2.5.1 Вопросы методологии

Известняк (CaCO₃), доломит (CaMg(CO₃)₂) и другие карбонаты (например, MgCO₃ и FeCO₃) - это основные материалы, имеющие коммерческое применение в различных отраслях промышленности.

Помимо уже рассмотренных отраслей промышленности (производство цемента, извести, стекла) карбонаты также используются в металлургии (чугун и сталь), сельском хозяйстве, строительстве и для снижения загрязнения окружающей среды (например, для удаления соединений серы из топочных газов). Как было отмечено во введении к главе, кальцинирование карбонатов при высоких температурах сопровождается выделением CO₂ (таблица 2.1). Следует отметить, что некоторые виды применения карбонатов (например, использование известняка в качестве заполнителя) не дает выбросов CO₂ и, следовательно, их не следует включать в национальный кадастр парниковых газов (см. таблицу 2.9).

Далее будут рассмотрены общие методы оценки выбросов CO₂ от использования карбонатов в производстве минеральных материалов. Эти методы применимы также для использования карбонатов в качестве флюсов или шлакообразователей в других категориях источников. Рекомендуется рассматривать четыре широкие категории источников: (1) керамика, (2) другое применение кальцинированной соды, (3) производство неметаллургической магнезии и (4) другое применение карбонатов.

Эффективная практика предусматривает описание выбросов от потребления карбонатов в той категории источников, где эти карбонаты были израсходованы и выделился CO₂. Таким образом, если известняк используется для известкования почв, то выбросы должны быть учтены в соответствующей категории сектора "Сельское хозяйство, лесное хозяйство и другие виды землепользования (СХЛХДВЗ). Если карбонаты используются как флюсы или шлакообразователи (например, при производстве чугуна и стали, химических веществ или для снижения загрязнения окружающей среды и т.д.), то выбросы должны быть учтены в тех категориях источников, где карбонаты были использованы. Как было отмечено выше, все товарное и нетоварное производство извести должно быть учтено в пункте "Производство извести". Особые категории источников, описанные далее (керамика, другое использование кальцинированной соды и неметаллургическое производство магнезии), должны быть учтены в категории "Производство минеральных материалов". Категория источников "Прочее" должна включать оценку выбросов, которые не попадают ни в одну из главных категорий, перечисленных в таблице 2.9.

Керамика

Керамика включает производство керамических кирпичей (производство силикатных кирпичей не приводит к выбросам CO₂) и кровельной черепицы, глазурованных керамических труб, огнеупорных и керамзитовых изделий, напольной и стеновой плитки, столовых и декоративных предметов (бытовая керамика), керамической сантехники, технической керамики и неорганических абразивных материалов. Выбросы от процесса производства керамики происходят в результате кальцинирования карбонатов глины, а также от добавок. Аналогично процессам производства цемента и извести карбонаты нагревают до высокой температуры в печи, при этом образуются оксиды и CO₂. Большая часть керамической продукции изготавливается из одного или нескольких типов глины (например, сланцы, огнеупорная глина и комовая глина). Сырьевые материалы объединяют и тонко измельчают в последовательных операциях помола. Размолотые частицы затем сжигают в печи и получают порошок (который может быть разжижен). Затем добавляют добавки, формуют или льют керамическое изделие, обрабатывают на механическом станке для сглаживания острых краев и получения желаемых свойств керамики.

Выбросы CO₂ происходят в результате кальцинирования сырья (особенно глины, сланцев, известняка, доломита и витерита) и использования известняка в качестве флюса.

Другое использование кальцинированной соды

Кальцинированная сода используется в различных областях, включая производство стекла, мыла и моющих средств, для удаления соединений серы из топочных газов, в производстве химических веществ, целлюлозы, бумаги и других потребительских продукции. Производство и потребление кальцинированной соды (карбонат натрия Na₂CO₃) приводит к выбросам CO₂. Выбросы от производства кальцинированной соды учитываются в "Химической промышленности", а выбросы от ее использования учитываются в секторах конечного использования. Выбросы от кальцинированной соды, применяемой в стекольном производстве, уже были учтены выше. Аналогично, если кальцинированная сода используется в других категориях источников, например, в категории химической промышленности, то выбросы должны учитываться в ней же (т.е. в категории использования).

Неметаллургическое производство магнезии

Эта категория источников должна включать выбросы от производства магнезии (MgO), которые не были включены в других местах кадастра.

