Obiecujący pilotaż w kopalni Bolesław Śmiały
Data publikacji 08.11.2019r.Bardzo obiecujące wyniki przynosi pilotaż nowoczesnej technologii odsalania wód w kopalni Bolesław Śmiały w Polskiej Grupie Górniczej, gdzie od lipca działa unikatowa w Europie instalacja w ramach międzynarodowego projektu badawczego „Zero Brine” – poinformowano kilka dni temu na oficjalnym portalu zerobrine.eu i w niderlandzkim periodyku „Water News Europe”.
Polska Grupa Górnicza uczestniczy w przedsięwzięciu jako partner przemysłowy i zapewniła potrzebny naukowcom poligon badawczy. Politechnika Śląska w Gliwicach zdobyła finansowanie w znanym unijnym programie Horizon 2020 i stworzyła konsorcjum 22 europejskich jednostek naukowo-technologicznych. Koordynacją „Zero Brine” (który oprócz polskiej instalacji w Łaziskach obejmuje trzy inne: w Hiszpanii, Holandii i Turcji) zajmuje się Uniwersytet Technologiczny w Delft, a postępami badań szeroko interesują się specjalistyczne europejskie media.
Celem projektu jest zbadanie możliwości pozyskania czystej chemicznie wody i wartościowych substancji mineralnych z zasolonych wód odpadowych – to jeden z milowych kroków do tzw. circular economy (gospodarki przyszłości o obiegu zamkniętym).
Na początku października eksperyment w łaziskiej kopalni Bolesław Śmiały wizytowali naukowcy i przedstawiciele przemysłu z Holandii, Grecji, Hiszpanii, Włoch, Belgii, Wielkiej Brytanii, Turcji i Niemiec. Gości podejmował dyrektor kopalni Grzegorz Conrad, który zaprosił grupę do zwiedzenia zakładu, opowiedział o jego długiej historii oraz pokazał górnośląską panoramę z wierzchołka stożka Skalny – jednego z największych na kontynencie rekultywowanych składowisk odpadów kopalnianych o wysokości 90 m.
High-tech w dwóch kontenerach
Superfiltry i aparatura do odsalania wód kopalnianych mieszczą się w dwóch kontenerach. Instalacja może oczyścić ok. 400 l cieczy na godzinę. Proces składa się z 5 etapów: wstępnego czyszczenia w filtrach workowych i świecowych, ultrafiltracji z odgazowaniem, zatężania solanki przez nanofiltrację, odwróconej osmozy i dwustopniowej elektrodializy.
- W Bolesławie Śmiałym użyto najnowszych dostępnych na świecie technologii. Odsalanie wód np. morskich przeprowadza się na świecie przemysłowo od dziesiątków lat, ale jest ono bardzo energochłonne. Naukowcy testują membrany filtrów o różnym składzie, aby rozwiązać problem opłacalności odsalania – wyjaśniał Krzysztof Korczak z Zakładu Ochrony Wód Głównego Instytutu Górnictwa.
- Naukowców bardzo interesują nasze oryginalne rozwiązania elektrodializy i odwróconej osmozy z zatężaniem. Są też wśród gości producenci membran, konstruktorzy instalacji odsalających. Mamy nadzieję, że technologia opracowana w Łaziskach zredukuje o połowę zużycie elektryczności w porównaniu do instalacji działającej od dawna w Zakładzie Odsalania Dębieńsko – mówił dr Krzysztof Mitko, szef zespołu „Zero Brine” w Politechnice Śląskiej.
W rzekach coraz więcej soli
Zasolenie wód jest poważnym problemem górnictwa w wymiarach ochrony środowiska i ekonomicznym. Każdego roku – jak opisują autorzy projektu „Zero Brine” do rzek w Polsce trafia ok. 4 mln t chlorku sodu (soli). Szacuje się, że to właśnie sektor wydobywczy odpowiada w aż 94 proc. za wzrost zasolenia wód Wisły (która pokrywa grubo ponad połowę zapotrzebowania na wodę w kraju). Straty spowodowane zasoleniem wód w przemyśle (przyspieszona korozja metali), rolnictwie (jałowienie gleb) i transporcie wodnym ocenia się na 100-250 mln dol. rocznie. Udana technologia, która pozwoli oszczędnie zużytkować kopalniane solanki jako źródło cennych surowców, może zamienić dotychczasowy kłopot w okazję do pomyślnego biznesu – czytamy w portalu zerobrine.eu.
Dr inż. Grzegorz Gzyl z Zakładu Ochrony Wód Głównego Insytutu Górnictwa w Katowicach zwraca uwagę na łamach „Water News Europe”, że wkrótce zrzuty zanieczyszczonych wód z przemysłu staną się zupełnie niemożliwe. W nowej ramowej dyrektywie wodnej Unii Europejskiej datę graniczną zakazu ustalono na 2027 r.
