Quando la società ha iniziato ad abbracciare il carbone come fonte di combustibile, ha portato vantaggi in termini di efficienza all'industria e alla produzione insieme a problemi di effetti ambientali e problemi di sicurezza. Con il progredire della scienza e della tecnologia, questi metodi sono stati perfezionati per affrontare i problemi di sicurezza. Guardare il processo di gassificazione del carbone come una storia che ha sia aspetti positivi che negativi può mostrare la vera natura di come è successo.
Storia della gassificazione del carbone
Sebbene gli scienziati avessero studiato il processo di emissione di gas dalla combustione del carbone dal 1780, ci sarebbe voluto fino a... all'inizio del 1900, quando i processi sarebbero stati commercializzati per l'uso in tutte le industrie nelle città In tutto il mondo.
La conversione del carbone in gas nel processo di gassificazione del carbone risale all'Inghilterra del XIX secolo. Durante questi decenni, i minatori di carbone hanno utilizzato processi che frantumano il carbone in presenza di ossigeno e vapore ad alte temperature per produrre gas.
Entro il 1860, gli Stati Uniti erano diventati un gigante industriale grazie all'estrazione del carbone su larga scala processi attraverso i monti Appalachi, le praterie del Midwest e persino le Cascades e Montagne Rocciose.
Svantaggi e vantaggi del carbone
La nazione era il più grande produttore di carbone al mondo, ma la storia ricorda anche un lato più oscuro della storia. Pale a vapore, trattori e attrezzature utilizzate nell'estrazione del carbone hanno eroso il suolo mentre ferrovie, impianti industriali e abitazioni hanno inquinato le città di tutto il paese.
Le comunità più povere facevano affidamento su carbone più economico e più sporco che usavano direttamente mentre la classe d'élite dei ricchi le famiglie trarrebbero vantaggio dai benefici di gas ed elettricità, aumentando il divario tra poveri e ricco. La classe operaia ha inondato le fabbriche di lavoratori non qualificati in condizioni di lavoro pericolose con conseguente, per Nel XX secolo, decine di migliaia di persone morivano ogni anno sulle ferrovie, nelle fabbriche e nelle miniere di carbone loro stessi.
Il settore industriale che aveva approfittato di un modo così efficace per sfruttare l'energia della terra ha mostrato questi fastidiosi svantaggi insieme ai vantaggi dell'industria del carbone. Quando scienziati e ingegneri hanno escogitato metodi per produrre gas di carbone per scopi industriali ed economici scopi, questo sarebbe poi passato a tecniche più efficaci come il petrolio e il gas naturale sintetico produzione.
Quando le persone hanno compreso i vantaggi ei vantaggi della gassificazione del carbone, hanno creato queste innovazioni per soddisfare le loro esigenze. Ciò ha preso la forma di impianti più grandi e la scoperta di più giacimenti di carbone nella terra. Tuttavia, aumentare la scala per arrivare al punto in cui si trova oggi la gassificazione del carbone non è stato così semplice.
Gli svantaggi ei vantaggi della gassificazione del carbone hanno provocato risposte da parte di cittadini e governi interessati attraverso l'attivismo sindacale come scioperi e sindacalizzazione. Nuovi regolamenti e istituzioni, come il modo in cui il presidente degli Stati Uniti Theodore Roosevelt voleva un aumento della supervisione del governo sulle imprese commerciali, si diffusero in tutta la nazione all'inizio del 1900. I datori di lavoro si sono schierati contro le richieste dei lavoratori della classe media per migliori condizioni di lavoro insieme a orari di lavoro e stipendi più ragionevoli. L'industrializzazione ha portato a una riforma progressiva attraverso queste sfide del lavoro.
Scienza della gassificazione del carbone
All'inizio del XX secolo, ulteriori progressi presero piede negli Stati Uniti e nel Regno Unito. La conversione del carbone in gas mediante reazioni gas solide prevedeva principalmente la reazione del carbonio nel carbone con vapore a pressioni inferiori a 10 MPa e temperature superiori a 750°C.
Il processo di gassificazione del carbone produceva idrogeno, ammoniaca, metanolo e idrocarburi, e venivano anche usati con il vapore per creare gas naturale sintetico (SNG). Queste reazioni produrrebbero gas sintetici generalmente composti da monossido di carbonio (CO) e idrogeno gassoso (H2).
