Acta Montanistica Slovaca Ročník 3 (1998), 3, 287-294 Ekologizácia spaľovania uhlia - využitie CO 2 zo spalín Jozef Markoš 1 a Ľudovít Jelemenský 1 Ecological aspects of coal combustion - utilization of CO 2 from flue gas Slovakia belongs to the group of twenty worst polluters throughout the world, releasing 10 - 12 tons of carbon dioxide per capita, whereas the worldwide average value is about 5 tons. It is known that the big electric and thermal power stations produce only 25 % of the overall production of carbon dioxide in Slovakia, whereas the biggest producer of carbon dioxide is the industry by 31%. The aim of the present contribution is to show possibilities of the further chemical conversion of the separated carbon dioxide from flue gas as a chemical raw material. We focused our attention to the feasibility of the conversion of carbon dioxide into carbon oxide or synthesis gas and its further conversion into methanol. The production of synthesis gas from carbon dioxide, coke (coal) and natural gas was assumed. On the basis of our studies we can claim that the fulfilment of the national target of the Slovak Republic set up for 2005, i.e., the reduction of carbon dioxide emissions by 20 % against 1988 by the chemical transformation of carbon dioxide from the electric power stations flue gas is not realistic. In our opinion a profound reduction of carbon dioxide emission can be reached by lower demands for energy produced by burning fossil fuels or by the substitution of these fuels by alternative energy sources. Key words: flue gas, carbon dioxide, waste, raw material, energetic costs, synthesis gas, methanol, urea. Úvod Slovensko je v dôsledku historického vývoja typom hospodárstva s veľmi vysokou energe- tickou náročnosťou. Na druhej strane kvalita životného prostredia v značnej miere závisí od spotreby a výroby energie. Najvýznamnejším zdrojom CO 2 na Slovensku je spaľovanie fosílnych palív pri výro- be tepla, energie a v doprave. Je známe, že Slovensko patrí medzi dvadsiatku najväčších znečisťo- vateľov ovzdušia na svete, keď ročne vypúšťa 10 až 12 ton CO 2 na osobu, pričom celosvetový priemer je asi 5 ton. Z obrázku 1 (Správa, 1995 - prevzaté) vyplýva, že CO 2 vzniká aj priemyselnou aktivitou, či už ako produkt chemických reakcií alebo pri výrobe energie na zabezpe- čenie technologických procesov. Ako príklad môžeme uviesť produkciu oxidu uhličitého pri výrobe cementu, vápna, železa, magnezitu, koksu, hliníka, pri fermentačných procesoch v potravinárskom priemysle, atď. Ďalej je zrejmé, že veľké elektrárne a teplárne tvoria iba 25% z celkovej produkcie CO 2 na Slovensku, pričom najväčším producentom CO 2 je priemysel - 31%. Slovenská republika, v zmysle medzinárodných dohôd znižovania emisií skleníkových plynov, stanovila národný cieľ - 20%-né zníženie emisií CO 2 do roku 2005 oproti roku 1988 (tzv. Torontský cieľ). Zníženie emisí oxidu uhličitého do ovzdušia môžeme realizovať v podstate dvoma spôsobmi: 1.obmedzíme jeho tvorbu, 2. pokúsime sa vzniknutý oxid uhličitý izolovať zo spalín a využiť ako chemickú surovinu. Cieľom tohto článku je poukázať na možnosti ďaľšieho chemického spracovania zachyteného oxidu uhličitého, t.j. využiť ho ako chemickú surovinu. Pokiaľ chceme chemicky využiť oxid uhličitý zo spalín tepelných elektrární, musíme si uvedomiť dve skutočnosti: 1. Uhlík v molekule oxidu uhličitého sa nachádza v najvyššom oxidačnom stupni, a teda z hľadiska termodynamického sa oxid uhličitý nachádza na najnižšej energetickej úrovni. To v praxi znamená, že drvivá väčšina reakcií oxidu uhličitého je silne endotermická a ich realizácia vyžaduje dodávať do systému veľké množstvo energie vo forme tepla a pracovať pri vysokých teplotách, prípadne i tlakoch. 2. Množstvo oxidu uhličitého v spalinách je veľmi vysoké. Ak si vezmeme za základ jeden 100MW blok tepelnej elektrárne pracujúci na plný výkon, tento vyprodukuje za hodinu približne 700 ton spalín, obsahujúcich približne 16%hmot. oxidu uhličitého, t.j. 112t.h -1 oxidu uhličitého. Ak máme 1 Doc. Ing. Jozef Markoš, CSc. a Ing. Ľudovít Jelemenský, CSc., Katedra chemického a biochemického inžinierstva, Slovenská technická univerzita v Bratislave, Radlinského 9, 812 37 Bratislava (Recenzovaná a revidovaná verzia doručená 30.10.1998) 287