در سالهای گذشته زغال سنگ بهعنوان طلای سیاه شناخته میشد و موتور محرک انقلاب صنعتی بود. اما با گذشت زمان و افزایش آگاهی نسبت به اثرات مخرب سوختهای فسیلی بر محیط زیست، نگاهها به زغال سنگ تغییر کرد.
زغال قهوهای یا لیگنیت، یکی از انواع زغال سنگ است که به دلیل ویژگیهای خاص خود، همواره مورد توجه بود. این زغال بهعنوان یکی از جوانترین انواع زغال سنگ، هنوز هم در هالهای از ابهام قرار دارد. از یک سو، فراوانی و قیمت پایین، آن را به یک منبع انرژی جذاب تبدیل کرده و از سوی دیگر، مشکلات زیست محیطی ناشی از سوختن آن، استفاده از آن را با چالشهای جدی مواجه ساخته است.
در این مقاله با متخصصان شرکت پیشگامان کربن کرمان پالایش همراه باشید تا جایگاه زغال قهوهای در سبد انرژی جهان، مزایا و معایب و ویژگیهایی که آن را منحصربهفرد کرده را بررسی کنیم.
زغال لیگنیت چیست؟
زغال سنگ لیگنیت یا زغال قهوهای یکی از انواع زغال سنگ است که از نظر درجه زغالشدگی، بین زغال سنگ نارس و زغال سنگ بیتومینه قرار دارد. رنگ زغال سنگ لیگنیت قهوهای مایل به سیاه است که باعث شده برخی آن را با همین نام بشناسند. از جمله مزایا و معایب لیگنیت میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- مزایا: فراوانی در طبیعت، قیمت پایینتر نسبت به سایر انواع زغال سنگ
- معایب: رطوبت بالا، قدرت حرارتی پایین، آلودگی محیط زیستی بالا به دلیل انتشار گازهای گلخانهای و آلایندهها
اگر مقاله زغال سنگ چیست را مطالعه کنید، متوجه میشوید که زغال سنگها بر اساس درجه زغال شدگی به انواع مختلفی تقسیمبندی میشوند. لیگنیت، بیتومینه و آنتراسیت سه نوع اصلی زغال سنگ هستند که هر کدام ویژگیها و کاربردهای خاص خود را دارند. در جدول مقایسهای زیر میتوانید تفاوت این 3 نوع زغال را بهراحتی ببینید.
| ویژگی | لیگنیت | بیتومینه | آنتراسیت |
| سن زمینشناسی | جوانترین | متوسط | قدیمیترین |
| رطوبت | بالا | متوسط | بسیار کم |
| ساختار | نرم و شکننده | متوسط | بالا |
| قدرت حرارتی | پایین | متوسط | بالا |
| کاربرد اصلی | نیروگاههای حرارتی با راندمان پایین، صنایع سیمان | تولید برق، ککسازی، صنایع شیمیایی و فولاد | صنایع متالورژی، تولید کک متالورژی |
مشکلات استفاده از لیگنیت بهعنوان سوخت
لیگنیت، بهعنوان یکی از انواع زغال سنگ، با وجود فراوانی و قیمت پایین، مشکلات زیست محیطی و فنی متعددی را به همراه دارد که استفاده از آن را محدود میکند. بااینحال به دلیل نیاز به کربن فعال نمیتوان از چنین فرآوردههایی چشمپوشی کرد. در ادامه به برخی از مهمترین مشکلات استفاده از لیگنیت بهعنوان سوخت اشاره میکنیم:
مشکلات زیست محیطی:
- آلودگی هوا: سوزاندن لیگنیت مقادیر زیادی آلایندههای هوا مانند دیاکسید گوگرد، اکسیدهای نیتروژن، ذرات معلق و فلزات سنگین را وارد جو میکند. این آلایندهها باعث آلودگی هوا، باران اسیدی، مشکلات تنفسی و بیماریهای قلبی عروقی میشوند.