Магнезит (MgCO₃) - один из главных видов сырья при производстве магнезии и, в конечном итоге, плавленой магнезии. Имеется три главных категории продукции магнезии: кальцинированная магнезия, жженая магнезия (периклаз) и плавленая магнезия. Кальцинированная магнезия используется во многих областях сельского хозяйства и промышленности (добавка к корму для скота, удобрения, электроизоляция и удаление соединений серы из топочных газов). Жженая магнезия используется в основном для производства огнеупорных изделий, а плавленая магнезия - в секторе огнеупорных и электроизоляционных материалов.

Магнезию получают кальцинированием MgCO₃, в результате которого выделяется CO₂ (таблица 2.1). Обычно при производстве кальцинированной магнезии выделяется 96 - 98% содержания CO₂, при этом почти 100% CO₂ выделяется в процессе последующего нагревания с образованием жженой магнезии. Производство плавленой магнезии также приводит к выделению около 100% CO₂.

Прочее

Выбросы могут происходить и в других категориях источников, которые не были рассмотрены выше. При отнесении выбросов к этой категории источников составители кадастра должны быть внимательны, чтобы не допустить двойного учета выбросов, которые уже были отражены в других категориях источников.

2.5.1.1 Выбор метода

Имеется две основных методики оценки выбросов от использования карбонатов для этих категорий источников. В методе уровня 1 делается допущение, что в качестве карбонатного сырья в промышленности используется только известняк и доломит, и вводится поправка на использование доли известняка и доли доломита по умолчанию. Уровень 2 - это то же самое, что и уровень 1, за исключением того, что должны быть определены конкретные данные о доле известняка и доле доломита.

Уровень 3 можно использовать для одних подкатегорий, а метод уровня 1 или 2 - для других категорий, для которых доступны лишь ограниченные данные. Такой гибридный подход согласуется с эффективной практикой. Выбор метода зависит от региональных условий.

Метод уровня 1

Метод уровня 1 основан на уравнении 2.12.

Уравнение 2.12

Уровень 1: расчет выбросов по массе потребленных карбонатов

Выбросы CO₂ = M_c · (0,85EF_ls + 0,15EF_d),

где:

Выбросы CO₂ = выбросы CO₂ от других процессов с использованием карбонатов, тонны;

M_c = масса потребленных карбонатов, тонны;

EF_ls или EF_d = коэффициент выбросов от кальцинирования известняка или доломита, тонны CO₂/тонны карбоната (см. таблицу 2.1).

Следует убедиться в том, что данные о карбонатах отражают количество чистых карбонатов, а не карбонатной породы. Если имеются только данные о карбонатной породе, то по умолчанию полагают, что порода содержит 95% карбоната. Для глин содержание карбонатов по умолчанию равно 10%, если нет другой информации. Кальцинированная сода - это карбонат натрия, не известняк и не доломит. Поэтому метод 1 для кальцинированной соды не требует применения пропорций по умолчанию 85%/15%. Выбросы оценивают путем умножения количества потребленной кальцинированной соды на уровне региона на коэффициент выбросов по умолчанию для карбоната натрия (см. таблицу 2.1).

Средние содержания чистых известняков и доломитов в карбонатном сырье в России, полученные на основании анализа ГОСТов (ГОСТ 23671-79, ГОСТ 23672-79, ОСТ 1485-82, ТУ 14-8-232-77) и данных об использовании карбонатных пород в обжиговых производствах (Бирюлев Г.Н., Гонюх В.М., Корнилов А.В., 1999, Сементовский Ю.В., 1999, Сементовский Ю.В., Бобрикова Е.В. 1998, Шишкин А.В. 1984), приводятся в таблице 2.8.

Таблица 2.8

СРЕДНЕЕ СОДЕРЖАНИЕ ИЗВЕСТНЯКОВ И ДОЛОМИТОВ В КАРБОНАТНОМ

СЫРЬЕ, ИСПОЛЬЗУЕМОМ В ОБЖИГОВЫХ ПРОИЗВОДСТВАХ, %

Метод уровня 2

В методе уровня 2 количество CO₂, выделившегося от использования известняка и доломита, оценивают исходя из анализа потребления и стехиометрии химических процессов. В методе уровня 2 используется уравнение подобное уравнению для уровня 1, но в методе уровня 2 требуются данные о количествах известняка и доломита, потребленных в регионе (уравнение 2.13). В эффективной практике не используют значения по умолчанию для фракции известняка и фракции доломита.

