Břidlice patří mezi oblíbené přírodní kameny a jsou to usazené částečně přeměněné horniny s velmi jemnou zrnitostí. Svůj původ vděčí sedimentům jílovců a prachovců. Vyznačují se také svým hedvábným leskem. Obsahují minerály biotit, muskovit a andalusit, které zaručují vynikající žáruvzdorné vlastnosti a výbornou rovinnou štěpnost. Díky tomu se břidlice velmi jednoduše opracovává a tvaruje do tenkých desek, které slouží k výrobě obkladů, dlaždic a střešních krytin. Břidlice se štípe v průměrné tloušťce kolem 5 mm. Velikosti desek bývají různé, zpravidla mívají rozměry od 20x15 cm do 60x30 cm.
V dřívějších dobách se z ní vyráběly školní psací tabulky, desky pro kulečníkové stoly nebo břidlicové brousky. Dnes se do módy znovu dostávají břidlicové střechy a břidlice zdaleka neslouží jen jako střešní krytina, dlažba či obklad. Lze z ní vyrobit i nejrůznější střešní detaily, jako jsou komíny, vikýře nebo štíty.
Méně známé je však využití břidlic jako zdroje energie. Ve formacích břidlic se shromažďuje metan, jehož těžba se v posledních letech stala významným zdrojem výroby zemního plynu. Zejména v USA jeho důležitost neustále narůstá. Mezinárodní energetická agentura předpovídá, že díky těžbě břidličné ropy se v příštích deseti letech USA stanou energeticky soběstačné. V Evropě, kde se stupňuje tlak na snižování uhlíkových emisí, jsou fosilní paliva považována za nepřítele civilizace a tlak na ustoupení od jejich používání roste.
Těžba břidlicového plynu: Složitý proces hydraulického štěpení
Těžba břidlicového plynu, stejně jako ostatních nekonvenčních zdrojů, nutně vyžaduje využívání technologie hydraulického štěpení, bez které by těžba nebyla efektivní. Břidlice jsou usazené horniny, uložené v ploše spíše rovnoběžně (souběžně s povrchem) než do hloubky. Klasický vertikální vrt tedy zasahuje do břidlice jen velmi malou částí a byl by tudíž pro těžbu neúčinný. U těžby plynu z břidlic je proto nutné, aby těžaři v blízkosti vrstvy břidlice stočili hlavu vrtáku do úhlu a vrtali horizontálně. Je rovněž nutné v hornině vytvořit velké množství malých trhlin, které plynu umožní uniknout. Toho se dosáhne tak, že se do vrtu pod tlakem napumpuje velké množství vody a písku s malou příměsí různých chemických přísad. Plynonosné jílovce-břidlice se nalézají obvykle v hloubkovém intervalu 2 km až 6 km pod povrchem.
Fáze těžby:
- Příprava lokality: Vhodná lokalita musí být zabezpečena před únikem použitých kapalin do okolí a půdy. Je třeba vybudovat kapacitní dopravní infrastrukturu a připravit vrtnou základnu o rozloze 1 až 3 hektary. V kopcovitých terénech vznikají velké antropogenní terasovité útvary.
- Vrtání: Zahloubí se úvodní kolona a vyvrtá klasický svislý vrt ve více fázích s postupně se zmenšujícím průměrem vrtné hlavice. Vrt se zajišťuje vsouváním ocelových trubek a cementováním. Hloubka vrtu může být 1 až 5 kilometrů a svisle se vrtá až do hloubky asi sto metrů nad břidlicovou vrstvou s plynem. Po skončení vrtání se do vrtu zasune tenčí trubka (těžební kolona) a opět zacementuje.
