Odsalania progi i bariery

Z dr inż. Krzysztofem Mitko z Katedry Chemii Nieorganicznej, Analitycznej i Elektrochemii Politechniki Śląskiej rozmawia Zygmunt Jazukiewicz.

• Problem odsalania wód kopalnianych był dostrzegany już w głębokim PRL-u. Jak by Pan ocenił doświadczenia Zakładu Odsalania Dębieńsko i dlaczego z nich nie korzystamy?

• Nakłada się tutaj na siebie kilka zagadnień. Przede wszystkim problemem są koszty: budowa instalacji odsalania o wydajności pozwalającej na przeróbkę całości wód zasolonych tylko jednej kopalni to inwestycja kosztująca dziesiątki, jeśli nie setki milionów złotych. W dodatku taka inwestycja nie zawsze się zwróci: o ile w przypadku wód mocno zasolonych, o zawartości Cl+SO4 rzędu kilkunastu-kilkudziesięciu gramów na litr, wytwarzanie soli warzonej, wody demineralizowanej i minerałów, oraz ich dalsza sprzedaż, ma sens ekonomiczny, to w przypadku wód miernie zasolonych (kilka gramów Cl+SO4 na litr) odsalanie nie będzie dochodowe.

Obecnie dla części kopalń bardziej opłacalne od inwestycji w odsalanie może być ponoszenie kosztów związanych ze zrzutem zasolonych wód do środowiska. Jeśli państwo wymusi odgórnie zmianę (np. wprowadzając obowiązek odsalania zrzucanych wód lub podwyższając opłaty), ale nie zapewni środków umożliwiających wdrożenie nowych technologii, to w zasadzie można od razu zamknąć całą branżę z dnia na dzień i ponosić koszty związane z takim nagłym szokiem. Z drugiej strony inwestycje w kopalnie węgla nie będą popularne – po co dawać pieniądze górnikom, skoro mamy odchodzić od węgla?

Sytuacja Zakładu Odsalania Dębieńsko jest trochę inna – pobliska kopalnia „Budryk” musi odprowadzać tam wody zasolone, ponieważ wynika to z ich pozwolenia wodnoprawnego. Technologia stosowana w Zakładzie Odsalania Dębieńsko pozwala na otrzymanie soli warzonej o bardzo wysokiej jakości, która jest sprzedawana jako sól spożywcza. Niestety, Dębieńsko ma wysokie zużycie energii elektrycznej, co przy rosnących cenach prądu pogarsza opłacalność wytwarzania soli. W skrócie – rozwiązania stosowane Dębieńsko są dla wielu kopalni zbyt drogie.

• Czy wiemy ile solanki wypuszczamy do rzek?
• Pojedyncza kopalnia zrzuca zwykle ok. kilka milionów m3 rocznie, a wszystkie kopalnie zrzuciły łącznie 155 milionów m3 (dane za 2018 r.). Całkowity ładunek soli jest raczej stały od lat i wynosi ok. 4 miliony ton rocznie. Choć wraz z zamykaniem kopalń objętość solanek zmniejsza się, to ich stężenie rośnie w miarę jak wciąż działające zakłady eksploatują głębsze, bardziej zasolone złoża, stąd brak zmian.
• Czy solanka jest rozcieńczana do jakichś dopuszczalnych parametrów? Czy te normy są określone i w pełni przestrzegane?
• Można to zrobić w ten sposób, że monitoruje się stan okolicznych rzek i zrzuca się solankę ze zbiorników retencyjnych partiami, w momentach, gdy poziom wody w rzece sprawia, że po zmieszaniu z solanką poziom zasolenia nie jest już tak wysoki. Ta metoda niestety jest wrażliwa na długotrwałe susze, ponieważ odwadnianie kopalń trwa cały czas. W trakcie naszych badań nie zauważyliśmy wyraźnych różnic między naszymi analizami, a danymi podawanymi przez kopalnie w przypadku wód przed zrzutem.