Уравнение 2.13

Уровень 2: метод расчета для других процессов

с использованием карбонатов

Выбросы CO₂ = (M_ls · EF_ls) + (M_d · EF_d),

где:

Выбросы CO₂ = выбросы CO₂ от других процессов с использованием карбонатов, тонны;

M_ls или M_d = масса потребленного известняка или доломита, соответственно, тонны (о содержании карбоната в известняке или доломите см. выше);

EF_ls или EF_d = коэффициент выбросов от кальцинирования известняка или доломита, соответственно, тонны CO₂/тонну карбоната (см. таблицу 2.1).

Метод уровня 3

Метод уровня 3 описан в Руководящих принципах МГЭИК (Межправительственная, 2006).

2.5.1.2 Выбор коэффициентов выбросов уровень 1 и уровень 2

Коэффициент выбросов для методик уровня 1 и уровня 2 рассчитывают по массе CO₂, выделившегося на единицу массы потребленного карбоната (см. таблицу 2.1). Различие между уровнем 1 и уровнем 2 состоит в данных о деятельности.

2.5.1.3 Выбор данных о деятельности

Метод уровня 1

В методе уровня 1 необходимо собрать данные о деятельности для всего потребления карбонатов, которое сопровождается выбросами (см. таблицу 2.9 о видах использования карбонатов, которые сопровождаются выбросами). В отсутствие лучших данных в рамках эффективной практики делают допущение, что известняк составляет 85% потребления карбонатов и доломит - 15%. Для использования кальцинированной соды составители кадастра должны собрать данные об общем количестве использованной кальцинированной соды на уровне региона или заводов. Для расчета выбросов от глин, применяемых в керамической промышленности, необходимо собрать региональные данные о производстве керамического кирпича, кровельной черепицы, глазурованных керамических труб, керамической плитки и огнеупорных изделий и рассчитать количество потребленной глины, умножив вес продукции на коэффициент по умолчанию - 1,1.

Метод уровня 2

Эффективная практика предполагает сбор данных о деятельности с целью определения общего количества потребленных карбонатов в каждом секторе конечного использования. Если данные, необходимые для определения потребленных карбонатов, не доступны по каждому сектору конечного использования, то в эффективной практике собирают данные о потреблении известняка и доломита на региональном уровне. Аналогично методу уровня 1, если не известна степень кальцинирования, то в рамках эффективной практики делают предположение о том, что достигается 100%-ное кальцинирование. Составители кадастра не должны делать допущение о том, что весь потребленный в регионе известняк и доломит привел к выбросам CO₂. Например, известняк и доломит часто применяют в качестве заполнителя цемента в ряде процессов, и этот вид использования дробленого камня не приводит к выбросам (таблица 2.9).

2.5.1.4 Полнота

Нелегко обеспечить полноту учета в отраслях, в которых потребляют (кальцинируют) карбонаты, поскольку существует вероятность заниженной или завышенной оценки. Как неоднократно отмечалось в этой главе, если метод основан на загрузке карбоната, то возможна заниженная оценка общего количества потребленных карбонатов.

Также имеется вероятность двойного учета. Составители кадастра должны тщательно проанализировать, каким образом были подготовлены региональные данные об использовании известняка, доломита и других карбонатов.

В Методических рекомендациях рассматриваются две отдельные категории ("Другое использование кальцинированной соды" и "Неметаллургическое производство магнезии"), в которых производятся промежуточные продукты, применимые в других категориях источников. В частности, кальцинированная сода используется в различных отраслях, таких как производство стекла, мыла и моющих средств. Составителям кадастра рекомендуется тщательно проанализировать данные для таких категорий источников, чтобы не допустить двойного учета. Например, если кальцинированная сода используется в производстве стекла, то выбросы должны учитываться в той же категории. Если кальцинированная сода используется в другой отрасли производства минеральных материалов или если недостаточно информации для того, чтобы определить, где она была использована, тогда выбросы должны быть учтены в категории 2A4b (Другое применение кальцинированной соды).

В таблице 2.9 рассматриваются некоторые вопросы, которые должны помочь составителю кадастра сделать правильное отнесение подобных выбросов, не допуская их завышенной или заниженной оценки.

Таблица 2.9

КАРБОНАТЫ, ДАЮЩИЕ И НЕ ДАЮЩИЕ ВЫБРОСЫ ПРИ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИИ