În contextul în care tot felul de oficiali români și străini chestionează potențialul cărbunelui românesc, un cercetător român vine cu propria soluție pentru valorificare acestei importante resurse naturale dăruite de Dumnezeu României. Adrian Aciu este doctorand în domeniul pirolizei și gazeificării la Școala doctorală „Chimie Aplicată și Știința Materialelor”, Departamentul de Inginerie Chimică și Biochimică din cadrul Facultății de Chimie Aplicată și Știința Materialelor a Universității Politehnice din București și a trimis special pentru ActiveNews propunerea sa științifică. Să vedem despre ce este vorba:

Pirogazeificarea cărbunilor și producerea de combustibil termic lichid

- soluția pentru ca termocentralele să aducă profit

Situația termocentralelor din România care funcționează cu cărbune este critică, toate mergând în pierdere de mulți ani și acumulând datorii imense. Motivele pentru care s-a ajuns aici sunt multe și complexe. Singura soluție reală și de durată este eficientizarea producției de energie, astfel încât termocentralele să aibă profit.

Din fericire, această soluție există și se bazează pe experiență și invenții românești. În acest fel, instalațiile necesare retehnologizării termocentralelor s-ar produce în România, ar fi mai ieftine decât cele din import și ar aduce inovații tehnice importante în domeniu.

Deși se discută de trecerea termocentralelor pe gaz, această variantă nu este fezabilă, deoarece producerea energiei electrice din gaz nu este o soluție, fiind prea scumpă. Prețul este mare din două motive:

a) corporațiile care vor extrage gazul românesc din Marea Neagră îl vor vinde românilor la prețul bursei de la Viena. Ele urmăresc doar profitul financiar și ne vor vinde propriile noastre resurse la cel mai mare preț pe care-l pot obține;

b) instalațiile care produc curent electric din gaz sunt foarte scumpe.

Turbinele electrice care convertesc gazul în electricitate costă aproximativ un milion de euro pentru fiecare megawatt instalat. La care se mai adaugă și multe cheltuieli conexe: transportul și stocarea gazului etc. Aceste costuri ar face ca, dacă toate termocentralele din România care acum produc curent electric din cărbuni să fie trecute pe gaz, prețul investiției să fie foarte mare, de câteva miliarde de euro.

Metode și instalații inovatoare – Piroliza cu flacără directă

Soluția pe care o propun pentru eficientizarea termocentralelor cu cărbune se bazează pe o metodă nouă de piroliză, invenție proprie, care se numește: PIROLIZA CU FLACĂRĂ DIRECTĂ. Ea este mai eficientă decât orice metodă clasică de piroliză și se poate aplica inclusiv la pirogazogene.

Pirogazeificarea este metoda care se pretează cel mai bine la procesarea termochimică a cărbunilor. Instalațiile în care ea se face, numite pirogazogene, au avantajul că realizează trei procese în aceeași instalație: uscare, piroliză și gazeificare. Din acest motiv ele sunt mai eficiente și mai ieftine decât instalațiile care fac doar piroliză. Atunci când ele folosesc metoda de piroliză cu flacără directă eficiența crește.

Pirogazogenele pot procesa inclusiv biomasă și unele deșeuri organice nepericuloase, cum ar fi deșeurile menajere.

Prin pirogazeificarea cărbunilor și eventual a biomasei sau a altor deșeuri organice nepericuloase se obține un ulei de piroliză, care se poate separa în fracții cu conținut de substanțe chimice utile. De asemenea, se poate produce un combustibil termic lichid (CTL), asemănător cu cel obținut din petrol, însă mai ieftin.

Din uleiul de piroliză rezultat din cărbuni se pot extrage substanțe chimice valoroase, cum ar fi: fenoli, naftalină, benzen, acid acetic, antracen, compuși cu azot, diverse hidrocarburi, smoală etc. Prin pirogazeificare se obțin și unele gaze: hidrogen, mono și dioxid de carbon, hidrogen sulfurat, amoniac și alte hidrocarburi gazoase.

Din produșii de piroliză sau prin gazeificare se pot obține cantități mari de hidrogen. Din acest motiv, metoda propusă pentru îmbunătățirea termocentralelor poate reprezenta și o sursă de hidrogen.

Soluția pe care o propun

Termocentralele care sunt aproape de rezervele de cărbune și au instalații de desulfurare vor folosi pentru uz propriu cărbunele procesat prin pirogazeificare, iar din uleiul de piroliză obținut vor produce un combustibil termic lichid, folosit la celelalte termocentrale.

Acest combustibil termic lichid are o putere calorifică de trei ori mai mare decât huila și cam de cinci ori mai mare decât lignitul. Energia electrică produsă din combustibilul termic lichid obținut prin pirogazeificarea cărbunilor este mai ieftină decât cea produsă din gaz sau din păcură.

Termocentralele care pot funcționa eficient în acest mod sunt cele de la Rovinari, Turceni, Paroșeni și CET Govora. Eventual și un grup energetic de la termocentrala Halânga.

Toate celelalte termocentrale sau centrale termice care funcționează cu cărbune vor înlocui cărbunii cu combustibilul termic lichid care rezultă din pirogazeificare și prin recombinarea unor substanțe chimice obținute din proces. În acest fel, ele vor folosi un combustibil mai eficient decât cărbunii, care conține foarte puțin sulf. Din acest motiv, aceste termocentrale nu mai au nevoie de instalații foarte costisitoare de desulfurare și nici nu mai trebuie să importe cărbune sărac în sulf din Thailanda, pentru a-și reduce noxele emise și pentru a putea funcționa, așa cum s-a făcut la termocentrala de la Mintia.

