Grupa Analityki Rtęci i Pomiarów Przemysłowych

Grupa badawcza LARiPP

OBSZARY DZIAŁALNOŚCI GRUPY

Wysoka toksyczność rtęci była powodem tego, że w 1990 roku rtęć znalazła się pośród 189 najbardziej szkodliwych dla środowiska substancji, ujętych w amerykańskim dokumencie Clean Air Act. W ślad za tą regulacją prawną w 2005 roku Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska (EPA) nakazała ograniczenie poziomu emisji rtęci z procesów spalania o średnio 70%. W 2011 roku EPA wprowadziła nowe regulacje nakazujące ograniczenie poziomu emisji rtęci z nowo budowanych instalacji spalania paliw do 2.5 μg Hg/m3N i do poziomu 8.5 μg Hg/m3N dla instalacji istniejących. W Unii Europejskiej rtęć i inne metale ciężkie, metaloidy i ich związki (szczególnie lotne) były sukcesywnie umieszczane w kolejnych dyrektywach, których celem była poprawa stanu środowiska (Integrated Pollution Prevention and Control Directive 96/61/WE, Large Combustion Plant Directive – 2001/80/WE, National Emission Ceilings Directive – 2001/8l/WE). Powyższe dyrektywy nakazywały regularny monitoring poziomu zanieczyszczeń emitowanych przez instalacje o nominalnej mocy powyżej 50MW, raportowanie wielkości emisji do Głównego Instytutu Ochrony Środowiska, a przez to do Europejskiego Rejestru Uwalniania i Transferu Zanieczyszczeń i używania najlepszych dostępnych technologii ograniczających poziom emisji (BAT). W 2010 roku UE wydała Dyrektywę (IED) 2010/75/EU w sprawie emisji, obowiązująca od stycznia 2011 r., która zintegrowała siedem wcześniejszych legislacji w celu eliminacji emisji z działalności przemysłowej. Zastosowano regułę „emitent płaci”. Dyrektywa ustala ogólne ramy kontroli głównych rodzajów przemysłu, zapewnia rozsądną gospodarkę zasobami naturalnymi i umożliwia interwencję u źródła emisji. Wprowadza też zmiany idące w kierunku zintegrowanego podejścia do prewencji i kontroli emisji do powietrza, wód, gleb, gospodarki powstającymi odpadami oraz dążenia do tworzenia energooszczędnych rozwiązań i bezpiecznych praktyk produkcyjnych (gospodarka obiegu zamkniętego). Dotychczasowe podejście rozdzielające emisje do różnych ekosystemów powodowało, że powstające zanieczyszczenie przenoszono często z jednego środowiskowego medium do drugiego nie rozwiązując problemu samego w sobie. W przypadku spalarni odpadów zostały narzucone limity emisji wielu metali ciężkich oraz rtęci (50 µg/Nm3); został narzucony limit emisji w przypadku ścieków z oczyszczania gazów odlotowych (0,03 mg/l) i obowiązek badania stężenia rtęci w tych ściekach co najmniej raz na miesiąc; powstał obowiązek kontroli (przynajmniej raz w roku) całkowitej emisji ze źródeł >100 MW, w celu rozliczeniowym, ale również w związku z tworzeniem bazy informacji pod przyszłe standardy emisyjne; powstał obowiązek pomiaru rtęci w gazach odlotowych innych instalacji przemysłowych (np. w przemyśle cementowym) dwa razy do roku. Do powyższych dokumentów należy dodać Konwencję z Minamaty w sprawie rtęci podpisaną przez ponad 130 krajów i ratyfikowaną w sierpniu 2017 r.

Powyższe regulacje, spowodowały gwałtowny wzrost zainteresowania problematyką rtęci i innych metali (As, Co, Cr, V, Zn, Cu, Mn, Ni, Pb, Sb, Se, Cd i Tl) oraz ich związków w przemyśle, a w szczególności w elektrowniach spalających węgiel brunatny (typowa emisja rtęci na poziomie 15-30 μg Hg/m3N), ale także w cementowniach, zakładach przemysłu chemicznego czy spalarniach odpadów czy osadów. Obecnie, jak wynika z naszych dziesięcioletnich doświadczeń w obszarze pomiarów przemysłowych, wszyscy dostawcy energii, posiadający elektrownie, spalające paliwa stałe (grupy takie jak: ČEZ, PGE czy Tauron) szukają możliwości obniżenia poziomu emisji. Schemat działań jest podobny we wszystkich grupach: od oszacowania obecnego poziomu emisji, przez próby optymalizacji procesów spalania węgla i wykorzystania istniejących systemów oczyszczania (metody pasywne usuwania) do testów nowych technologii (metody aktywne i dedykowane pod dane zanieczyszczenie lub częściej grupę zanieczyszczeń). Na wszystkich tych etapach konieczne jest wykonywanie wiarygodnych pomiarów analitycznych w spalinach procesowych i innych produktach spalania jak popioły czy ścieki.

