Виразний словосполучення «якість життя» міцно увійшло в наш побут. Воно включає в себе багато компонентів, але в першу чергу це харчування, житло, одяг, робота, а також екологічні складові: повітря, яким ми дихаємо, і вода, яку ми п'ємо. Однак якщо перші чотири чинника в цілому мають позитивну динаміку, то це, на жаль, не можна сказати про воду та повітря.
Хто винен? Винуватців легіон! Головні серед них - промисловість, транспорт і сільське господарство, які, підвищуючи якість нашого життя відносно перших чотирьох показників, серйозно знижують його екологічну складову. Не остання роль в цім і сірки.
Сірка як екологічний чинник
Що робити з екологією? Рецепт простий: потрібно скоротити надходження в навколишній простір забруднювачів, а краще зовсім уникнути його. Одним словом, потрібно прагнути до безвідходного виробництва, а поки відходи є, їх необхідно очищати від шкідливих компонентів. Для води такі технології розроблені і активно впроваджуються: воду очищають комунальні підприємства, існує безліч індивідуальних побутових пристроїв для очищення води. Однак очищати повітря в необхідних обсягах в осяжному майбутньому навряд чи буде можливо, і нам залишається одне - якомога менше його забруднювати.
В першу чергу слід звернути увагу на оксиди сірки (S02 і S042-), азоту (N02), вуглецю (СО2 і CО) і тверді частинки - це головні забруднювачі як за обсягом викидів, так і за токсичністю, причому кожен з них заслуговує на пильну увагу. Ми зупинимося лише на оксидах сірки, але зате постараємося розглянути їх всебічно.
Сірка корисна
У породах земної кори зустрічається сірка вулканічного і осадового походження. І та і інша надходить до місць відкладення в складі сірководню, проте в першому випадку газ має глибинне вулканічне походження, а в другому - біогенне (найчастіше мікробіогенне). Зупинимося детальніше на другому випадку: адже на прикладі сірки можна побачити не тільки геохімічну передісторію одного з найбільш потужних забруднювачів повітря, а й те, як тонкі біохімічні процеси в світі бактерій можуть привести до формування великих родовищ корисних копалин.
Люди завжди цінували роль сірководню в утворенні так званих сульфідних рудних родовищ. Найбільші скупчення свинцю, цинку, міді, нікелю, миш'яку, олова, сурми, ртуті та інших хімічних елементів представлені сульфідами, які утворюються при взаємодії Н2S з відповідними іонами. При цьому в разі осадових родовищ питання про джерело сірки для утворення сірководню довгий час серйозно не досліджували: вважалося, що воно відбувається з органічної речовини, яка в осадових породах присутня майже завжди.
Однак при більш уважному розгляді стало ясно, що вміст сірки в органіці зовсім малий для утворення величезної маси сульфідних руд: в живих організмах її трохи - в кращому випадку частки відсотка в розрахунку на суху речовину. Атоми сірки є тільки в двох з двадцяти амінокислот - метіоніні і цистеїні, та ще в ферредоксинах, в деяких вітамінах - і це майже все.
Втім, для утворення сірководню існує необмежене джерело сірки: це сульфати, розчинені у воді океанів, поверхневих і підземних водах суші. Їм знаходить застосування в своєму життєвому циклі унікальна група мікроорганізмів, званих сульфатвідновлюючими бактеріями.
Ці мікроорганізми здійснюють справжній енергетичний подвиг - вони використовують гранично окислену сірку сульфатів (S042-) в якості кінцевого акцептора електронів при анаеробному окисленні (засвоєнні) органічної речовини. В результаті позитивно заряджена шестивалентна сірка (S+VI) відновлюється до негативно зарядженої двухвалентной (S-II), що проходить в кілька етапів:
S(+VI) O42- --> S3O62- --> S2O32- -->S2032- -> Н2S(- ||).
