pozyskiwania energii cieplnej i elektrycznej. Jest to proces, w którym różne surowce (np. węgiel, ropa naftowa, gaz ziemny) są poddawane reakcji fizyczno-chemicznej z udziałem ognia i tlenu z powietrza w celu wytworzenia energii.

Reakcja spalania paliw kopalnych jest egzoenergetyczna. Oznacza to, że substancje zawierające węgiel są utleniane, a w efekcie uwalnia się duża ilość energii (w postaci ciepła i światła) oraz produkty spalania. Jednak spalanie paliw kopalnych nie jest procesem idealnym ponieważ wytwarza także szkodliwe związki chemiczne, takie jak dwutlenek węgla w dużej mierze odpowiedzialny za ocieplenie klimatu, tlenek węgla czyli czad, tlenki azotu, dwutlenek siarki, pyły i metale ciężkie, które są emitowane do atmosfery i pogarszają jakość powietrza i środowiska naturalnego.

Na czym polega spalanie paliw kopalnych?

Proces spalania paliw kopalnych zaczyna się od podgrzania paliwa do temperatury zapłonu, czyli temperatury, w której następuje samoistne spalanie paliwa w obecności tlenu. Po osiągnięciu temperatury zapłonu, cząsteczki paliwa ulegają reakcji z cząsteczkami tlenu z powietrza. Reakcja ta, oprócz wytworzenia energii cieplnej, prowadzi do rozkładu paliwa na dwutlenek węgla (CO2), wodę (H2O), tlenki azotu (NOx) i inne związki będące produktem całkowitego lub niecałkowitego spalenia paliwa.

Proces spalania paliw kopalnych wymaga doprowadzenia odpowiedniej ilości tlenu, utrzymania właściwej temperatury spalania i skutecznego odprowadzenia spalin (wentylacji).

W przypadku spalania węgla, problem polega na tym, że dużą część (kilkadziesiąt procent) paliwa stanowią części lotne, których temperatura zapłonu jest znacznie wyższa niż temperatura zapłonu części stałych. W efekcie – w piecach i kotłach starego typu – frakcje lotne uciekają do komina (a czasem również do pomieszczeń) i atmosfery w postaci dymu i sadzy, mocno zanieczyszczając środowisko, trując otoczenie a także grożąc pożarem (cząsteczki sadzy w kominie mogą się zapalić). W piecach i kotłach nowego typu frakcje lotne są spalane wewnątrz urządzenia, dzięki czemu w większym stopniu wykorzystuje się paliwo i mniej zanieczyszcza środowisko. Piece i kotły na paliwa stałe są jednak mniej efektywne niż piece i kotły na gaz lub olej opałowy.

W przypadku spalania oleju opałowego (jest to produkt rafinacji ropy naftowej) lub gazu ziemnego, paliwo jest kierowane do pieca lub kotła, w którym następuje spalanie i wytworzenie energii. Paliwa te zawierają znacznie mniej zanieczyszczeń niż paliwa stałe i łatwiej w pełni je spalić, ale emitują duże ilości CO2 do atmosfery.