Naukowiec odkrył, jak zawierać toksyny znalezione w setkach roślin węglowych

Po pierwsze, zła wiadomość: analiza Earth Justice i Environmental Integrity Project wykazała, że ​​setki elektrowni węglowych w całym kraju wyrzucają niebezpieczne toksyny do otaczających wód podziemnych. Ale naukowcy z North Carolina State University mogli już znaleźć rozwiązanie palącego i niebezpiecznego problemu.

Raport, opublikowany w poniedziałek, przeanalizował publicznie dostępne dane ze składowisk popiołu węglowego w 265 elektrowniach węglowych i stwierdził, że 91 procent z nich wyrzucają do otaczającego środowiska niebezpieczne toksyny, takie jak arsen, ołów lub rad. W tym samym czasie gazeta opublikowana online w poniedziałek przed drukiem w Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering pokazuje sposób, w jaki naukowcy mogą rozwiązać ten problem za pomocą bakteryjnego biocementu.

Raport o skażeniu był współautorem Abla Russa, starszego adwokata w organizacji non-profit Watchdog Project Integrity Environmental (EIP), a dokument biocement został po raz pierwszy napisany przez dr Brinę Montoya, profesora nadzwyczajnego inżynierii lądowej w North Carolina State University.

W badaniach Montoyi jej zespół pokazuje, że mieszanie gnojowicy z odpadami węglowymi w biocement może pomóc powstrzymać toksyny obecne w popiele węglowym przed splądrowaniem. Ale aby zrozumieć, jak ten biocement może rozwiązać ten problem, ważne jest, aby wiedzieć trochę o tym, jak działają elektrownie węglowe

Jak toksyny z popiołu węglowego kończą się w wodach gruntowych?

Gdy węgiel zostanie spalony na energię, węgiel staje się stertą popiołu, który zawiera niebezpieczne substancje chemiczne, z których niektóre są znanymi czynnikami rakotwórczymi - myślę: arsen. Ten popiół jest następnie składowany na specjalnych wysypiskach lub, czasami, w stawach, gdzie jest mieszany z wodą, tworząc zawiesinę. Czasami ta gnojówka rozlewa się na górę - tak jak wtedy, gdy we wrześniu huragan Florencja uderzył w Karolinę Północną, przeciekając toksyczną gnojowicę do rzeki Cape Fear.

Russ wyjaśnia, że ​​kiedy ten popiół siedzi na składowisku lub stawie przez wiele lat, toksyny te zaczynają wypłukiwać do otaczającego podziemnego środowiska - w tym do wód gruntowych, jeśli są w pobliżu. EPA szacuje, że w 2012 r. 470 elektrowni węglowych w USA wyprodukowało 110 milionów ton popiołu - więc cały czas rośnie.

EPA - podobnie jak członkowie przemysłu węglowego - zdaje sobie sprawę, że toksyny mogą wylewać się ze składowisk lub stawów do otaczających wód gruntowych, mówi Russ, i dlatego nakazuje, aby te składowiska były pokryte nieprzepuszczalną substancją, która powinna utrzymywać wstręt rzeczy w dziurze - trochę jak plastikowa wkładka na basenie.

Mapa danych Earth Justice'a z raportu sugeruje, że 95 procent stawów popiołu węglowego nie ma żadnych wartości, ale Russ twierdzi, że nawet ci, którzy mają wkładki, nadal borykają się z problemem:

„Jest dość powszechne, że wysypiska i stawy budowane są w taki sposób, że dotykają wód gruntowych”, mówi Russ Odwrotność. „W takiej sytuacji, nawet jeśli umieścisz nieprzepuszczalną czapkę na składowisku lub stawie, woda będzie cały czas spłukiwać popiół i wypłukiwać te toksyczne zanieczyszczenia i przenosić je do środowiska”.

Ale nawet stawy, które są zamknięte, wciąż mają problem. Raport analizował składowiska odpadów i dostawy wód podziemnych osobno i wykazał, że 76% składowisk miało niebezpieczne poziomy zanieczyszczeń popiołem węglowym w pobliżu. Stawy były gorsze: 92 procent stawów miało w pobliżu niebezpieczne poziomy zanieczyszczeń. Na przykład wody gruntowe w pobliżu zakładu na północny zachód od Pittsburgha miały zawartość arsenu 372 razy wyższy niż bezpieczne poziomy. Dziewiętnaście mil na południowy wschód od Waszyngtonu, raport pokazuje, że popiół z trzech elektrowni węglowych wyciekł niebezpieczne poziomy ośmiu różnych zanieczyszczeń do wód gruntowych.

„Konsekwentnie widzieliśmy wiele zanieczyszczeń powyżej bezpiecznych poziomów”, mówi Russ. „Ponad połowa ma co najmniej cztery zanieczyszczenia obecne na niebezpiecznych poziomach. Kiedy pada to leje."

Jakie rozwiązania są na stole?

W 2015 r. Wprowadzenie zasady unieszkodliwiania popiołów węglowych wymagało, aby zakłady uwalniały dane o pobliskich wodach podziemnych, aby opinia publiczna mogła monitorować zanieczyszczenia, które mogą pochodzić ze składowisk i stawów. Wydano również wytyczne dla wykładzin w nowych zakładach.

Papier Montoya ma szczególne zastosowanie do wód powierzchniowych - dotyczyły one rozlewania - ale w zasadzie jej artykuł wskazuje, że biocement może zmienić konsystencję zawiesiny popiołu węglowego, aby utrzymać ją w stawie, nawet jeśli nie ma tu wykładzin.

Pracując w ramach dotacji z Instytutu Badań Energii Elektrycznej, zespół Montoya przyjrzał się naturze samej zawiesiny popiołu węglowego, mieszając ją z bakteriami glebowymi Sporosarcina pasteurii, jak również mocznik i wapń. Kiedy połączyła te składniki z gnojowicą popiołu węglowego w serii eksperymentów laboratoryjnych, stała się cieknąca popiół z węgla grubszy.

„Powstały biocement nie spowodowałby, że węgiel popiołu byłby całkowicie stały, ale byłby znacznie bardziej lepki niż istniejąca zawiesina popiołu węglowego”, powiedział Montoya. „Naszym celem w tej pracy było sprawdzenie, czy możemy użyć bakterii do stworzenia matrycy biocementu w stawach popiołów węglowych, dzięki czemu popiół węglowy będzie sztywniejszy i łatwiejszy do przechowywania”.

Russ słyszał o podobnych rozwiązaniach, ale woli proste podejście, które spowodowałoby ogromne zmiany w przemyśle węglowym. „Jestem trochę podejrzliwy, ponieważ wszystko, co ma kontakt z wodą, z czasem się załamie” - dodaje. „Myślę, że najlepszą rzeczą do zrobienia jest wykopanie popiołu z obszarów, w których jest on podatny na ucieczkę do środowiska”.

Wolałby, żeby te rośliny zostały wykopane i przeniesione do obszarów, w których jest bez szans że wejdą w kontakt z wodami gruntowymi - na wypadek, gdyby coś poszło nie tak. Dodaje, że to również da roślinom możliwość stworzenia lepszych liniowców w bezpieczniejszych miejscach.

Jeśli chodzi o elektrownie węglowe, rzadko są dobre wiadomości - przynajmniej z punktu widzenia ochrony środowiska. Niezależnie od tego, w jaki sposób EPA i przemysł węglowy zgodzą się pójść, obiecuje przynajmniej, że istnieje więcej niż jeden realny sposób na ograniczenie szkód.