- انتشار گازهای گلخانهای: لیگنیت بهعنوان یک سوخت فسیلی، در هنگام سوختن مقادیر زیادی دیاکسیدکربن آزاد میکند که یکی از اصلیترین گازهای گلخانهای و عامل اصلی گرمایش جهانی است. البته سایر زغالسنگها و سوختهای فسیلی مثل نفت و گاز و زغال بیتومینه نیز، خطرات مشابهی دارند.
- تولید خاکستر: سوزاندن لیگنیت مقادیر زیادی خاکستر تولید میکند که حاوی مواد سمی و خطرناک است. دفع این خاکستر به صورت ایمن و بدون آسیب به محیط زیست، یک چالش بزرگ به شمار میرود.
- اثرات بر منابع آبی: تخلیه آبهای آلوده حاصل از فرآیند سوختن لیگنیت در منابع آبی میتواند باعث آلودگی آب و از بین رفتن تنوع زیستی شود.
مشکلات فنی:
- رطوبت بالا: رطوبت بالای لیگنیت باعث کاهش ارزش حرارتی آن و افزایش هزینههای خشک کردن میشود.
- قدرت حرارتی پایین: قدرت حرارتی لیگنیت نسبت به سایر انواع زغال سنگ کمتر است، بنابراین برای تولید مقدار مشخصی انرژی، نیاز به مصرف مقدار بیشتری لیگنیت است.
- خاکستر زیاد: خاکستر زیاد تولید شده از لیگنیت میتواند باعث انسداد تجهیزات و کاهش راندمان نیروگاه شود.
- آلایندگی بالا: وجود مقادیر قابل توجهی گوگرد و مواد معدنی در لیگنیت باعث افزایش آلایندگی تجهیزات و کاهش عمر مفید آنها میشود.
سایر مشکلات:
- اثرات اجتماعی: استخراج و سوزاندن لیگنیت میتواند باعث تخریب محیط زیست، جابهجایی جوامع محلی و ایجاد مشکلات اجتماعی شود.
- وابستگی به سوخت فسیلی: استفاده گسترده از لیگنیت باعث افزایش وابستگی به سوختهای فسیلی و کاهش امنیت انرژی میشود.
به طور خلاصه، استفاده از لیگنیت بهعنوان سوخت به دلیل مشکلات زیست محیطی، فنی و اجتماعی متعدد، یک چالش جدی است. به همین دلیل، در سالهای اخیر تلاشهای زیادی برای کاهش استفاده از لیگنیت و جایگزینی آن با منابع انرژی پاکتر مانند انرژیهای تجدیدپذیر صورت گرفته است. اگر به دنبال جایگزین بهتری بهعنوان سوخت میگردید، توصیه میکنیم مطلب آنتراسیت را به دقت مطالعه کنید.
ویژگیهای زغال لیگنیت
زغال سنگ لیگنیت از بقایای گیاهان مرده تشکیل میشود. این گیاهان در محیطهای باتلاقی و تحت شرایط بیهوازی (بدون حضور اکسیژن) مدفون شده و طی میلیونها سال تحت فشار و دمای کم به زغال سنگ تبدیل میشوند؛ بنابراین مهمترین عوامل تبدیل تورب به لیگنیت را میتوان همین نبود اکسیژن و فشار بالا دانست. اگر بخواهیم به برخی از بارزترین مشخصات زغال لیگنیت اشاره کنیم، میتوانیم موارد زیر را نام ببریم:
- جوانترین نوع زغال سنگ: لیگنیت از نظر زمینشناسی جوانترین نوع زغال سنگ است و طی مدت زمان کمتری تحتفشار و دما قرار گرفته است.
- رطوبت بالا: به دلیل جوان بودن، لیگنیت رطوبت بالایی دارد.
- ساختار نرم: ساختار لیگنیت نرمتر و شکنندهتر از سایر انواع زغال سنگ است.