Фізіологічний сенс цього окислювально-відновного процесу (сульфатредукції) проявляється в забезпеченні енергією життєвих процесів бактерій. Але сульфати - вельми стабільні хімічні сполуки, тому процес відновлення сам вимагає чималих енергетичних витрат. На відновлення сірки йде велика частина енергії органічної речовини, яку засвоюють бактерії. При невисоких температурах утворення осадових відкладень (в середньому близько 20оС) цей енергоємний процес стає можливим тільки завдяки тому, що він йде з участю ферментного апарату мікроорганізмів.
Тому не дивно, що для харчування сульфатвідновлювальних бактерій придатна далеко не всяка органіка. Цим мікроорганізмам підходять тільки прості легкозасвоювані сполуки: ацетат, лактат, амінокислоти, карбонові кислоти і деякі інші. А ось складні органічні молекули, такі, як вуглеводні нафти, жирні кислоти, гумінові речовини, потрібно попередньо розщепити і переробити в більш прості речовини сапрофітними мікроорганізми. З геохімічної точки зору подібна примхливість виробників сірководню означає, що масштаби сульфатредукції будуть залежати не тільки від наявності в середовищі органічної речовини, а й від її складу.
Однак якщо всі умови в наявності, то масштаби генерації биогенного сірководню можуть бути просто величезними. Наприклад, завдяки бактеріальному сірководню утворився чорний мул Тамбуканського озера поблизу П'ятигорська. Намул цей уже багато десятиліть використовують як лікувальні грязі в санаторіях кавказьких Мінеральних Вод та інших регіонах країни. Однак самий вражаючий приклад - це, безумовно, багатокілометрова зона сірководневого зараження водної товщі і донних відкладень Чорного моря.
Реакція між сірководнем і іонами металів призводить до утворення сульфідів. Якщо, наприклад, в середовищі присутні іони Fе2+, то в результаті взаємодії утворюється колоїдний моносульфід заліза - гідротроіліт (FеS х nН20). Далі він реагує з елементною сірої і утворює дисульфид заліза - мельниковіт (FеS2 х nН20), кристалізація та дегідратація якого дає найбільш поширений сульфідний мінерал - пірит (FеS2). Якщо ж в осаді присутні іони інших металів, то утворюються сульфідні сполуки, відповідні їм. Саме в результаті реакції біогенного сірководню з іонами кольорових і рідкісних металів в осадах стародавніх водойм концентрувалися сульфідні мінерали, завдяки яким з'явилися згодом осадові сульфідні родовища, що мають величезне промислове значення.
Сірка і паливо
Лікувальні грязі, руди, такі необхідні промисловості, - все це приклади використання сірки і її з'єднань на благо людини. Але в тому-то і справа, що похідні сірки - всюдисущі, і ті ж самі сульфіди, до числа яких належить і пірит, присутні часом там, де від них більше шкоди, ніж користі.
Кам'яне і буре вугілля - особливі корисні копалини, в першу чергу це паливо. Якщо в ньому є сполуки сірки, при спалюванні вони неминуче забруднюють навколишнє середовище. Адже багато вугільних пластів буквально нашпиговані зернами сульфідних мінералів. Вміст сірки в вугіллі різних родовищ коливається від менш ніж 0,1% до 10-15%. Якщо порівняти ці цифри із середніми показниками вмісту сірки в породах земної кори (близько 0,047%), то напрошується висновок, що у вугільних пластах сірка може багаторазово концентруватися.
Коли її частка в вугільній речовині перевищує 3-4%, вугілля називають високосірчистим. Сірка в них майже завжди входить до складу піриту, якого іноді буває так багато, що в колишні часи, як пише академік А.Е.Ферсман, пірит спеціально витягували з вугілля Підмосковного буровугільного басейну і використовували як сировину для виробництва сірчаної кислоти.
Це, однак, виявлялося рентабельним тільки тому, що пірит утворював досить великі конкреції, в той час як зазвичай він розсіяний в вугільній речовині у вигляді дрібних вкраплень (міліметри або частки міліметра в діаметрі). Присутність таких вкраплень, як неважко здогадатися, - це результат все того ж бактеріального відновлення сульфатів, що відбувалося за часів, коли вугілля було ще торфом. Особливо багато піриту там, де накопичення торфу відбувалося в прибережно-морській зоні, подібної сучасним болотам Флоріди. Такі, наприклад, пласти Донецького вугільного басейну.
