10 השפעות סביבתיות של פחם, הכרייה ותחנת הכוח שלו

פחם הוא מקור הדלק השכיח ביותר, אשר זול יחסית להפקה ולהמרה לאנרגיה שימושית. זה גם הפופולרי ביותר, ומהווה כמעט 40 אחוז מכלל ייצור החשמל העולמי.  

עם זאת, ההשפעות הסביבתיות של פחם זוהו וקשורות לייצור ולשימוש בו משאב טבע.

פחם נוצר מ צמחייה פרה-היסטורית שהצטברה לפני כ-300 מיליון שנה כאשר חלק גדול משטח כדור הארץ היה מכוסה בביצות. כשהצמחים והעצים באזורי הביצות הללו החלו למות, שרידיהם שקעו באדמת הביצה, שיצרה בסופו של דבר חומר צפוף שנקרא כבול.

עם הזמן הצטברו שכבות של משקעים ואדמה מעל הכבול. השילוב של חום מליבת כדור הארץ והלחץ של הסלעים והמשקעים גרם להיווצרות בסופו של דבר של פחם עשיר בפחמן.

ניתן לייחס את השימוש בפחם לסביבות שנת 50 לספירה, מגלריות בחורבות רומיות בבריטניה. ישנן גם עדויות המצביעות על כך שהיוונים השתמשו בפחם כדלק במאה ה-4. עם זאת, כרייה נרחבת של פחם בבריטניה החלה רק במאה ה-13.

ישנן השפעות סביבתיות משמעותיות הקשורות לכריית פחם. זה עשוי לדרוש הסרה של כמויות אדירות של אדמה עליונה, מה שיוביל לשחיקה, אובדן בית גידול, וזיהום.

כריית פחם גורמת לניקוז מכרה חומצי, הגורם למתכות כבדות להתמוסס ולחלחל לתוך מי הקרקע והמשטח. עובדי מכרות פחם מתמודדים לפעמים גם עם בעיות בריאותיות חמורות, כולל מחלות ריאות כתוצאה מחשיפה ממושכת לאבק פחם במכרות.

עם זאת, מעורבות רצינית ננקטה על ידי אנשי איכות הסביבה ומדענים כדי להציע יותר ידידותי לסביבה דרך כריית הפחם והשימוש בו.

מה זה פחם?

פחם הוא סלע משקע, אורגני, המורכב בעיקר מפחמן, מימן וחמצן, הניתנים לבעירה. הוא נמצא כמעט בכל מדינה בעולם, בעיקר במקומות שבהם התקיימו יערות וביצות פרה-היסטוריים לפני שנקבר ונדחס במשך מיליוני שנים.

הוא שחור או חום-שחור והרכבו מורכב מיותר מ-50 אחוז במשקל ויותר מ-70 אחוז בנפח של חומר פחמני, שניתן לשרוף אותו לדלק ולהשתמש בו לייצור חשמל.

פחם נוצר משאריות צמחים שנדחסו, התקשו, שונו כימית ועברו מטמורפוזה על ידי חום ולחץ לאורך זמן גיאולוגי.

מעניין לציין שפחם הוא מקור האנרגיה הגדול ביותר לייצור חשמל בעולם, והנפוץ ביותר דלק מאובנים בארצות הברית. מכיוון שלפחם לוקח מיליוני שנים להתפתח ויש כמות מוגבלת שלו, זה א משאב לא מתחדש.

פחם קיים בתצורות תת-קרקעיות הנקראות "תפרי פחם" או "ערוגות פחם". תפר פחם יכול להיות עובי עד 30 מטר (90 רגל) ולהימתח ל-1,500 קילומטרים (920 מיילים).

תפרי פחם קיימים בכל יבשת. עתודות הפחם הגדולות ביותר נמצאות בארצות הברית, רוסיה, סין, אוסטרליה והודו.

פחם, כדלק מאובנים שאינו מתחדש, נשרף ומשמש לייצור חשמל. עם זאת, טכניקות הכרייה והבעירה הן מסוכנות לכורים והן מסוכנות לסביבה.

