כשהחברה החלה לאמץ פחם כמקור דלק, היא הביאה יתרונות של יעילות לתעשייה וייצור לצד בעיות בהשפעות סביבתיות ובחששות בטיחותיים. עם התקדמות המדע והטכנולוגיה, שוכללו שיטות אלה בכדי לטפל בחששות הבטיחות. התבוננות בתהליך גיזוז הפחם כסיפור שיש בו גם חיובי וגם שלילי יכולה להראות את האופי האמיתי של האופן בו זה קרה.
היסטוריה של גיזוז פחם
אף על פי שמדענים בחנו את תהליך פליטת הגז משריפת פחם מאז 1780, זה ייקח עד בתחילת המאה העשרים, כאשר התהליכים היו ממוסחרים לשימוש בתעשיות בערים עוֹלָמִי.
המרת פחם לגז בתהליך גיזוז הפחם נובעת מאנגליה מהמאה ה -19. בעשורים אלה השתמשו כורי פחם בתהליכים שריסקו פחם בנוכחות חמצן ואדים בטמפרטורות גבוהות כדי לייצר גז.
בשנות ה- 1860 ארצות הברית קמה כענקית תעשייתית הודות לכריית פחם רחבת היקף תהליכים ברחבי הרי האפלצ'ים, ערבות המערב התיכון ואפילו מפל המים רוקיז.
חסרונות ויתרונות של פחם
האומה עמדה כמפיקה הגדולה ביותר של פחם בעולם, אך ההיסטוריה זוכרת גם צד אפל יותר בסיפור. אתי קיטור, טרקטורים וציוד המשמש לכריית פחם נשחקו באדמה בעוד מסילות ברזל, מפעלי תעשייה ובתים זיהמו ערים ברחבי הארץ.
קהילות עניות יותר הסתמכו על פחם זול ומלוכלך יותר שהשתמשו בו ישירות בזמן שכיתת העילית של עשירים משפחות ירוויחו מהיתרונות של גז וחשמל, ויגדילו את הפער בין העניים לבין העניים עָשִׁיר. מעמד הפועלים הציף מפעלים בעובדים לא מיומנים בתנאי עבודה מסוכנים וכתוצאה מכך, על ידי במאה ה -20 עשרות אלפי אנשים מתו מדי שנה ברכבות ברזל, במפעלים ובמכרות פחם עצמם.
המגזר התעשייתי שניצל דרך יעילה כל כך לרתום את האנרגיה של כדור הארץ הראה חסרונות מטרידים אלה לצד יתרונותיה של תעשיית הפחם. כאשר מדענים ומהנדסים העלו שיטות לייצור גז פחם לתעשייה וכלכלית מטרות, זה יתקדם בהמשך לטכניקות יעילות יותר כמו נפט וגז טבעי סינתטי הפקה.
מאחר שאנשים הבינו את היתרונות והיתרונות של גיזוז פחם, הם יצרו את החידושים הללו בהתאם לצרכיהם. זה קיבל צורה של צמחים גדולים יותר וגילויים של מאגרי פחם נוספים בכדור הארץ. הגדלת המדרגה עד למצב שבו גיזוז הפחם נמצא היום לא הייתה כל כך פשוטה.
החסרונות והיתרונות של גיזוז הפחם גרמו לתגובות מצד אזרחים וממשלות מודאגות באמצעות פעולות עבודה כמו שביתות והתאגדות. תקנות ומוסדות חדשים, כמו כיצד נשיא ארה"ב תיאודור רוזוולט רצה להגדיל את הפיקוח הממשלתי על מפעלים עסקיים, התפשט ברחבי המדינה בתחילת המאה העשרים. מעסיקים עמדו על דעתם כנגד דרישותיהם של עובדי המעמד הבינוני לתנאי עבודה טובים יותר לצד שעות עבודה ומשכורות סבירים יותר. התיעוש הביא לרפורמה מתקדמת באמצעות אתגרים אלה של העבודה.
מדע גיזוז פחם
בתחילת המאה ה -20, התקדמות נוספת עלתה על כף הרגל בארצות המאחדות ובבריטניה. המרת פחם לגז באמצעות תגובות מוצקות גז הראו בעיקר את תגובת הפחמן בפחם עם קיטור בלחצים נמוכים מ -10 מגה-פיקסל וטמפרטורות מעל 750 מעלות צלזיוס.
תהליך גיזוז הפחם ייצר מימן, אמוניה, מתנול ופחמימנים, והם שימשו גם עם קיטור ליצירת גז טבעי סינתטי (SNG). תגובות אלה ייצרו גזים סינתטיים המורכבים בדרך כלל מפחמן חד חמצני (CO) וגז מימן (H2).
