A metán erős üvegházhatású gáz, eddig mégsem irányult figyelem a csökkentésére. Egy nemzetközi projekt keretében a Levegő Munkacsoport részletes javaslatokat dolgoz ki az egyes érintett ágazatok metánkibocsátásának csökkentésére. Ennek keretében készült el Dr. Szilágyiné Dr. Sebők Szilvia Gabriella és Dr. Baracza Mátyás Krisztián (Miskolci Egyetem) tanulmánya, amelynek lényegét ismerteti ez a cikk.
A metán (CH4) fokozottabban terheli a légkört, mint a szén-dioxid (CO2), de sokkal rövidebb idő alatt el is tűnik. Az ENSZ Éghajlatváltozási Kormányközi Testülete (IPCC) a metán globális felmelegítő hatását (GWP) a szén-dioxidnál 84-87-szer erősebbnek állapította meg, ha annak hatását 20 éves időtávon (GWP20), és 28-36-szor erősebbnek 100 éves időtávon (GWP100). Ha jelentősen kevesebb metánt bocsátanánk ki, akkor gyorsabban és hatékonyabban fékezhetnénk az éghajlat változását, hogy elkerüljük az emberiség számára katasztrofális következményeket. Ennek ellenére viszonylag kevés szó esik a metánkibocsátás visszafogásának lehetőségeiről. Egy nemzetközi koalíció tagjaként a Levegő Munkacsoport azon dolgozik, hogy feltárja azokat a szakpolitikai intézkedéseket, amelyekkel e téren jelentős eredményeket lehet elérni. Ebben a cikkünkben a szénbányászat és a felhagyott szénbányák általi kibocsátás csökkentési lehetőségeit foglaljuk össze.
A szénbányászat hosszú időn keresztül meghatározó gazdasági jelentőséggel bírt Magyarországon, és bár az aktív kitermelés ma már jelentősen visszaesett, az egykori bányák környezeti hatásai, köztük a metánkibocsátás, így korábbinál sokkal kisebb – de nem elhanyagolható – terhelést jelentenek. Két jelentős mélyszíni lelőhely példáján mutatjuk a változást. A Mecseki szénmedence Északi bányaüzemének metánkibocsátása 1995-ben még 3,2 millió köbméter volt, mára azonban 177 ezer köbméterre csökkent. Hasonlóan drasztikus visszaesés kalkulálható a Zobák aknánál is, ahol az 52 millió köbméteres kibocsátás 4,3 millió köbméterre mérséklődött.
A mélyművelésű bányák bezárása előtti időszakban a termelés növekedésével együtt nőtt a metánkibocsátás is, mivel a mélyebb szinteken lévő szénrétegek nagyobb mennyiségű metánt tartalmaztak. Az 1980-as években a bányászati ágazat a teljes országos metánemisszió jelentős részéért volt felelős. A rendszerváltás után a bányászat fokozatos visszaszorulása következtében a metánkibocsátás is drasztikusan csökkent. Míg 1985-ben a tüzelőanyag-kitermelés és -szállítás – beleértve a bányászatot is – a teljes magyarországi metánkibocsátás 28%-áért felelt, 2021-re ez az arány 21%-ra csökkent, és ennek döntő része mára a földgáz-infrastruktúrához kötődik. Bár a szénbányászat mindössze néhány százalékkal járul hozzá a teljes kibocsátáshoz, de külföldi (főleg USA-beli) vizsgálatok alapján valószínűsíthető, hogy a bezárt bányákból továbbra is szivárog metán. Magyarországon ma senki sem végez a betömedékelt és rekultivált szénbányák megszüntetett aknabejáratai környezetében metán emisszió méréseket.
A szénbányászati műveletek során a metán többféle módon kerülhet a levegőbe.
-
Metánszivárgás: A szénrétegek repedés-hálózatából felszabaduló metán lassan, folyamatosan szivárog ki a kőzetekből a nyitott bányatérségbe. A kiszivárgást mintegy 50%-kal növeli a fúrásos, robbantásos munkafolyamat, hiszen a frissen vágott széntelepek nagyobb felületen engedik ki a metánt magukból.
-
Metánkifúvás: Ha egy bányászati művelet során a nyomás alatt álló metánt tartalmazó üreget megnyitják, hirtelen nagy mennyiségű gáz szabadulhat fel. A kifúvás mértéke a kőzet és gáznyomás mértékétől, valamint az üregek, üregrendszerek méretétől függ. (A kifúvás a váratlansága miatt rendkívül veszélyes a bányában tartózkodóknak.)
-
Metánrobbanás: A legveszélyesebb esemény, amikor a szén repedéseiből, pórusaiból kiszivárgó metán és a bányalevegő robbanásra alkalmas elegyet alkot, és egy gyújtószikra hatására robbanást okoz. Az ilyen események súlyos bányaszerencsétlenségekhez vezethetnek, amilyenre sajnos a múltban hazánkban is több példa volt. Ennek megelőzésére vezették be súlytólég-veszélyes bányákban a folyamatos méréseket és az intenzív szellőztetési rendszert, hogy a metán koncentrációját a szabványban előírt határértékek alá csökkentsék a bánya levegőjében. Megjegyzendő, hogy a bekövetkezett robbanáskor a metán elég és átalakul – főleg szén-dioxiddá és egyéb füstgázokká, melyek már kevésbé annyira erős üvegházhatású gázok, mint a metán.