במאמר זה, אנו הולכים לבחון את ההשפעות של פחם, כריית פחם ותחנות כוח פחמיות על הסביבה.

השפעות סביבתיות של פחם

1. שינויי אקלים

פחם הוא הדלק המאובנים הנפוץ ביותר בעולם, אך שריפתו והשימוש בו קשורים להשפעות סביבתיות משמעותיות.

שינוי אקלים הוא ההשפעה הגלובלית החמורה ביותר, ארוכת הטווח, של הפחם. מבחינה כימית, פחם הוא בעיקר פחמן, אשר, כאשר נשרף, מגיב עם חמצן באוויר כדי לייצר פחמן דו חמצני, גז לוכד חום. כאשר הוא משתחרר לאטמוספירה, פחמן דו חמצני פועל כמו שמיכה, מחמם את כדור הארץ מעל הגבולות הרגילים.

חלק מהתוצאה השפעות ההתחממות הגלובלית כוללים בצורת, עליית פני הים, שיטפונות, מזג אוויר קיצוני ואובדן מינים. חומרת ההשפעות הללו קשורה ישירות לכמות הפחמן הדו חמצני שאנו משחררים, כולל ממפעלי פחם.

בארצות הברית, הפחם מהווה בערך רבע מכל פליטות הפחמן הקשורות לאנרגיה.

2. זיהום אוויר

זיהום אוויר מתחנות כוח פחמיות קשור לאסטמה, סרטן, מחלות לב וריאות, בעיות נוירולוגיות והשפעות קשות אחרות על בריאות הציבור והסביבה.

כאשר פחם נשרף, הוא משחרר מספר רעלים ומזהמים הנישאים באוויר. הם כוללים כספית, עופרת, דו תחמוצת גופרית, תחמוצות חנקן, חלקיקים ומתכות כבדות שונות. ההשפעות הבריאותיות יכולות לנוע מאסטמה וקשיי נשימה ועד נזק מוחי, בעיות לב, סרטן, הפרעות נוירולוגיות ומוות מוקדם.

למרות שהגבלות שנקבעו על ידי הסוכנות להגנת הסביבה (EPA) עזרו למנוע חלק מהפליטות הללו, במפעלים רבים אין את בקרת הזיהום הדרושה. עתיד ההגנות הללו עדיין לא ברור.

השפעות של כריית פחם

3. זיהום מים

זיהום מים מפחם כולל את ההשפעות הבריאותיות והסביבתיות השליליות של כרייה, עיבוד, שריפה ואחסון פסולת של פחם.

בתהליך כריית הפחם נפלטה בוצת פחם. בוצת פחם, הידועה גם בשם slurry, היא פסולת הפחם הנוזלית שנוצרת משטיפת פחם. הוא מסולק בדרך כלל במעצורים הממוקמים ליד מכרות פחם, אך במקרים מסוימים הוא מוזרק ישירות למכרות תת-קרקעיים נטושים.

מכיוון שבוצת פחם מכילה רעלים, דליפות או דליפות עלולות לסכן מים תת קרקעיים ומים עיליים. המינרלים מהאדמה המשובשת עלולים לחלחל למי התהום ולזהם את דרכי המים בכימיקלים המסוכנים לבריאותנו.

דוגמה לכך תהיה ניקוז מכרה חומצה. ניקוז מכרה חומצה (AMD) מתייחס ליציאת מים חומציים ממכרות פחם או מכרות מתכת, לעתים קרובות מכרות נטושים שבהם פעילויות עפרות או פחם חשפו סלעים המכילים את המינרל פיריט הנושא גופרית.  

מים חומציים יכולים לזרום מתוך מכרות פחם נטושים. הכרייה חשפה סלעים המכילים את המינרל פיריט הנושא גופרית. מינרל זה מגיב עם אוויר ומים ויוצר חומצה גופרתית.

כאשר יורד גשם, החומצה המדוללת חודרת לנהרות ולנחלים ואף יכולה לחלחל למקורות מים תת-קרקעיים.