Dawne technologie pożerają prąd
Jedyna dotychczasowa instalacja do odsalania wód kopalnianych w Polsce działa od lat w Czerwionce-Leszczynach, gdzie produkuje się ok. 70 tys. t soli handlowej rocznie z zasolonych wód, które pompowane są z podziemnych wyrobisk kopalń Budryk i Dębieńsko. Technologia nie jest tam już jednak nowoczesna, procesy zużywają duże ilości prądu a nadto nie oczyszczają wód z cząstek magnezu i wapnia.
Tymczasem w Bolesławie Śmiałym można już mówić o sporym sukcesie. Przy odsalaniu udaje się odzyskać cenne surowce: prócz samej soli m.in. wodorotlenek magnezu o wysokiej czystości. Jest niezwykle poszukiwany m.in. w przemyśle materiałów ogniotrwałych (UE musi obecnie importować z Chin 95 proc. niezbędnej ilości tej substancji).
Najważniejsze jednak, że w łaziskiej kopalni Polskiej Grupy Górniczej naukowcy zdołali osiągnąć świetny rezultat zużycia energii. W założeniach projektu przyjęto, że energochłonność odsalania musi być ograniczona o połowę w stosunku do technologii używanych dotąd w Czerwionce-Leszczynach, co oznaczało cel na poziomie 22 kWh/m3 przerabianych wód kopalnianych. Wstępne wyniki pilotażu pokazały, że w kopalni Polskiej Grupy Górniczej zużycie energii wynosi 12 kWh/m3, natomiast uzyskany strumień solanki zawiera aż 82,8 proc. chlorku sodu (w porównaniu do ok. 70 proc. w starej technologii). Drugi z odfiltrowanych produktów to ciecz o wysokiej zawartości magnezu, z której można uzyskać niezwykle cenny wodorotlenek tego pierwiastka.
Naukowcy podkreślają, że są to wstępne wyniki, a sam proces wymaga dalszej optymalizacji. Planuje się m.in. zdalne obsługiwanie stacji przy pomocy łączy internetowych, ograniczenie liczby pracowników obecnych na miejscu przy instalacji przyniesie kolejne oszczędności.
Na solance można dobrze zarabiać
Na czym polega biznesowa atrakcyjność eksperymentu w Bolesławie Śmiałym?
Dla spółki wydobywczej - jak podkreśla Rafał Gąsior, dyrektor Biura Innowacji i Implementacji Nowych Technologii w PGG - korzyści z oszczędnej i przełomowej metody odsalania wód kopalnianych mogą objąć co najmniej kilka obszarów: produkcja i sprzedaż soli oraz wodorotlenku magnezu przekłada się na mniejszy koszt odwadniania wyrobisk, wprowadza dywersyfikację produktową, otwiera firmę na najnowsze światowe zdobycze high-tech, wreszcie – w sprzężeniu z efektywniejszą ochroną środowiska – oznacza awans wizerunkowy przemysłowego giganta.
Podstawowe ekonomiczne znaczenie przy obróbce wód kopalnianych ma produkcja z nich soli. Przeciętnie w Polsce wytwarza się jej ok. 4,3 mln t rocznie, z czego dwie trzecie stanowi nasycona solanka, jak ta uzyskiwana w kopalni Bolesław Śmiały. Ok. 63 proc. krajowej solanki zużywają dwa duże zakłady spółki Soda Polska w grupie Ciech. Ok. 21 proc. polskich solanek używa się do odparowania soli, a 16 proc. trafia do produkcji substancji chloroalkaicznych w przemyśle chemicznym (m.in. Anwil Nitrogen, Rokita, Organika-Zachem). Wodorotlenek magnezu przerabiany jest obecnie w Polsce w ilości ok. 300 tys. t rocznie (w zakładach Ropczyce SA, Komex w ArcelorMittal, Żarów SA, Vesuvius Skawina).
W oczekiwaniu na instalację przemysłową
Możliwości opłacalnej produkcji na bazie wód kopalnianych z polskich zakładów górniczych nie ograniczają się do samej Polski. Ze względu na znaczne podobieństwo składu wód z wyrobisk do wody morskiej proponowane technologie mogą znaleźć szerokie zastosowanie przy odsalaniu mórz – sektor ten będzie rósł i nabierał znaczenia z powodu niedostatku wody pitnej na świecie – oceniają autorzy projektu „Zero Brine”.
Eksperci zagraniczni, którzy w październiku odwiedzili pilotażową instalację w kopalni Polskiej Grupy Górniczej w Łaziskach uważają, że największym wyzwaniem będzie teraz pozyskanie kompanii, które zdecydują się zainwestować w budowę instalacji w skali przemysłowej. Okres zwrotu poniesionych nakładów szacowany jest na od 8 do 10 lat – twierdzi Adriaan Van Hooijdonk w publikacji na łamach „Water News Europe”.