Крім сірки, що знаходиться в складі сульфідів, у вугіллі завжди присутній
сірка сульфатів (тут її зазвичай не більше 1% від загальної кількості) і так звана сірка органічна. Ця остання - сірка, колись входила до складу органічної речовини рослин, з яких формувався торф, а також сірка в складі складних органічних сполук, що утворилися в результаті взаємодії Н2S з органікою. Частка органічної сірки теж зазвичай невелика, але відомі родовища високосірчистого вугілля, де цей елемент представлений головним чином органічним різновидом (наприклад, деякі родовища Іркутського вугільного басейну).
Але ось де органічної сірка переважає абсолютно - так це в нафти, яка, як відомо, утворилася з водоростей, а в них сірки, як правило, більше, ніж у вищих рослинах. Втім, якщо сіркою водоростей справа і обмежується, то в нафти її виявляється близько 1%. Однак не так вже рідко зустрічаються родовища з вмістом сірки, що перевищує 2-3%. З'являються вони, мабуть, тоді, коли в надрах Землі нафта контактує все з тим же біогенних сірководнем. Діяльностю мікроорганізмів зобов'язана своєю високою сірчистістю нафта деяких родовищ Приуралля.
Після переробки нафти вмістна в ній сірка переходить в бензин і мазут, і при використанні палива сірчисті продукти надходять в навколишнє середовище. З огляду на колосальні обсяги споживання бензину, проблема стає настільки гострою, що в країнах ЄС вирішено було введено новий стандарт «Євро», якому повинні відповідати моторне паливо і двигуни нових автомашин. Згідно з цим стандартом вміст сірки в моторному паливі скоротиться.
Великі проблеми створює сірка, а точніше, сірководень в складі природного газу деяких родовищ (наприклад, Прикаспійської низовини). У суміші з сірководнем метан як паливо використовувати не можна: сірководень є серйозною небезпекою навіть при незначному витоку газу, а при його спалюванні утворюються шкідливі оксиди сірки. Крім того, цей компонент руйнує бурове обладнання та газопроводи. Тому природний газ обов'язково очищають від сірководню, якому, на щастя, теж має застосування: його використовують як сировину для отримання елементної сірки - цінної і гостродефіцитної мінеральної сировини.
Тут технологічний процес фактично прискорює то, чого поки не встигла зробити природа. Адже в природних умовах надлишок сірководню, який не набув реакції з органікою або металами, в кінцевому рахунку окислюється, даючи в залишку елементну сірку. Вона відкладається в порожнинах гірських порід (тріщинах, порах, кавернах), за якими мігрує Н2S. Так утворюються родовища самородної сірки.
В даний час сірку застосовують головним чином при виробництві сірчаної кислоти, сульфітів для паперової промисловості, вулканізації гуми, засобів захисту рослин, при синтезі барвників і виготовленні сірників, але відомий цей мінерал з незапам'ятних часів.
Сірка і горіння
У релігійних розповідях про муки пекла сірці відводять, як відомо, не останню роль. Що й казати, запах у палаючої сірки і справді неприємний, а продукти згоряння - отруйні.
Питання про перетворення сполук сірки при високих температурах ми розглянемо на прикладі вугілля, який як і раніше залишається головним забруднювачем повітря сірковьісними речовинами.
При спалюванні вугілля температура в топках сучасних теплових електростанцій досягає 1500-1800оС. Цього більш ніж достатньо для повної дисоціації молекул сульфіду заліза і утворення діоксиду сірки (S02), який в складі димових газів надходить в атмосферу. Так відбувається з більшою частиною сульфідних зерен, але не з усіма.
Справа в тому, що перед спалюванням вугілля подрібнюють на порох, який потім через спеціальні пальники вдувають в камеру котла. При такій технології частки вугілля з вмістними в них зернами сульфідів перебувають в котельній камері ТЕС всього лише секунди або навіть частки секунди. За такий короткий час диссоціювати встигають не всі сульфідні зерна, і тому вони часто виявляються в складі так званого «недопалу палива», який вловлюють за допомогою пристроїв очищення димових газів.
Викид сірчистих сполук в газоподібній формі при цьому виявляється трохи нижче розрахункового, але зате зростає вміст сірки в зольних відходах, що створює проблеми при їх використанні в різних технологічних ланцюжках вторинної переробки. Набагато зручніше, коли утворений при розкладанні сульфідів S02 реагує з лужними і лужноземельними елементами, утворюючи сульфати, наприклад гіпс (СаS04). Ці сполуки теж уловлюються системами очищення димових газів, і до того ж гіпс можна виділити із зони і використовувати абсолютно так само, як природний мінерал.
Зв'язування сірки в сульфатах стає можливим завдяки утворенню СаO при високотемпературному розпаді карбонатів кальцію і заліза, постійно присутніх в вугіллі у вигляді мінералів кальциту і сідеріту. Однак за іронією долі, там, де карбонатів багато, вугілля містять мало сірки (наприклад, вугілля найбільшого басейну Сибіру - Кансько-Ачинського), і навпаки: там де багато піриту, карбонатів для зв'язування всієї сірки явно недостатньо (Донецький басейн).
І нарешті ще одна складова викидів - тверді частинки золи. В енергетиці вони отримали промовисту назву «проскакування». Тонкими аналітичними методами на поверхні цих частинок була виявлена плівка сульфатної сірки товщиною в десяті частки мікрона. Схоже, що при зниженні температури газоподібні сполуки сірки конденсуються на поверхні частинок золи.
Ця обставина дуже істотно, оскільки саме своєї поверхнею, збагаченою сполуками сірки, частки контактують з тканинами легенів, куди вони потрапляють при диханні. Наслідки оцінити неважко.
Сірка в атмосфері
Отже, в результаті згоряння палива сірка потрапляє в атмосферу і починає свій руйнівний шлях в природному середовищі. Показові оцінки питомих викидів S02, віднесені до одиниці виробленої енергії при спалюванні вугілля з покладів різних регіонів (г/кВтхч): буре підмосковне вугілля - 53,9, кам'яне донецьке - 21,6, кам'яне кузнецьке - 3,5, буре канськоачинске - 2,6.
Свій внесок у забруднення повітря вносить не тільки спалювання вугілля, а й його коксування для використання в чорній металургії. У цьому процесі на тонну переробленої сировини виділяється приблизно 2,5 кг S02. Якщо врахувати світове виробництво коксу (приблизно 450 млн. тонн на рік), то легко підрахувати, що сумарний викид оксиду сірки при коксуванні становить близько 1,1 млн. тонн. І хоча це значно менше, ніж викиди при використанні вугілля як палива, нехтувати цим джерелом забруднення теж не можна. Проблема викидів сірчистих сполук зберігається і при інших технологіях переробки вугілля, наприклад при виробництві моторних палив, синтетичного пального газу, термоантрациту, графіту, адсорбентів і так далі.
В результаті в промислових районах вміст сірки в атмосферних опадах досягає 20 ± 10мкг/м3, причому поблизу вугільних ТЕС її може виявитися навіть кілька міліграмів в кубометрі, в той час як над океаном, де антропогенне надходження сірки в атмосферу майже не позначається, її всього 0,2 ± 0,1мкг/м3.
Дощі, що випадають над промисловими районами, цілком заслужили право називатися кислотними. Адже двоокис сірки S02, яку несуть в атмосферу промислові викиди (в тому числі і на поверхні твердих частинок), окислюється за кілька діб до S042-, а оксиди сірки, взаємодіючи з водяними парами, утворюють сильні кислоти - Н2S03 і Н2S04. В результаті в Західній Європі середній рівень рН опадів досягає 4,0-4,5, а в деяких промислових районах світу (наприклад, в Західній Вірджинії, США) бували випадки, коли з неба лилася справжня концентрована кислота з рН 1,5. (Для порівняння: рН чистої дощової води - 5,6, а для снігового покриву Антарктиди він і того вище - 6,3.)