אגמים, נהרות, נחלים ואספקת מי שתייה כולם מושפעים מאוד ממכרות פחם ותחנות כוח.

4. הרס של נופים ובתי גידול

כריית רצועה המכונה גם כרייה על פני השטח כוללת הפשטה של ​​אדמה וסלעים כדי להגיע לפחם שמתחתיו.

אם הר עומד במקרה בדרכו של תפר פחם בתוכו, הוא יתפוצץ או ייפול ביעילות וישאיר נוף מצולק ומטריד מערכות אקולוגיות ובית גידול של חיות בר.

5. התחממות כדור הארץ

נתונים סטטיסטיים מראים שמתאן המשתחרר מכריית פחם מהווה כ-10 אחוזים מהפליטות של מתאן בארה"ב (CH₄), גז חזק להתחממות כדור הארץ.

פליטת מתאן מכרה פחם מכרייה תת-קרקעית נתפסת לעתים קרובות ומשמשת כדלק עירוני, חומרי גלם כימיים, דלק רכבים ודלק תעשייתי, אך לעתים רחוקות מאוד הכל נתפס. מתאן נפוץ פחות באטמוספרה בהשוואה לפחמן דו חמצני, אבל הוא חזק פי 20 כגז חממה.

גז מתאן המופיע במרבצי פחם עלול להתפוצץ אם הוא מתרכז במכרות תת-קרקעיים. יש להוציא את המתאן ממיטת הפחם הזה מהמכרות כדי להפוך את המכרות למקומות בטוחים יותר לעבוד בהם. חלק מהמכרות לוכדים, משתמשים או מוכרים את המתאן של מצע הפחם המופק מפעילותם.

6. כריתת יערות ושחיקה

לפי מחקר משנת 2010, כריית הסרת פסגות הר הרסה 6.8% מיערות האפלצ'יה.

כחלק מתהליך פינוי הדרך למכרה פחם נכרתים או שורפים עצים, נעקרים צמחים ומגרדים את הקרקע העליונה. זה הורס את האדמה (לא ניתן עוד להשתמש בה לשתילת יבולים) ונוטה לשחיקת קרקע.

ניתן לשטוף את הקרקע העליונה שהשתחררה בגשם, והמשקעים נכנסים לנהרות, לנחלים ולנתיבי מים. במורד הזרם, הם יכולים להרוג את הדגים ואת חיי הצומח ולחסום ערוצי נהרות, מה שגורם להצפות.

7. השפעת בריאות האדם

רעלני מתכות כבדות וחומרים מסרטנים משתחררים לאטמוספירה ולגופי המים כחלק מכריית פחם ועיבודם הגורמים לפציעה ומוות של עובדים הכורים פחם; ואוכלוסיית הקהילות הסמוכה בתוכם.

סכנות בריאותיות משאיפת אבק פחם עלולות להוביל למחלת ריאות שחורה, מחלות לב ריאה, יתר לחץ דם, COPD ומחלות כליות. הכורים ואלה שגרים בעיירות הסמוכות הם הנפגעים ביותר.

השפעות של תחנות כוח פחמיות

8. אובדן משאבי מים

מים משמשים מתקני ייצור תרמו-אלקטריים (פחם, גז טבעי וגרעין) לייצור חשמל על ידי המרת המים לקיטור בלחץ גבוה להנעת טורבינות. על פי הערכות, ייצור החשמל הוא שני רק לחקלאות בהיותו המשתמש הביתי הגדול ביותר של מים.

לאחר מחזור זה, הקיטור מתקרר ומתעבה בחזרה למים, כאשר טכנולוגיות מסוימות משתמשות במים כדי לקרר את הקיטור, מה שמגדיל את צריכת המים של המפעל.

במפעלי פחם משתמשים במים גם לניקוי ועיבוד הדלק עצמו. לדוגמה, הסקר הגיאולוגי של ארצות הברית מעריך כי מפעלים תרמו-חשמליים משכו 195 מיליארד גלונים של מים ביום בשנת 2000, מתוכם 136 מיליארד גלונים היו מים מתוקים.