- قدرت حرارتی پایین: به دلیل رطوبت بالا و درجه زغال شدگی پایین، لیگنیت قدرت حرارتی کمتری نسبت به سایر انواع زغال سنگ دارد.
- کاربرد اصلی: عمدتا در نیروگاههای حرارتی با راندمان پایین و در برخی صنایع سیمان استفاده میشود.
انواع زغال سنگ لیگنیت
لیگنیتها را میتوان بر اساس ویژگیهای مختلفی طبقهبندی کرد. یکی از رایجترین روشها، طبقهبندی بر اساس میزان رطوبت و محتوای کربن است. بهطورکلی باید بدانید درصد خلوص کربن موجود در لیگنیت از تورب، بیشتر است.
- لیگنیت چوب مانند (Woody Lignite): این نوع لیگنیت ساختار چوبی مشخصی داشته و رطوبت بالایی دارد.
- لیگنیت زمینهای (Earthy Lignite): ساختار زمینهای داشته و رطوبت کمتری نسبت به نوع چوبی در آن مشاهده میشود.
- لیگنیت لایهلایه (Laminated Lignite): این نوع لیگنیت به صورت لایههای نازک تشکیل شده و ممکن است حاوی مواد معدنی باشد.
زغال سنگ لیگنیت که نوعی زغال سنگ نارس به شمار میرود، تحت تاثیر عوامل مختلفی، در چند نوع تشکیل میشود. عوامل تاثیرگذار در دستهبندی زغال قهوهای عبارتاند از:
- میزان کربن: هرچه میزان کربن در لیگنیت بیشتر باشد، کیفیت آن بالاتر است.
- میزان رطوبت: رطوبت بالا در لیگنیت باعث کاهش ارزش حرارتی آن میشود.
- میزان مواد معدنی: وجود مواد معدنی مختلف در لیگنیت بر کیفیت و کاربرد آن تاثیر میگذارد.
- شرایط تشکیل: شرایط تشکیل لیگنیت مانند فشار و دما، بر خواص فیزیکی و شیمیایی آن تأثیرگذار است.
کاربرد زغال لیگنیت
زغال سنگ لیگنیت در جهان محبوبیت خاصی دارد. هر چند در سالهای اخیر بسیاری از کشورهای توسعه یافته برای حفاظت از محیط زیست به سوختهای پاک روی آوردهاند؛ اما همچنان در مواردی نمیتوان برای این زغال جایگزین بهصرفهتری پیدا کرد.
خوشبختانه لیگنیت در ایران فراوان بوده و کشورمان دارای ذخایر قابلتوجهی از زغال سنگ، به ویژه لیگنیت است. با اینکه تولید زغال سنگ در ایران در سالهای اخیر نوساناتی داشته؛ اما استانهای خراسان جنوبی، مازندران و کرمان از جمله استانهای غنی از زغال سنگ در ایران هستند.
با این تفاصیل این سوخت فسیلی را میتوان برای موارد زیادی به کار برد. در ادامه برخی از کاربردهای رایج لیگنیت را توضیح دادیم؛ اما اگر به نحوی با این سوخت سروکار دارید، بهتر است مقاله زغال سنگ نارس را نیز مطالعه کنید.
- تولید برق: لیگنیت بهعنوان سوخت در برخی نیروگاههای حرارتی برای تولید برق استفاده میشود. البته به دلیل راندمان پایینتر و آلودگی بیشتر نسبت به سایر سوختها، استفاده از آن در این بخش رو به کاهش است.
- صنعت سیمان: لیگنیت بهعنوان سوخت در کورههای سیمان به کار میرود. حرارت حاصل از سوختن لیگنیت به گرم کردن آهک و سایر مواد اولیه برای تولید سیمان کمک میکند.
- تولید مواد شیمیایی: برخی ترکیبات شیمیایی از لیگنیت استخراج میشود.
- صنعت فولاد: در برخی موارد، لیگنیت بهعنوان احیاکننده در فرآیند تولید آهن و فولاد به کار میرود.