При характеристиці ТЕС як джерела забруднення фахівці звертають увагу в першу чергу на такі фактори. По-перше, це маса шкідливої речовини, що викидається в атмосферу за одиницю часу, а вона залежить, в свою чергу, від кількості палива, що спалюється і вмісту в ньому сірки. По-друге - висота викиду (в разі ТЕС вона визначається висотою димової труби): чим вище труба, тим менше концентрація забруднювача поблизу поверхні землі, тобто «на рівні дихання». Крім того, обсяг газів, що викидаються в одиницю часу, залежить від технології спалювання палива. Різниця між температурою викиду газів і температурою повітря в поточний момент часу помітно впливає на характеристики забруднення атмосфери.
Якби формування поля S02 в атмосфері визначалося тільки перерахованими факторами, то ізолінії з рівною концентрацією забруднювача представляли б собою концентричні кола з центром в районі труби ТЕС. Однак вітер, а також градієнти температури і інші метеорологічні чинники деформують поле концентрацій забруднювача, і високі концентрації оксиду сірки створюються часом навіть в точках, досить віддалених від джерела викидів.
Сірка в організмі
Ясно, що нічого хорошого від високого вмісту оксидів сірки в атмосфері людині чекати не доводиться - адже по токсичній дії вони займають одне з перших місць серед забруднювачів повітря.
Токсичність - показник реакції організму на дію речовини. Визначається вона характером біохімічної взаємодії, а також швидкістю надходження речовини в кров, активністю його метаболічних перетворень, біохімічними наслідками взаємодії з клітинами і тканинами. Крім того, при оцінці токсичності будь-якого речовини необхідно враховувати період його напіввиведення - час, за який взміст елемента після його одноразового надходження зменшується вдвічі. Для сірки, яка проникла в легені, цей період становить 94 дня, що зовсім немало. Якщо ж речовина надходить в організм постійно, то через якийсь час встановлюється рівновага. Його описує так звана кратність накопичення - відношення накопиченої кількості елемента до величини його щоденного надходження. Кратність накопичення сірки в шлунково-кишковому тракті становить 0,8, в легких - 0,75.
Зрозуміло, що поблизу промислових підприємств або в районах з несприятливим напрямком пануючих вітрів накопичення сірки в організмі може швидко досягти небезпечного рівня, а тому, врахувавши всі перераховані вище показники токсичності, для кожної шкідливої речовини вводять норму ГДК - його гранично допустиму концентрацію у воді або повітрі. Гранично допустима середньодобова концентрація (ПДКСС) S02 в атмосфері становить 0,05 мг/м3, і, якщо цей норматив з якихось причин перевищується, наслідки можуть бути дуже сумними.
Прикладом можуть служити трагічні події грудня 1952 року в Лондоні, коли щільний смог, що утворився через високий атмосферний тиску і повної відсутності вітру, тримався над столицею Англії майже чотири дні. Дані про склад міського повітря і смертності лондонців в цей період, свідчать про виразну кореляцію між концентрацією S02 і кількістю померлих за ці кілька днів. За оцінками медиків, смог погубив більше 4 тис. oсіб.
Тим часом з кінця 1950-х років до середини 1970-х концентрація сульфатів у повітрі промислових районів Західної Європи збільшилася не менше ніж в два рази. На щастя, цю динаміку вже не можна екстраполювати на сучасність, оскільки зростання енергоспоживання в Європі супроводжується досить ефективними заходами щодо зниження викидів сірки вугільними ТЕС і іншими промисловими підприємствами.
Повернення сірки на землю
Безпосереднім впливом оксидів сірки на організм їх руйнівну дію не закінчується: ці речовини здатні знизити якість нашого життя багатьма способами. Наприклад, повернувшись на землю в складі кислотних дощів, вони закісляють грунти, грунтові і поверхневі води. В результаті падає врожайність сільськогосподарських культур, погіршується стан лісів і пасовищ, снижется продуктивність водойм. І це тільки легкий начерк несприятливих екологічних наслідків.