-
Kiáramlás jövesztett szénből: A szén kitermelése után az aprózódott szénrészecskékből további metán távozik. Ez nemcsak a bányákban, hanem a rakodás és a szállítás során, valamint a külszíni széntárolókban is folytatódik.
-
Kiáramlás szomszédos telepekből: A bányászat során a széntelepek fedő és ágyazó kőzetei összerepedezhetnek, ami lehetőséget ad a metán átáramlására a szomszédos bányatérségekbe. Ezt szekunder metánkiáramlásnak nevezik, amely jelentős mértékű is lehet. Megfelelő gázlecsapolási technikák alkalmazása, a jövesztési sebesség növelése és hatékony szellőztetés szükséges ennek mérsékléséhez.
-
Lefejtett területről történő kiáramlás: A lefejtett területeken kisebb mennyiségű visszamaradt szénből is felszabadulhat metán. Ennek mértéke azonban az utánpótlódás megszűnésével időben gyorsan csökken. A még időlegesen nyitva tartott vágatokból a metán a kihúzó légáramba kerül.
-
Légnyomásváltozás hatása: Nyitott bányatérségek esetén a légköri nyomásváltozás is befolyásolja a metán áramlását. Emelkedésekor a fejtési üregbe visszatorlódhat a metán, nyomáscsökkenéskor pedig emittálhatja a vágatokban található egyéb gázokkal (például vízgőz, szén-dioxid, levegő) együtt. Ez a hatás csak a vágatrendszer sekélyebb zónáit érinti, a mélyebb zónákban az áramlás ugyanis elhanyagolható. Mivel Magyarországon a Bányatörvény előírásai miatt minden mélyművelésű szénbányát bezártak és szakszerűen visszatömedékeltek, a légnyomásváltozáshoz köthető metánemisszió csekély mértékű lehet.
Az emisszió csökkentésére különböző technológiai megoldások léteznek.
-
A ventilációs levegőben lévő metán hasznosítása (VAM): A működő bányák esetében a metán legnagyobb része a szellőztetőrendszereken keresztül jut a légkörbe. A szénbányák levegőjével együtt ventilált metán regeneratív termikus oxidáció (RTO) segítségével hőenergiává alakítható. (Az alacsony koncentráció miatt a közvetlen eltüzelés nem lehetséges.)
-
Metánleválasztás és tisztítás: Különböző technológiák segítségével el lehet távolítani a metánt a levegőből. Ilyenek például a katalitikus oxidáció, ahol alacsony hőmérsékleten, katalizátorok segítségével égetik el a metánt, a biológiai szűrés, ahol mikroorganizmusokat vesznek igénybe a metán átalakításához, és a membrántechnológia, amiben speciális szűrők választják el a metánt a levegőtől.
-
Bezárt bányák metánjának visszanyerése: Egyes országokban a bezárt bányák metánját energiatermelésre hasznosítják – ez a módszer kevésbé alkalmazható hazánkban, mivel az összes mélyművelésű bányát bezárták, azokat betömedékelték, rekultiválták.
-
Szén-dioxid besajtolása széntelepekbe: Ez a technológia a füstgázokból kivont szén-dioxid mélybe juttatásán alapul, melynek célja a szénrétegekben tárolt metán kiszorítása. Az így kinyert metán energiahordozóként hasznosítható, például hőtermelésre történő elégetéssel, amely során ismét szén-dioxid keletkezik, így egy zárt körforgás valósul meg. Az eljárás különösen előnyös lehet azokban az országokban, ahol korlátozott a földgázhoz való hozzáférés, de rendelkeznek potenciálisan kitermelhető, szénhez kötött metánkészletekkel. A módszer nemcsak a helyi fosszilis energiahordozó kiaknázását teszi lehetővé, hanem egyúttal hozzájárul az üvegházhatású gázok földtani megkötéséhez is, mivel a keletkező szén-dioxid tartósan tárolható a szén- vagy alapkőzet rétegeiben.
Az Európai Unió 2024/1787. számú rendelete az energiaágazaton belüli metánkibocsátás csökkentéséről részletes előírásokat tartalmaz a szénbányászatból és a szénhidrogén iparból származó metánkibocsátás mérésére és csökkentésére, amit rendszeresen végezni és jelenteni kell. Magyarország számára ez egyebek mellett azt jelenti, hogy létre kell hozni egy átfogó kibocsátás-csökkentési tervet a metánemisszióra vonatkozóan. Egyrészt be kell vezetni modern monitoring rendszereket, például műholdas és drónalapú metánméréseket, másrészt kidolgozni olyan ösztönző intézkedéseket, amelyek segítik a metánkibocsátást csökkentő technológiák bevezetését.
A műholdas és drónalapú vizsgálatok lehetővé teszik a kibocsátás pontosabb nyomon követését, miközben az innovatív technológiák, például a regeneratív termikus oxidáció vagy a metánleválasztás, hozzájárulhatnak a környezeti terhelés mérsékléséhez. A következő években várhatóan egyre nagyobb hangsúlyt kapnak a metánemisszió-csökkentési programok, hogy Magyarország teljesíteni tudja a klímavédelmi vállalásait és csökkentse a bányászat örökségéből fakadó környezeti kockázatokat.
Habash Sophia Sylvia
harmadéves joghallgató az Eötvös Loránd Tudományegyetem Állam- és Jogtudományi Karán – egyetemi kurzus keretében önkéntesként különböző civil szervezetek munkáját segíti