Toen de samenleving steenkool als brandstofbron begon te omarmen, bracht dit voordelen van efficiëntie voor de industrie en productie, naast problemen op het gebied van milieueffecten en veiligheidsproblemen. Naarmate de wetenschap en technologie vorderden, werden deze methoden verfijnd om veiligheidsproblemen aan te pakken. Door naar het kolenvergassingsproces te kijken als een verhaal met zowel positieve als negatieve kanten, kan de ware aard van hoe het gebeurde laten zien.
Geschiedenis van kolenvergassing
Hoewel wetenschappers sinds 1780 het proces van het uitstoten van gas bij het verbranden van steenkool hadden bestudeerd, zou het duren tot de vroege jaren 1900, toen de processen gecommercialiseerd zouden worden voor gebruik in verschillende industrieën in steden wereldwijd.
Het omzetten van steenkool in gas in het steenkoolvergassingsproces dateert uit het 19e-eeuwse Engeland. Gedurende deze decennia gebruikten mijnwerkers processen waarbij steenkool werd gebroken in aanwezigheid van zuurstof en stoom bij hoge temperaturen om gas te produceren.
Tegen de jaren 1860 waren de Verenigde Staten een industriële reus geworden dankzij grootschalige mijnbouw processen over de Appalachen, de prairies van het Midwesten en zelfs de Cascades en Rotsachtigen.
Nadelen en voordelen van steenkool
Het land was de grootste steenkoolproducent ter wereld, maar de geschiedenis herinnert zich ook een donkere kant aan het verhaal. Stoomschoppen, tractoren en apparatuur die in de mijnbouw worden gebruikt, hebben de grond uitgehold, terwijl spoorwegen, industriële installaties en huizen steden in het hele land vervuilden.
Armere gemeenschappen vertrouwden op goedkopere, vuilere steenkool die ze direct gebruikten, terwijl de eliteklasse van rijken gezinnen zouden profiteren van de voordelen van gas en elektriciteit, waardoor de kloof tussen de armen en de rijk. De arbeidersklasse overstroomde fabrieken met ongeschoolde arbeiders in gevaarlijke werkomstandigheden, wat resulteerde in, door de 20e eeuw stierven elk jaar tienduizenden mensen op spoorwegen, in fabrieken en in kolenmijnen zich.
De industriële sector die had geprofiteerd van zo'n effectieve manier om de energie van de aarde te benutten, vertoonde deze lastige nadelen naast voordelen van de kolenindustrie. Toen wetenschappers en ingenieurs methoden bedachten om kolengas te produceren voor industrieel en economisch doeleinden, zou dit later evolueren naar effectievere technieken zoals olie en synthetisch aardgas productie.
Omdat mensen de voordelen en voordelen van kolenvergassing begrepen, creëerden ze deze innovaties om aan hun behoeften te voldoen. Dit nam de vorm aan van grotere installaties en de ontdekkingen van meer steenkoolreservoirs in de aarde. Opschalen om te komen waar kolenvergassing nu is, was echter niet zo eenvoudig.
De nadelen en voordelen van de kolenvergassing leidden tot reacties van bezorgde burgers en regeringen door middel van arbeidsactivisme zoals stakingen en vakbonden. Nieuwe regelgeving en instellingen, zoals de manier waarop de Amerikaanse president Theodore Roosevelt meer overheidstoezicht op bedrijven wilde hebben, verspreidden zich in het begin van de twintigste eeuw over het hele land. Werkgevers verzetten zich tegen de eisen van arbeiders uit de middenklasse voor betere arbeidsomstandigheden naast redelijkere werktijden en lonen. Industrialisatie bracht progressieve hervormingen door deze uitdagingen van arbeid.
Wetenschap van kolenvergassing
Tegen het begin van de 20e eeuw kwamen er meer vorderingen in de Verenigde Staten en het Verenigd Koninkrijk. Het omzetten van steenkool in gas met behulp van gasvaste reacties omvatte voornamelijk de reactie van de koolstof in steenkool met stoom bij drukken lager dan 10 MPa en temperaturen boven 750°C.
Het kolenvergassingsproces zou waterstof, ammoniak, methanol en koolwaterstoffen produceren, en ze werden ook gebruikt met stoom om synthetisch aardgas (SNG) te maken. Deze reacties zouden synthetische gassen produceren die over het algemeen bestaan uit koolmonoxide (CO) en waterstofgas (H .).2).