9. זיהום אוויר

לפי איגוד המדענים המודאגים, בשנה ממוצעת, מפעל פחם טיפוסי של 500 מגה וואט מייצר את הכמות הבאה של מזהמי אוויר 3.7 מיליון טון של פחמן דו חמצני (CO₂), שמקביל לכריתת 161 מיליון עצים;

CO₂ זיהום הוא תורם מרכזי להתחממות כדור הארץ ולשינויי אקלים, 10,000 טון של דו תחמוצת הגופרית (SO₂), הגורם לגשם חומצי ויוצר חלקיקים קטנים מוטסים שעלולים לגרום לנזק בריאות, מחלות לב ומחלות אחרות, 10,200 טון תחמוצות חנקן (NOx), שווה ערך לחצי מיליון מכוניות מדגם מאוחר.

NOx מוביל להיווצרות ערפיח, המשלהב את רקמת הריאה ומגביר את הרגישות למחלות בדרכי הנשימה, 500 טון של חלקיקים קטנים באוויר, העלולים לגרום לברונכיטיס, הפחתה בתפקוד הריאות, עלייה לאשפוזים בבתי חולים ובחדרי מיון, ומוות מוקדם, 220 טון של פחמימנים, התורמים להיווצרות ערפיח, 720 טון של פחמן חד חמצני (CO).

זה גורם לכאבי ראש וגורם ללחץ נוסף על אנשים עם מחלות לב עם מתכות כבדות רעילות אחרות כמו כספית, ארסן, קדמיום ואורניום המשתחררות בכמויות מדאיגות, מה שמוביל גם לסרטן ולמספר הפרעות נוירולוגיות בבני אדם.

10. זיהום תרמי

זיהום תרמי הוא פגיעה באיכות המים בכל תהליך המשנה את טמפרטורת המים בסביבה. גורם שכיח לזיהום תרמי הוא השימוש במים כנוזל קירור על ידי תחנות כוח ויצרנים תעשייתיים.

כאשר המים המשמשים כנוזל קירור מוחזרים לסביבה הטבעית בטמפרטורה גבוהה יותר, השינוי בטמפרטורה משפיע על אורגניזמים על ידי הפחתת אספקת החמצן והשפעה על הרכב המערכת האקולוגית.

סיכום

מחקר מתנהל כדי לטפל בבעיות העומדות בפני הסביבה שלנו מהייצור והשימוש בפחם.

כמו במקרה של פליטת CO_2, השיטה שהופצה לטפל בזה ידועה בשם "לכידת פחמן", המפרידה CO2 ממקורות פליטות ומשחזרת אותו בזרם מרוכז. לאחר מכן ניתן להזריק את ה-CO2 מתחת לאדמה לאחסון קבוע, או "תפיסה".

שימוש חוזר ומיחזור יכולים גם להפחית את ההשפעות הסביבתיות של ייצור ושימוש בפחם. קרקע ששימשה בעבר לכריית פחם ניתנת להשבתה ולשימוש עבור שדות תעופה, מזבלות ומגרשי גולף.

ניתן להשתמש במוצרי פסולת שנלכדו על ידי מקרצפים לייצור מוצרים כגון מלט וגבס סינטטי לקיר.

ובהיבט של תעשיות, כמה תעשיות פחם מצאו כמה דרכים להפחית גופרית וזיהומים אחרים מפחם. תעשיות אלו מצאו גם דרכים יעילות יותר לניקוי פחם לאחר כרייתו, וחלק מצרכני הפחם משתמשים בפחם דל גופרית.

Rהמלצות

• 10 משאבי הטבע המובילים בבליז והשימושים בהם
  .
• 8 השפעות סביבתיות של כריית יהלומים
  .
• 3 השפעות סביבתיות של התפלה
  .
• 9 השפעות סביבתיות של ייצור מלט
  .
• 10 ההשפעות המובילות של בנייה על הסביבה - שליליות וחיוביות
  .