Combustibilul termic lichid poate fi folosit și de centralele termice care încă mai folosesc cărbuni. Astfel, ele își eficientizează mult arderea combustibilului în cuptoare și scad semnificativ emisia de noxe, încadrându-se lejer în normele de mediu. Un exemplu este centrala termică a orașului Motru care funcționează ineficient și fără autorizație de mediu, deoarece arde lignit fără să aibă instalație de desulfurare. Dacă ea ar folosi combustibil termic lichid, care poate fi produs prin pirogazeificare la Turceni, ar deveni profitabilă și s-ar rezolva toate problemele de mediu.

Încă un avantaj este că sistemele de generare a energiei electrice care folosesc combustibil termic lichid sunt flexibile și adaptabile, putând contribui la echilibrarea sistemului energetic național.

Un alt avantaj este că nu se mai transportă cantități mari de cărbune umed (uneori cu peste 40% umiditate), ci doar combustibilul lichid.

Din momentul implementării acestei metode se va genera zgură și cenușă doar în câteva locuri, unde se pirogazeifică cărbunii. În toate celelalte zone din țară, haldele cu astfel de deșeuri industriale se pot închide și ecologiza. Arderea CTL-ului nu generează deșeuri solide.

Modul de obținere a acestui combustibil termic lichid din uleiul de piroliză a cărbunelui și compoziția lui optimă au făcut obiectul multor studii și cercetări. Aceasta deoarece el trebuie să îndeplinească simultan și cumulativ mai multe cerințe decât CTL-ul obținut din petrol. Condițiile standard pentru CTL sunt: să aibă putere calorifică mare, să fie stabil chimic, să nu conțină compuși cu sulf sau azot, ca să nu polueze la ardere, să aibă un conținut mic de apă, pentru a avea o ardere bună, implicit să scadă consumul de combustibil, să nu înghețe ușor etc.

La acestea se mai adaugă unele cerințe specifice faptului că CTL-ul este obținut prin pirogazeificare: producerea lui să nu necesite alte substanțe chimice decât cele obținute prin pirogazeificare, să nu conțină substanțele chimice valoroase și ușor vandabile din uleiul de piroliză și totuși să includă cât mai multe din celelalte substanțe rămase, în așa fel încât să nu aibă nici aciditate prea mare, ca să nu afecteze arzătoarele și cuptoarele în care este folosit, să nu conțină metale grele etc. De asemenea, combustibilul trebuie să fie cât mai ieftin.

Respectând aceste condiții, am reușit să produc un combustibil care să folosească peste 70% din compoziția uleiului de piroliză, restul fiind, în majoritate, substanțe chimice utile ca atare. Compoziția combustibilului termic lichid și modul lui de obținere prin pirogazeificare fac obiectul unui dosar de brevet de invenție.

Implementarea metodelor noi în termocentralele cu cărbune se poate face în trei etape:

a) folosirea unei stații pilot care să demonstreze eficiența metodei;

b) punerea în funcțiune a pirogazogenelor și a unor instalații pentru separarea primară, în fracții, a uleiului de piroliză rezultat. În această etapă se produce și combustibilul termic lichid;

c) construirea unei rafinării cu capacitatea de extragere și rafinare a unor substanțe chimice din uleiul de piroliză, care sunt valoroase în industria chimică. Această rafinărie este comună pentru toate termocentralele care produc ulei de piroliză.

În acest fel se începe cu o investiție medie, iar termocentralele cu cărbune sunt aduse pe profit în timp scurt. Apoi se mai fac investiții, care măresc profitul afacerii, deoarece vânzarea substanțelor chimice obținute din uleiul de piroliză este foarte profitabilă.

Prima etapă a programului de eficientizare a termocentralelor s-ar putea realiza destul de repede și ar costa doar 0,3% din banii europeni primiți de România pentru redresare și reziliență. Dacă politicienii nu sunt dispuși să aloce nici măcar atât pentru ca termocentrale cu cărbuni să devină profitabile și, odată cu ele, toate industriile conexe, înseamnă că nu vor să le salveze! Pentru că soluții tehnico-economice sunt și nu mai există niciun alt motiv obiectiv pentru care aceste investiții să nu se facă!

În concluzie, singura soluție reală și de durată pentru trecerea pe profit a termocentralelor cu cărbune este eficientizarea suficient de mare a procesului tehnologic. Aceasta se poate face numai cu tehnologii inovatoare, cum este pirogazeificarea cărbunilor și obținerea unui combustibil termic lichid. Acesta are putere calorifică mare, este mai ieftin decât gazul sau păcura și poate rezolva problema termocentralelor care nu au instalații de desulfurare, denitrare sau altele specifice pentru eliminarea noxelor.

Câteva termocentrale care sunt aproape de exploatările de cărbune și au instalații de desulfurare vor folosi pentru uz propriu cărbunele prelucrat prin pirogazeificare. În paralel, vor produce un combustibil termic lichid, prin metode termochimice specifice, care va fi folosit de toate celelalte termocentrale și centrale termice. În acest fel se eficientizează procesele de ardere, se produce mai multă energie electrică, se reduc emisiile de noxe și de CO2 și se obține profit.

Toate instalațiile vor fi produse în România, menținându-se astfel vie și activă industria termoenergetică și multe alte ramuri conexe.

Această metodă așteaptă să fie folosită și să aducă profit!

Adrian Aciu
Doctorand în domeniul pirolizei și gazeificării la Școala doctorală „Chimie Aplicată și Știința Materialelor”, Departamentul de Inginerie Chimică și Biochimică din cadrul Facultății de Chimie Aplicată și Știința Materialelor a Universității Politehnice din București.
Data: 25.02.2021