Historia grupy ARiPP

Grupa badawcza ARiPP, w skład której wchodzą: kierownik grupy – prof. AGH i dr. hab. inż. Mariusz Macherzyński i prof. AGH dr. hab. inż. Jerzy Górecki (członkowie stali) oraz doktoranci (członkowie zmienni) powstała w roku 2010 jako zespół realizujący projekt NCN,: „Analiza możliwości ograniczenia emisji rtęci z procesów energochemicznego przetwórstwa węgla„ którego kierownikiem był prof. dr hab. Janusz Gołaś. Od początku działania grupy były ukierunkowane na ograniczanie emisji rtęci z sektora energetycznego. W następnych latach grupa realizowała kolejne projekty związane z rtęcią w sektorze energetycznym: „Monitoring and reduction of mercury emission in gasification and combustion processes” (projekt KIC, European Institute of Innovation & Technology) oraz „Opracowanie bazy danych zawartości rtęci w krajowych węglach, wytycznych technologicznych jej dalszej redukcji wraz ze zdefiniowaniem benchmarków dla krajowych wskaźników emisji rtęci” (projekt NCBiR). Grupa uczestniczyła także czynnie w badaniach do projektów: „Zastosowanie energetycznych surowców odpadowych do wychwytywania gazowych form rtęci ze spalin” (projekt NCBiR), „Kompozytowy adsorber do ograniczania emisji rtęci w gazach odlotowych„, (projekt NCBiR). Członkowie grupy biorą udział w projektach dotyczących pomiarów przemysłowych we współpracy z Centrum Energetyki technicznego Uniwersytetu w Ostravie (projekty CEZ), testowali opatentowany przez Uniwersytet w Nottingham sorbent do usuwania rtęci sorbent tlenkowy MnOx/ZrO2 oraz prowadzą wieloletnią współpracę z Uniwersytetem w Splicie nad oczyszczaniem ścieków przy pomocy zeolitów naturalnych i modyfikowanych.

Główne nurty działalności Grupy ARiPP to obecnie:

  • przemysłowe pomiary zawartości rtęci w spalinach (pomiary takie wykonano w elektrowniach: Łaziska, Bełchatów, Trebovice, Trmice, Malda Boleslav, Pořiči, Melnik, Pruneřov, Počerady i Třinec),
  • przemysłowe pomiary zawartości amoniaku w popiele,
  • projektowanie i testy laboratoryjne sorbentów i materiałów do usuwania rtęci, innych metali ciężkich i toksycznych substancji oraz gazów ze spalin,
  • konstruowanie urządzeń analitycznych takich jak: mobilny układ do badania specjacji rtęci w spalinach, układ do oznaczania amoniaku w popiele lotnym, ultradźwiękowy kalibrator rtęci Hg(+2) układ do pobierania i oznaczania rtęci w gazie koksowniczym,  układ do testowania węgli pod kątem termicznego usuwania z nich rtęci, laboratoryjny generator spalin (element systemu do testów sorbentów)układ PDMS-GC-AFS do oznaczania metylortęci w próbkach biologicznych– półautomatyczny układ Tenax-CG-AFS do oznaczania MeHg w próbkach biologicznychprzemysłowy układ do oznaczania amoniaku w popiele)
  • badania popiołów lotnych pod względem wykorzystania i zagospodarowania w gospodarce obiegu zamkniętego.

Elektrownia

Pomiary przemysłowe – oznaczanie rtęci w spalinach w elektrowni węgla brunatnego

Skład grupy oraz informacje szczegółowe o jej członkach:

Kierownik grupy – dr hab. inż. Mariusz Macherzyński, prof AGH

dr hab. inż Jerzy Górecki, prof. AGH

Doktoranci

mgr inż. Yinyou Deng

mgr inż Mateusz Wałęka

mgr Natasza Rutkiewicz

mgr Sylwia Turniak-Kwarciak

AKTUALNOŚCI

04.2021 Grupa złożyła wniosek w ramach działania 4 IDUB

Aplikacja o środki  na prace badawcze realizowane z udziałem doktorantów

Tytuł projektu:
Opracowanie stanowisk badawczych i wykorzystanie ich do laboratoryjnych i przemysłowych testów materiałów projektowanych w celu minimalizacji toksyczności gazów procesowych

Gwarancje współpracy badawczej i poparcie wniosku:

List poparcia – Centrum Energetyki OSTRAVA,

List poparcia – Polska Akademia Nauk Wrocław

List poparcia – Polska Akademia Nauk Kraków

 

Kontakt

Dr hab. inż. Mariusz Macherzyński, prof. AGH: D-11, ul. Kawiory 26a, II p., pok. 202,

tel. +48 12 617 22 93

Dr hab. inż. Jerzy Górecki, prof. AGH: D-11, ul. Kawiory 26a, II p., pok. 206,

tel. +48 12 617 46 06