Zgodnie z rozporządzeniem Ministra Środowiska można zrzucać solankę bezpośrednio do rzeki tylko w takich ilościach, żeby po wymieszaniu zasolenie było niższe niż 1 g/L. Prawo ma jednak lukę: na „krótkich odcinkach” dopuszcza się zasolenie powyżej 1 g/L pod określonymi warunkami. Niestety, długość „krótkiego odcinka” nie jest zdefiniowana – równie dobrze może to być 30 km. W 2027 Komisja Europejska ma ocenić wdrażanie Ramowej Dyrektywy Wodnej (Water Framework Directive) i najprawdopodobniej zaleci uściślenie prawa.

• Wydaje się, że potężne instalacje odsalania wody morskiej na świecie mają trudniej ze względu na zanieczyszczenia organiczne, których nie ma w wodach podziemnych.
• Jest raczej wprost przeciwnie – odsalanie wody morskiej jest łatwiejsze, ponieważ odpady z odsalania można zawrócić wprost do morza (w praktyce ponad połowa wody morskiej pobieranej do odsalania jest po zatężeniu zrzucana z powrotem). W przypadku Górnego Śląska musimy przerabiać całość wody, ponieważ nie ma gdzie zrzucać zasolonych odpadów: ani z powrotem na dół na kopalni, ani rurociągiem do Bałtyku. Stąd instalacje takie jak Zakład Odsalania Dębieńsko, które zatężają wodę aż do wytwarzania soli warzonej, co nie jest konieczne np. w Izraelu.
• Czy rzeczywiście najbardziej obiecująca jest metoda odwróconej osmozy?
• Odwrócona osmoza jest najbardziej ekonomiczną metodą tylko do pewnego poziomu zasolenia. Im większe stężanie zasolonych odpadów, tym większego ciśnienia należy użyć. W przypadku wody morskiej, przy założeniu że tylko 40% wody jest odsolone, a 60% pozostaje jako zatężony odpad, w odwróconej osmozie stosuje się ciśnienia 60–70 atmosfer. Gdybyśmy chcieli zmniejszyć procent wody pozostającej jako zatężony odpad, musielibyśmy zwiększyć ciśnienie – aż do zupełnie niepraktycznych wartości. Dlatego duża część pobranej wody morskiej po obróbce metodą odwróconej osmozy trafia z powrotem do morza. Na Śląsku nie możemy sobie na to pozwolić, dlatego w przypadku wód kopalnianych odwrócona osmoza stanowi tylko część całego systemu odsalania, a zatężony odpad z tego procesu poddawany jest dalszej obróbce innymi metodami (np. wyparką, jak w Zakładzie Odsalania Dębieńsko, czy elektrodializą).
• Solanki podziemne zawierają szereg wartościowych pierwiastków. Musimy importować sole potasowo-magnezowe do produkcji nawozów sztucznych. Może da się je wydzielić z solanek kopalnianych?
• Jak najbardziej, celem projektu Zero Brine było wykazanie, że można odzyskiwać nie tylko sól i wodę, ale też inne minerały – w naszym przypadku był to głównie wodorotlenek magnezu. Udowodniliśmy, że można go wydzielać z wód kopalnianych, a tak otrzymany produkt jest wysokiej jakości. Jest to bardzo cenna substancja i istnieją firmy, również w Polsce, które poszukują nowych źródeł tego surowca.
• Na jakim etapie jest obecnie projekt Zero Brine, w którym Pan działa?
• Projekt Zero Brine zakończył się w listopadzie zeszłego roku, obecnie kontynuujemy prowadzone badania w większej skali w kopalni Piast-Ziemowit, w ramach projektu Life Brine-Mining. Celem projektu jest opracowanie technologii pozwalającej na wykorzystanie solanek kopalnianych odzysku soli, wody demineralizowanej, wodorotlenku magnezu, gipsu i węglanu wapnia – produktów, które mogą stanowić nowe, dodatkowe źródło dochodów dla górnictwa. Ma to umożliwić kopalniom węgla dostosowanie się do wymogów unijnej Ramowej Dyrektywy Wodnej.
• Dziękuję za rozmowę.