22.03.2019
Przerobić smog

Emitowane przez urządzenia grzewcze cząsteczki stałe są obecnie postrachem wielu Polaków. Smog to w końcu przyczyna wielu groźnych chorób, a nawet śmierci. Okazuje się jednak, że wcale nie taki diabeł straszny jak go malują, a odzyskanie pyłów zawieszonych PM 10 i PM 2,5 może być bardzo ciekawym biznesowo projektem.

Dotychczas nikt tak naprawdę nie zainteresował się emitowanymi przez kotły małej mocy spalinami. Prace naukowe koncentrowały się na badaniu spalin z wielkich zakładów, które po dokładnym poznaniu okazały się znakomitym materiałem do produkcji na przykład gipsu, czy cementu. Dym wydobywający się z kominów domów jednorodzinnych nie był dotychczas badany, ponieważ naukowcy po prostu nie mieli możliwości pozyskiwania odpowiedniej ilości próbek. Grupa CZH SA instalując elektrofiltry kominowe  uzyskała odpowiednią i powtarzalną ilość materiału badawczego. Specjalistyczne badania przeprowadzili dla nas krakowscy naukowcy prof. dr hab. Wanda Wilczyńska-Michalik oraz prof. dr hab. Marek Michalik, którzy wcześniej realizowali badania pyłów z instalacji przemysłowych. Wstępne wyniki badań jasno pokazują, że emitowana przez instalacje małej mocy sadza może być podstawą do uzyskiwania wielu cennych produktów, przede wszystkim sadzy technicznej. Wartość zapotrzebowania polskiego rynku na takie produkty szacuje się na prawie miliard złotych rocznie.

Otrzymane próbki poddano analizom z wykorzystaniem mikroskopu elektronowego skaningowego wyposażonego w spektrometr dyspersji energii promieniowania rentgenowskiego (SEM-EDS), analizom dyfrakcyjnym rentgenowskim oraz analizom chemicznym.

Analiza składu chemicznego agregatów sadzy wskazuje, że zawiera ona oprócz zdecydowanie dominującego węgla, niewielkie ilości siarki, sodu, chloru a niekiedy także potasu, wapnia, fosforu, cynku, żelaza. W obrębie agregatów zaobserwowano występowanie nieregularnych form, często wydłużonych, wykazujących większe koncentracje siarki i sodu. Można przypuszczać, że są to skupienia siarczanów impregnujące agregaty sadzy. W obrębie sadzy występują też większe cząstki o zróżnicowanym składzie chemicznym i morfologii. Często są to cząstki kuliste o rozmiarach rzędu pojedynczych mikrometrów. Niekiedy są one zbudowane z tlenków żelaza, lecz zdecydowanie częściej występują cząstki o składzie glinokrzemianów. Formy kuliste mogą być masywne lub porowate. Zdarza się, że ich skład chemiczny jest jednorodny, jednak często można zaobserwować zróżnicowanie. W analizowanym materiale sadzy występują też liczne nieregularne formy o składzie glinokrzemianów, tlenków żelaza, gipsu. W wielu formach, zarówno kulistych jak i nieregularnych stwierdzono występowanie podwyższonych zawartości różnych pierwiastków, m. in. ołowiu, cynku.

W wyniku analiz dyfrakcyjnych rentgenowskich stwierdzono, że w próbce oprócz słabo uporządkowanej substancji węglistej (szerokie maksima na dyfraktogramach) występuje salmiak, siarczan potasowo-amonowy, anhydryt, bassanit, gips, arkanit, halit, sylwin, kalcyt, nahcolit, mascagnit, kwarc. Próbki ukazują dużą złożoność pod względem występowania i zawartości poszczególnych składników mineralnych, co może być efektem zróżnicowania spalanego węgla, współspalania różnych składników wraz z węglem, ale także warunków spalania i odprowadzenia spalin. Wyniki te wskazują na istotne zróżnicowanie próbek. Uwagę przykuwa stosunkowo wysoka zawartość niektórych pierwiastków śladowych (np. średnio ok. 0,3 % ołowiu lub cynku, prawie 4 mg/g rtęci) wskazująca na duże znaczenie ograniczania emisji sadzy z palenisk opalanych węglem. Należy zwrócić uwagę na fakt, że forma występowania większości pierwiastków śladowych jest nieznana, stąd niemożliwe jest określenie stopnia ich szkodliwości dla zdrowia. Konieczne jest przeprowadzenie analiz ekstrakcyjnych, które pozwolą określić ich potencjalną biodostępność i możliwość uruchamiania w środowisku. Wyniki sugerują, że znaczna część składników niewęglistych występujących w sadzy może być usunięta w trakcie ługowania wodą. Może to wskazywać na wysoką biodostępność ale także na możliwość poprawy właściwości pod kątem wykorzystania sadzy.

Wnioski:

  1. Analizowane próbki sadzy składają się z bardzo drobnych cząstek węglistych (w tym nanocząstek) jak również innych składników w tym pierwiastki potencjalnie szkodliwe dla zdrowia. Ograniczenie emisji poprzez zastosowanie elektrofiltrów jest korzystnym rozwiązaniem pozwalającym na poprawę jakości powietrza.
  2. Badania ekstrakcyjne (planowane do przeprowadzenia) pozwolą na bardziej dokładne określenie szkodliwości emitowanej sadzy w środowisku.
  3. Określenie udziału związków organicznych zaadsorbowanych na cząstkach sadzy jest wskazane dla oceny jej szkodliwości.
  4. Określenie potencjalnego wykorzystania sadzy wychwyconej w elektrofiltrach wymaga oprócz badań ekstrakcyjnych pełniejszej charakterystyki sadzy i niewęglistych składników występujących w sadzy. Konieczne jest też przeprowadzenie analiz pod kątem konkretnego zastosowania.
  5. Wyniki mogą być przydatne przy planowaniu utylizacji sadzy.

Strona korzysta z plików cookies w celu realizacji usług zgodnie z Polityką prywatności. Pliki cookies użytkownik może kontrolować za pomocą ustawień swojej przeglądarki internetowej.
Zobacz więcej

X