- کشاورزی: در برخی مناطق از لیگنیت بهعنوان اصلاحکننده خاک نیز استفاده میشود.
لیگنیت: دوراهی انرژی؛ بین توسعه و پایداری
زغال قهوهای یا لیگنیت، بهعنوان یکی از منابع انرژی فسیلی، همواره با چالشهای متعددی روبرو بوده است. از یک سو، فراوانی و قیمت پایین، آن را به یک گزینه جذاب برای تولید انرژی تبدیل کرده است. از سوی دیگر، مشکلات زیستمحیطی ناشی از سوختن لیگنیت، از جمله انتشار گازهای گلخانهای و آلودگی هوا، استفاده از آن را با محدودیتهای جدی مواجه ساخته است.
با توجه به افزایش آگاهی جهانی نسبت به تغییرات اقلیمی و لزوم کاهش انتشار گازهای گلخانهای، آینده استفاده از زغال قهوهای با ابهاماتی همراه است. اگرچه برخی کشورها همچنان به استفاده از این سوخت ادامه میدهند، اما روند کلی به سمت کاهش مصرف زغال سنگ و جایگزینی آن با منابع انرژی پاکتر مانند انرژیهای تجدیدپذیر است.
در کل، زغال قهوهای یک منبع انرژی دوگانه است که هم میتواند فرصتهای اقتصادی ایجاد کند و هم تهدیدی جدی برای محیط زیست باشد. انتخاب آیندهای پایدار برای این منبع انرژی، نیازمند تصمیمگیریهای آگاهانه و برنامهریزیهای دقیق است.
سوالات متداول
- زغال سنگ لیگنیت چیست و چه تفاوتی با سایر انواع زغال سنگ دارد؟
- زغال سنگ لیگنیت یا زغال قهوهای، یکی از انواع زغال سنگ است که از نظر درجه زغال شدگی، بین زغال نارس و زغال سنگ بیتومینه قرار دارد. لیگنیت جوانترین نوع زغال سنگ است و رطوبت بالاتری نسبت به سایر انواع دارد. همچنین، ارزش حرارتی آن کمتر و ساختار آن نرمتر و شکنندهتر است.
- چرا زغال سنگ لیگنیت رطوبت بالایی دارد؟
- رطوبت بالای لیگنیت به دلیل جوان بودن آن و ساختار متخلخلش است. این زغال سنگ هنوز فرصت کافی برای از دست دادن رطوبت خود را نداشته و ساختار متخلخل آن نیز باعث جذب و نگهداری آب میشود.
- آینده زغال سنگ لیگنیت چگونه خواهد بود؟
- با توجه به افزایش آگاهی نسبت به مشکلات زیست محیطی ناشی از سوختن زغال سنگ، انتظار میرود استفاده از زغال لیگنیت بهعنوان سوخت به تدریج کاهش یابد و جای خود را به منابع انرژی پاکتر بدهد. بااینحال، در برخی مناطق که دسترسی به منابع انرژی دیگر محدود است، همچنان به استفاده از لیگنیت ادامه داده میشود.
- آیا میتوان از زغال سنگ لیگنیت برای گرمایش منازل استفاده کرد؟
- بهطورکلی، استفاده از زغال سنگ لیگنیت برای گرمایش منازل توصیه نمیشود. زیرا راندمان گرمایشی کمی دارد، دوده و آلاینده هوا تولید میکند، هزینه تعمیر نگهداری دستگاههای گرمایشی را بالا میبرد.
- آیا میتوان از لیگنیت برای تولید محصولات شیمیایی استفاده کرد؟
- بله برخی ترکیبات شیمیایی از لیگنیت استخراج میشود.
- بزرگترین ذخایر زغال سنگ لیگنیت در کدام کشورها قرار دارد؟
- بزرگترین ذخایر لیگنیت در کشورهایی مانند ایالات متحده، آلمان، روسیه، چین و هند قرار دارد.