בשנות השלושים של המאה העשרים השתרש גם גזיזת פחם תת קרקעית (UCG). UCG במיוחד השתמשה בשיטה של הזרמת חומרי גיזוז כמו אוויר, חמצן ומים לתוך הפחם עצמו. תהליך זה המיר פחם לגזים שימושיים מהפחם עצמו ללא צורך בכריית החומר.
נדרש קלט של חום בכדי להתחיל בתגובות אנדותרמיות אלה באמצעות מקור חום מתהליך אחר או שריפת חלק מהפחם עצמו. החום שמפיץ הגזים יכול להניע מנועים או להשתמש בהם ליצירת מוצרים כימיים, שחלקם יועברו אל פני כדור הארץ מהמוקשים עם פחות הון התחלתי הכרחי, עלויות תפעול נמוכות יותר ופחות בנייה זְמַן.
עם זאת, יישומים מעשיים של UCG היו ועודם מוגבלים בגלל היעדר ידע כמותי על התהליך הכימי עצמו. ובכל זאת, מהנדסים ניצלו את גודל החלל המשמש להכיל את הפחם כדי למקסם את אנרגיית החום משוחרר על ידי הבנת חדירותו של חומר החלל מבלי שהתפרקות החלל את עצמה.
ההתקדמות בגזיזת הפחם
ההתקדמות בהגזמת הפחם לאורך ההיסטוריה תבטיח שהחיובי יעלה על השליליות של פחם, ככל שישתמשו בו בכל היישומים. הרפורמות בתחומים פוליטיים, חברתיים ואחרים יובילו את היצרנים לקחת בחשבון את עבודת האדם כמשאב הון בכלכלה למניעת עלויות לחיי אדם לצד התקדמות המדע והטכנולוגיה.
ההתקדמות תבוא עם סכסוכים כמו טבח לודלו בשנת 1914 בדרום קולורדו, בו הרג המשמר הלאומי של קולורדו 18 גברים, נשים וילדים בזמן שהכורים היו בשביתה.
בשנות השלושים של המאה העשרים החלו להתפשט על פני כדור הארץ הדרכים הטובות ביותר לשימוש בפחם לייצור קיטור. ברית המועצות הייתה חלוצה בתחום הטכנולוגיות בשנות השלושים, ועד מהרה הן התפשטו לבריטניה, ספרד, סין, בלגיה וארה"ב בעשורים הקרובים. מחקרי ההיתכנות שביצעו החוקרים ניסו לנצל את הפחם כדי לשפר את היעילות והיעילות.
בתגובה למחסור בגז טבעי בשנות השבעים והשמונים, החוקרים התנסו בשימוש בגזים אחרים כאלה כמו אוויר או פחמן דו חמצני, וזה יוביל לשימוש בגז מימן לצד טמפרטורות גבוהות עם זרז.
שיטות גזיזת פחם ביקשו גם להסיר זיהומים כמו גופרית וכספית מפחם כדי להפוך אותו למקור אנרגיה יעיל יותר. שיטות אלה להשתמש באנרגיה ביעילות רבה יותר מובילות למיחזור האפר מגזיזת פחם לאגרגט בטון במקום לשלוחו למזבלה.
מחזורים משולבים השתמשו בקיטור המופק מהגזת פחם להפעלת גנרטור שני ופועל ביעילות של 45-50%, שיעור הגבוה ב -10-15% ממפעלי הייצור המסורתיים. המחזור המשולב יפחית את פליטת הפחמן הדו-חמצני ויוביל להתפתחויות חסכוניות עוד יותר כמו הפרדת פחמן דו-חמצני משאר הגזים המיוצרים.
פוזיטיביות מודרניות ושליליות של פחם
חידושים בתהליך גיזוז הפחם ביקשו לבצע שיפורים בכל שלב. קביעת הטמפרטורה המתאימה בה אמור לפעול הגזיד תוביל את החוקרים לפקח על המעטפת החיצונית של תאי הגזיז באמצעות מצלמות אינפרא אדום.
הם יכולים, אם כן, לנתח את הטמפרטורה באמצעות מקור רציף של נתוני טמפרטורה לצד גורמים אחרים כגון צורת המפצים והחומרים המשמשים. הטכנולוגיה של היצרן Pepperl + Fuchs משתמשת כיום במערכות של עד 13 מצלמות בכל גז כדי להקליט זאת.
ההתקדמות הללו מראה כיצד החברה יכולה לשקול את הדברים הטובים ואת הדברים הרעים של פחם לאורך ההיסטוריה.