Evaluation of the possibilities of sequestration of carbon dioxide in aqueous suspensions of selected fly ash

Energetyka zawodowa jest największym emitentem antropogenicznego ditlenku węgla. Podstawowymi paliwami w Polsce są paliwa stałe - węgiel kamienny oraz węgiel brunatny, w procesach spalania w których powstają znaczne ilości odpadów, głównie popiołów lotnych. Popioły z węgla brunatnego, ze względu na skład chemiczny i fazowy, a tym samym właściwości, mają dotychczas ograniczone zastosowanie gospodarcze. Jedną z możliwości ich wykorzystania jest mineralna sekwestracja ditlenku węgla, ze względu na relatywnie dużą zawartość aktywnych CaO i MgO, które mogą reagować z ditlenkiem węgla w zawiesinach wodnych. W artykule przedstawiono teoretyczną pojemność związania oraz wyniki badań pochłaniania CO2 przez zawiesiny popiołowo-wodne sporządzone z popiołów lotnych ze spalania węgla brunatnego z El. Pątnów i El. Turów. Obliczona dla badanych popiołów maksymalna teoretyczna pojemność związania ditlenku węgla wyniosła odpowiednio: 14% dla popiołów z El. Pątnów oraz 14,4% dla popiołów z El. Turów. Badania wykazały, że najwięcej CO2 - 8,15 g/100 g popiołu - zostało pochłonięte przez zawiesiny sporządzone z popiołu fluidalnego z El. Turów o stosunku masowym popiołu do wody wynoszącym 0,8:1. W przypadku popiołu z El. Pątnów pochłanianie było mniejsze i wyniosło maksymalnie 8,7 g CO2/100 g popiołu. Największy przyrost pochłaniania CO2 obserwowano w pierwszych 30 minutach prowadzenia procesu karbonatyzacji w zawiesinach popiołu lotnego z El. Pątnów i pierwszych 15 minutach w zawiesinach popiołu lotnego z El. Turów. Po tym czasie pochłanianie wzrastało już powoli. Stwierdzono wzrost temperatury w komorach instalacji, potwierdzający zachodzenie procesu karbonatyzacji oraz jej endotermiczny charakter. Najwyższą temperaturę - 44,8 C zarejestrowano w zawiesinie popiołów z El. Turów o stosunku popiołu do wody - 0,8:1, w której stwierdzono również największe pochłanianie CO2. Przedstawione wyniki badań potwierdzają przydatność tych popiołów do sekwestracji ditlenku węgla.Power production is the largest source of emissions of anthropogenic carbon dioxide. The main fuels in Poland are solid fuels - hard coal and lignite. Their combustion produces large quantities of waste, primarily fly ash. The ashes from lignite, due to the chemical and phase composition, and thus their properties, have - so far - limited economic use. Among their possible applications is the use of mineral sequestration of carbon dioxide - this is the result of their relatively high content of active CaO and MgO, which can react with carbon dioxide in aqueous suspensions. The paper presents maximum theoretical capacity of CO2 bonding for examined fly ashes and the results of the research on absorption of CO2 by the ash-water suspensions from fly ash resulting from the combustion of lignite from Pątnów and Turów power plants. Calculated for the examined fly ashes maximum theoretical capacity of CO2 bonding amounted to 14% for the ashes from Pątnów power plant and 14.4% for the fly ashes from Turów power plant. Studies have shown that most CO2 - 8.15 g/100 g of ash, was absorbed by suspension with ashes from Turów power plant with a mass ratio of ash to water of at 0.8:1. In the case of ash from Pątnów power plant absorption was lower and amounted to a maximum - 8.7 g CO2/100 g ash. The largest increase CO2 absorption was observed in the first 30 minutes of carbonation in the suspensions of fly ash from Pątnów power plant and the first 15 minutes in suspensions of fly ash from Turów power plant. After this time, the absorption has increased slowly. An increase in temperature in the chamber system, confirming the occurrence of the process of carbonation and its endothermic character. The highest temperature - 44.8 C recorded in the suspension with ashes from Turów power plant, which has also the greatest absorption of CO2. The results confirm the usefulness of these ashes to sequester carbon dioxide