Podziemne zgazowanie

"Trwająca dwa tygodnie próba przebiegła pomyślnie. Dokonano m.in. rozeznania jak bezpiecznie sterować takim procesem, jak dobierać media zgazowujące. Oceniono też, jaki mamy wpływ na jakość produktu" - powiedziała w czwartek PAP rzeczniczka Głównego Instytutu Górnictwa (GIG) w Katowicach, do którego należy kopalnia, Sylwia Jarosławska-Sobór.

Eksperyment przeprowadzono w podziemnym georeaktorze, czyli odizolowanym od wyrobisk pokładzie węgla wielkości ok. 5 na 15 metrów i grubości ok. 1,5 m. Doprowadzano tam mieszaninę gazów: powietrza, tlenu i pary wodnej. W ciągu dwóch tygodni zgazowano ok. 12-15 ton węgla z prędkością ok. 40 kg na godzinę.

Efektem spalania były tzw. gazy odlotowe, wyprowadzane na powierzchnię i spalane w specjalnej pochodni. To tlenek i dwutlenek węgla, metan i wodór. Eksperyment był ukierunkowany właśnie na zbadanie możliwości pozyskania tego ostatniego gazu, który w przyszłości mógłby znaleźć zastosowanie jako paliwo w ogniwach paliwowych do produkcji energii elektrycznej.

"Udziały poszczególnych składników w powstającej w wyniku zgazowania mieszaninie gazów zależą od warunków termodynamicznych prowadzenia procesu oraz od zastosowanego czynnika zgazowującego" - wyjaśniła rzeczniczka.

Zawartość poszczególnych gazów w mieszaninie była ściśle monitorowana. Wyniki są jeszcze opracowywane i będą przedstawione podczas konferencji podsumowującej projekt, 12 maja. Wiadomo jednak, że ilość uzyskanego wodoru nie odbiegała od założeń i wynosiła ok. 30 proc., różniąc się jednak w poszczególnych fazach procesu.

Pierwszą podziemną próbę zgazowania węgla poprzedziły dwuletnie badania w reaktorze powierzchniowym. Dzięki nim można było prawidłowo zaprojektować reaktor podziemny i zaplanować eksperyment w warunkach rzeczywistych.

Kierownik projektu, prof. Krzysztof Stańczyk z GIG podkreśla, że próba była prowadzona w otamowanym miejscu i nie mogła wymknąć się spod kontroli. W zwykłej kopalni naukowcy nie mieliby takiego komfortu. Eksperci są jednak w stanie przeprowadzić symulacje takich procesów, zanim przeprowadzą faktyczne eksperymenty.

"Dzisiaj rozwój technik informatycznych pozwala na coraz trafniejsze modelowanie procesu podziemnego zgazowania węgla. W naszych obecnych badaniach chcemy położyć na to silny nacisk, by stworzyć model zgazowania dostosowany do zadanych warunków zewnętrznych" - wyjaśniła rzeczniczka.

Pilotażowe zgazowanie przeprowadzono w ramach międzynarodowego projektu Huge (Hydrogen Oriented Underground Coal Gasification for Europe), współfinansowanego ze środków Funduszu Badawczego Węgla i Stali oraz Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Oprócz GIG, pełniącego w projekcie rolę koordynatora, uczestniczą w nim także partnerzy z Holandii, Wielkiej Brytanii, Niemiec, Czech, Belgii, Ukrainy oraz inne polskie podmioty.

Podziemne zgazowanie węgla, którego koncepcja powstała na początku ubiegłego wieku w Anglii, jest metodą pozyskiwania energii z węgla bezpośrednio w miejscu jego zalegania. Dokonuje się to poprzez doprowadzenie do zapalonego złoża czynnika zgazowującego (np. powietrza, tlenu, pary) i odbiór wytworzonego gazu na powierzchni. W ocenie ekspertów, w porównaniu do metod powierzchniowych podziemne zgazowanie jest procesem dużo bardziej złożonym i trudnym w realizacji.

Skala możliwych zastosowań produktów podziemnego zgazowania węgla jest szeroka. Gaz o wysokiej zawartości wodoru i tlenku węgla (tzw. gaz syntezowy) może być surowcem dla przemysłu chemicznego, np. do produkcji paliw płynnych czy metanolu; może też zastępować gaz ziemny. Rodzaj zastosowania zależy głównie od składu chemicznego uzyskanych gazów, a ten wynika przede wszystkim z rodzaju czynnika zgazowującego.

"Z punktu widzenia prowadzenia syntez chemicznych najcenniejszy jest gaz otrzymywany w procesie zgazowania tlenem lub mieszaniną tlenu z parą wodną" - wyjaśniła Jarosławska-Sobór.

Prostszym zastosowaniem otrzymanego gazu jest wykorzystanie go do wytwarzania prądu w turbinach gazowych. Inny sposób to spalanie go w kotłach ze zmodyfikowanymi palnikami gazowymi w celu produkcji ciepła. W przyszłości otrzymywany w procesie zgazowania wodór mógłby być stosowany jako paliwo w ogniwach paliwowych do produkcji prądu.

W przyszłości GIG chciałby testować podziemne zgazowanie na większą skalę. Swój projekt w tej dziedzinie instytut zgłosił do konkursu, ogłoszonego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju. Dalsze badania nad zgazowaniem byłyby prowadzone, kosztem ok. 30 mln zł, ok. 400 m pod ziemią, w jednej z kopalń Katowickiego Holdingu Węglowego.