Проте без вугілля як джерела енергії ні зараз, ні в осяжній перспективі обійтися не вдасться - адже з усіх корисних копалин, які використовуються в енергетиці (вугілля, торф, нафта, газ, горючі сланці), лише запаси вугілля великі настільки, що можуть реально забезпечити розвиток галузі в доступному для огляду майбутньому. В даний час 44% електроенергії в світі виробляється за рахунок спалювання вугілля. Вугілля залишається енергетичною і технологічною сировиною, ціни на яке більш стабільні в порівнянні з цінами на нафту і газ - ці останні занадто сильно залежать від політичної ситуації.
За авторитетними оцінками, 75% вугілля, що видобувається використовується як паливо, а добувають його в світі більше 4 млрд.т в рік. Протягом багатьох десятиліть Радянський Союз був лідером світового видобутку вугілля, однак зараз ця престижна позиція втрачена. На перше місце висунувся Китай (1,3 млрд. тонн на рік), на другому місці США (1,1 млрд. тонн). Прагнення розвивати вугледобувну галузь цілком зрозуміло: адже вартість будівництва вугільних ТЕС значно нижче, ніж атомних електростанцій рівної потужності.
А раз галузь розвивається, то доводиться не забувати про те, що енергетика на базі вугілля створює ряд серйозних екологічних проблем, пов'язаних не тільки зі збільшенням маси палива, що спалюється, але і з загальною тенденцією погіршення його якості, в тому числі і сірчистості. Адже всюди в першу чергу розробляли найбільш якісні - низькозольні і низькосірчисті - вугільні пласти, а тепер доводиться добирати те, що залишилося. З цього неминуче випливає, що зростання споживання енергії повино супроводжуватися розробкою і впровадженням нових технологій захисту навколишнього середовища від шкідливого впливу вугільної енергетики.
Як не опинитися в пеклі
Знизити викид сполук сірки в атмосферу можна двома шляхами: по-перше, знижуючи тим чи іншим способом вміст сірки в спалюваному вугіллі, а по-друге, витягуючи сірчисті з'єднання з диму ТЕС.
Перший шлях представлений різноманітними технологіями. Найчастіше використовують гравітаційне збагачення, при якому мінерали відділяються від органічної вугільної речовини завдяки великій різниці між щільністю мінеральних (2,3-5,0 г/см3) і органічних (1,5-1,8 г/см3) складових. Якщо врахувати, що щільність основного носія сірки - піриту - становить 5,0 г/см3, ми вправі очікувати помітного зниження вмісту сірки.
Однак для того, щоб успішно виділяти пірит з вугільної маси, її треба подрібнити до часток, порівнянних за розмірами з зернами мінералу (нагадаємо: це частки міліметра), що, звичайно ж, абсурдно. Тому реальні результати вельми скромні: сірчистість при гравітаційному збагаченні знижується не більше ніж на 10-15%, хоча інші види мінеральних включень витягуються таким способом куди краще: на відміну від піриту вони часто утворюють великі скупчення, легко відділяються від органічних складових. Зольність палива при цьому істотно знижується, а ось велика частина піриту залишається в вугільній речовині, не кажучи вже про органічну сірку, яка хімічно пов'язана з органічними компонентами вугілля.
Багато зусиль витрачено на розробку хімічних методів вилучення сірки: для цього її намагаються розчиняти різними реагентами при підвищених температурах і тисках. Однак такі підходи вимагають великих обсягів розчинника, енергетичних витрат, та й екологічно далеко не бездоганні, тому вартість розчинення сірчистих продуктів в вугіллі намагаються знизити, комбінуючи хімічні технології з бактеріологічними методами окислення піриту. На дослідних установках вміст піритної сірки вдається зменшити таким способом на 95%.
Аналогічні результати можна отримати при мікрохвильовому опроміненні вугілля, яке призводить до виборчого нагріванню сульфідних частинок і їх окислення, полегшуючи взаємодію сірки з розчинниками. Однак радіти поки рано: адже одна справа - експериментальна установка, і зовсім інше - щорічна переробка десятків мільйонів тонн палива. Масштаби технологічних і екологічних проблем, які можуть виникнути при масовому впровадженні методів хімічного вилучення сірки з вугілля, ще тільки належить оцінити, однак сумніви в тому, що майбутнє - за технологіями такого роду, вельми і вельми обгрунтовані.