Tegen de jaren dertig begon ook ondergrondse kolenvergassing (UCG) wortel te schieten. Met name UCG gebruikte een methode om vergassingsmiddelen zoals lucht, zuurstof en water in de steenkool zelf te laten circuleren. Dit proces zette steenkool om in bruikbare gassen uit de steenkool zelf zonder dat het materiaal hoeft te worden gedolven.
Er zou warmte nodig zijn om deze endotherme reacties op gang te brengen door een warmtebron uit een ander proces te gebruiken of een deel van de steenkool zelf te verbranden. De warmte die door de gassen wordt afgegeven, kan motoren aandrijven of worden gebruikt om chemische producten te maken, waarvan sommige zouden worden getransporteerd naar de oppervlakte van de aarde vanuit de mijnen met minder startkapitaal nodig, lagere bedrijfskosten en minder constructie tijd.
De praktische toepassingen van UCG werden en worden echter nog steeds beperkt door het ontbreken van kwantitatieve kennis van het chemische proces zelf. Toch maakten ingenieurs gebruik van de holtegrootte die werd gebruikt om de steenkool te bevatten om de warmte-energie te maximaliseren vrijgegeven door de doorlaatbaarheid van het materiaal van de holte te begrijpen zonder de holte te laten desintegreren zelf.
Vooruitgang in kolenvergassing
Vooruitgang in steenkoolvergassing door de geschiedenis heen zou ervoor zorgen dat de positieve punten opwegen tegen de nadelen van steenkool, aangezien het in verschillende toepassingen zou worden gebruikt. De hervormingen op politiek, sociaal en ander gebied zouden fabrikanten ertoe brengen rekening te houden met menselijke arbeid als kapitaalbron in de economie om kosten voor mensenlevens te voorkomen, naast vooruitgang in wetenschap en technologie.
De vooruitgang zou gepaard gaan met conflicten zoals het bloedbad van Ludlow in 1914 in het zuiden van Colorado, waarbij de Nationale Garde van Colorado 18 mannen, vrouwen en kinderen doodde terwijl de mijnwerkers staakten.
Tegen de jaren dertig begonnen veldproeven over de beste manieren om steenkool te gebruiken bij de productie van stoom zich over de planeet te verspreiden. De USSR was in de jaren dertig een pionier op het gebied van technologieën en verspreidde zich in de komende decennia al snel naar het VK, Spanje, China, België en de VS. De haalbaarheidsstudies die onderzoekers uitvoerden, probeerden te profiteren van steenkool om de efficiëntie en effectiviteit te verbeteren.
Als reactie op aardgastekorten in de jaren zeventig en tachtig experimenteerden onderzoekers met het gebruik van andere gassen zoals als lucht of kooldioxide, en dit zou leiden tot het gebruik van waterstofgas naast hoge temperaturen met een katalysator.
Kolenvergassingsmethoden probeerden ook onzuiverheden zoals zwavel en kwik uit steenkool te verwijderen om er een efficiëntere energiebron van te maken. Deze methoden om energie efficiënter te gebruiken, leiden ertoe dat de as van de kolenvergassing wordt gerecycled in een betonaggregaat in plaats van het naar een stortplaats te sturen.
Gecombineerde cycli gebruikten de stoom die wordt gegenereerd door kolenvergassing om een tweede generator aan te drijven en te werken met een efficiëntie van 45-50%, een snelheid die 10-15% hoger is dan bij traditionele fabrieken. De gecombineerde cyclus zou de uitstoot van kooldioxide verminderen en leiden tot nog meer economische ontwikkelingen, zoals het scheiden van kooldioxide van de andere geproduceerde gassen.
Moderne positieve en negatieve kanten van steenkool
Innovaties in het proces van kolenvergassing hebben geprobeerd om bij elke stap verbeteringen aan te brengen. Het bepalen van de juiste temperatuur waarbij een vergasser zou moeten werken, zou ertoe leiden dat onderzoekers de buitenste schil van vergassingskamers met infraroodcamera's zouden bewaken.
Ze zouden dan de temperatuur kunnen analyseren met behulp van een continue bron van temperatuurgegevens, naast andere factoren zoals de vorm van vergassers en de gebruikte materialen. Technologie van fabrikant Pepperl+Fuchs gebruikt momenteel systemen van maximaal 13 camera's in elke vergasser om dit vast te leggen.
Deze vooruitgang laat zien hoe de samenleving de goede en slechte dingen over steenkool door de geschiedenis heen kan afwegen.