Negli anni '30 prese piede anche la gassificazione sotterranea del carbone (UCG). UCG in particolare ha utilizzato un metodo per far circolare agenti di gassificazione come aria, ossigeno e acqua nel carbone stesso. Questo processo convertiva il carbone in gas utili dal carbone stesso senza bisogno di estrarre il materiale.
Ci vorrebbe un apporto di calore per avviare queste reazioni endotermiche utilizzando una fonte di calore proveniente da un altro processo o bruciando parte del carbone stesso. Il calore sprigionato dai gas potrebbe alimentare i motori o essere utilizzato per creare prodotti chimici, alcuni dei quali verrebbero trasportati alla superficie della Terra dalle miniere con meno capitale di avviamento necessario, minori costi operativi e meno costruzioni tempo.
Tuttavia, le applicazioni pratiche dell'UCG erano e continuano ad essere limitate dall'assenza di conoscenza quantitativa del processo chimico stesso. Tuttavia, gli ingegneri hanno sfruttato le dimensioni della cavità utilizzata per contenere il carbone per massimizzare l'energia termica rilasciato comprendendo la permeabilità del materiale della cavità senza che la cavità si disintegri si.
Progressi nella gassificazione del carbone
I progressi nella gassificazione del carbone nel corso della storia assicureranno che gli aspetti positivi superino gli aspetti negativi del carbone poiché sarebbe utilizzato in tutte le applicazioni. Le riforme attraverso i regni politici, sociali e di altro tipo porterebbero i produttori a prendere in considerazione il lavoro umano come risorsa di capitale nell'economia per prevenire i costi per la vita umana insieme ai progressi della scienza e della tecnologia.
I progressi sarebbero arrivati con conflitti come il massacro di Ludlow del 1914 nel sud del Colorado, in cui la Guardia Nazionale del Colorado uccise 18 uomini, donne e bambini mentre i minatori erano in sciopero.
Negli anni '30 le prove sul campo per i modi migliori di utilizzare il carbone nella produzione di vapore iniziarono a diffondersi in tutto il pianeta. L'URSS ha aperto la strada alle tecnologie negli anni '30 e presto si sono diffuse nel Regno Unito, in Spagna, in Cina, in Belgio e negli Stati Uniti nei prossimi decenni. Gli studi di fattibilità eseguiti dai ricercatori hanno cercato di sfruttare il carbone per migliorare l'efficienza e l'efficacia.
In risposta alla carenza di gas naturale negli anni '70 e '80, i ricercatori hanno sperimentato l'utilizzo di altri gas come come aria o anidride carbonica, e questo porterebbe all'uso di gas idrogeno insieme ad alte temperature con un catalizzatore.
I metodi di gassificazione del carbone hanno anche cercato di rimuovere impurità come zolfo e mercurio dal carbone per renderlo una fonte di energia più efficiente. Questi metodi di utilizzo dell'energia in modo più efficiente portano a riciclare le ceneri della gassificazione del carbone in un aggregato concreto anziché inviarle in discarica.
I cicli combinati utilizzavano il vapore generato dalla gassificazione del carbone per alimentare un secondo generatore e funzionare con un'efficienza del 45-50%, un tasso del 10-15% superiore rispetto agli impianti di produzione tradizionali. Il ciclo combinato ridurrebbe le emissioni di anidride carbonica e porterebbe a sviluppi ancora più economici come la separazione dell'anidride carbonica dagli altri gas prodotti.
Positivi e negativi moderni del carbone
Le innovazioni nel processo di gassificazione del carbone hanno cercato di apportare miglioramenti in ogni fase. Determinare la temperatura appropriata alla quale dovrebbe funzionare un gassificatore porterebbe i ricercatori a monitorare l'involucro esterno delle camere del gassificatore utilizzando telecamere a infrarossi.
Potrebbero, quindi, analizzare la temperatura utilizzando una fonte continua di dati sulla temperatura insieme ad altri fattori come la forma dei gassificatori e i materiali utilizzati. La tecnologia del produttore Pepperl+Fuchs utilizza attualmente sistemi con un massimo di 13 telecamere in ciascun gassificatore per registrarlo.
Questi progressi mostrano come la società può valutare le cose buone e quelle cattive del carbone nel corso della storia.