На щастя, витяг сірковмісних речовин з продуктів згоряння вугілля може бути не менш ефективним методом боротьби з забрудненням повітря. Одна з таких технологій вже освоєна енергетикою - це спалювання вугілля в так званому киплячому (псевдозрідженому) шарі. Суть підходу полягає в тому, що паливо під тиском повітря як би спливає над гратами топки і згорає, перебуваючи в підвішеному стані.
Температура спалювання в котлах з киплячим шаром становить 800-1000оС, тобто помітно нижче, ніж при спалюванні палива традиційним пиловугільним способом. Це важлива перевага, так як при знижених температурах зменшується утворення токсичних оксидів NОх, що виникають за рахунок окислення атмосферного азоту. До того ж в котлах киплячого шару горіння відбувається в порівняно вузькій зоні, завдяки чому в зону горіння можна вводити пилоподібні карбонати - вапняк, крейда або доломіт. А в результаті, як ми вже знаємо, замість шкідливих газів SО2 і SО3 утворюється гіпс, який видаляють разом із золою. Завдяки пилоподібним карбонатам концентрацію оксидів сірки в викиді вдається знизити на 97-98%, і тому дана система спалювання набула поширення в промисловій енергетиці Заходу. Розроблений також проект потужної теплоелектростанції з котлами киплячого шару на базі донецького антрацитового вугілля.
Існують також технологічні схеми очистки та утилізації сірководню з газів, що утворюються під час коксування. Коксовий газ часто використовують як технічне і побутове паливо, а тим часом від початку він містить багато сірководню - від 6 до 40 г/м3. Норма змісту Н2S для побутового газу - 0,02 г/м3, тому коксовий газ ретельно очищають від шкідливих домішок - і не без економічної вигоди. Тут знайшли промислове застосування методи адсорбції і окислення сірководню до елементної сірки.
За кордоном розроблені технології одночасної очищення димових газів від оксидів сірки та азоту за допомогою ультрафіолету, в результаті чого газоподібний діоксид сірки перетворюється в твердий сульфат, а оксид азоту - в нітрат амонію. З тією ж метою запропоновано використовувати і інші сильні окислювачі - частинки високих енергій або озон.
Екологічну ситуацію в районах вугільних ТЕС можна дещо поліпшити, збільшуючи висоту димових труб. В результаті забруднювач буде розсіюватися на більшій висоті, і його концентрація в приземному шарі повітря знизиться. Зрозуміло, звичайно, що це всього лише перерозподіл забруднювача, й такий захід може принести користь тим, хто живе поруч з ТЕЦ. А ось скорочення числа труб може принести не тільки відносну, а й абсолютну користь. Наприклад, заміна чотирьох труб на одну більшого діаметру зменшує викид приблизно на 40%. Цього ж можна досягти, знижуючи швидкість виходу газів або їх температуру, але і те й інше пов'язане з значними технічними труднощами.
Висновок щодо сірки
Підіб'ємо деякі підсумки. Теплову енергію, як ми знаємо, використовували ще древні люди, спалюючи траву і деревину. З ростом народонаселення і розвитком металургії стало ясно, що якщо не зупинитися, то дерев надовго не вистачить. Настала черга викопної біомаси: спочатку вугілля, а пізніше - нафти і пального газу.
Нафту використовують переважно в двигунах внутрішнього згоряння, а природний газ - зручне і порівняно чисте джерело теплової енергії: на ньому працюють і великі ТЕС, і дрібні котельні. Але хоча запаси газу великі, при зростаючих масштабах його споживання вони можуть бути вичерпані за десятки років, і тоді нам залишиться тільки вугілля, якого вистачить на століття. Правда, існує ще атомна енергія, але ентузіазму з приводу АЕС останнім часом, як відомо, сильно поменшало.
Звичайно, нові джерела енергії обов'язково з'являться, і вже в найближчому майбутньому, але навряд чи на них можна буде покласти базове навантаження досить скоро. А раз так, то реальним джерелом теплової енергії на довгу перспективу залишається тільки викопне вугілля, і думати про те, як знизити шкідливий вплив вугільної енергетики на прирідне середовище і раніше необхідно.