- Hydraulické štěpení (frakování): Při něm se nejprve trhavinou iniciuje vznik puklin v hloubce podél horizontálních vrtů. Pak přijde na řadu zmíněné hydraulické štěpení, které tlakem vody trhliny rozšíří a rozvětví podél přirozených zlomů a slabších míst v hornině. Hydraulické štěpení se nedělá v celé délce vodorovné části najednou, ale po sekcích (zpravidla 8 až 12). Jednotlivé části se od sebe oddělují speciálními zátkami, které se nakonec odstraní.
- Čerpání plynu: Nakonec se osadí potřebné těžební zařízení, postaví plynovod a může se začít s čerpáním plynu.
Pro efektivní využití plynových polí je při těžbě břidlicového plynu umísťováno až 6 vrtů na 1 km2. Menší počet vrtných základen je podmíněn těžbou pomocí svazkových vrtů, kdy je z jedné vrtné základny pomocí směrového vrtání provedeno až 16 jednotlivých vrtů.
Čtěte také: Vlastnosti a využití betonového obkladu
Chemikálie a voda v procesu frakování
Do jednotlivých vrtů k těžbě břidlicového plynu při hydraulickém štěpení je zapotřebí napumpovat okolo 8-16 milionů litrů vody. Tato voda pochází většinou z přírodních nádrží, řek, jezer, ale může být také používána podzemní voda, voda ze studen nebo recyklovaná voda z jiného průmyslového použití.
Kromě vody je pro přípravu štěpného roztoku třeba dodání chemických látek o objemu v řádu minimálně desítek m3 a stovky tun propanantového písku pro otevření trhlin. Přídavné chemikálie plní mnoho různých funkcí a jsou hlavním ekologickým problémem těžby. Chemické složení štěpící kapaliny se určuje dle charakteru hornin na základě fyzikálních vlastností prostředí, tlaku, hloubky, teploty a vrtného zařízení atd. V procesu podpovrchového frakování za účelem uvolnění plynu se přidává do vody asi 0,5 % chemikálií podporujících průběh frakování. Jedná se především o látky snižující tření, látky zamezující korozi, látky likvidující mikroorganismy a další složky.
Po provedení hydraulického štěpení se zpět vrací 15-80 % objemu frakční vody, část chemických látek tedy zůstává trvale v podloží. Voda po hydraulickém štěpení s použitými chemikáliemi, propantovým pískem a dalšími vrtními substancemi je odčerpávána do přilehlých utěsněných odkališť, odkud je postupně odvážena k recyklaci v čističkách vody. Těžební firmy se někdy snaží objem této tekutiny minimalizovat odpařováním přímo z těchto nádrží.
Environmentální dopady a rizika
Těžba břidlicového plynu s sebou nese řadu environmentálních rizik:
- Zápach a hluk: Vlastní vrtání a zejména provoz při provádění hydraulického štěpení působí značný hluk. Do okolí vrtu se může šířit zápach různých uhlovodíků (nejčastěji bývá zmiňován benzen a toluen), které vznikají spalováním nafty množstvím dieselových motorů a které mohou unikat z technologie úpravy surového plynu nebo odpařování kapalných příměsí.
- Kontaminace vody: Nebezpečné průmyslové odpadní vody, které vznikají při použití technologie hydraulického štěpení ve velkých objemech (až desítky tisíc m3 na 1 vrt), bývají v některých případech recyklovány, ale často jsou dočasně ukládány na lagunách. Tyto laguny mají podobu otevřené nádrže utěsněné plastovou fólií. V některých státech USA bývají tyto nebezpečné tekutiny likvidovány také pomocí zatláčení použitých vrtných kapalin do podzemí, což však vyžaduje specifické geologické a hydrogeologické podmínky a dodržení ochranných pásem vodních zdrojů.
- Radioaktivita: V průběhu hydraulického štěpení se na povrch mohou dostat s vrtnou kapalinou také drobné úlomky hornin, představující materiál s nízkou přirozenou radioaktivitou, způsobenou především obsahy thoria, uranu a radia. Se zemním plynem se na povrch dostává zejména izotop radonu 222.
- Regulace a transparentnost: Těžební společnosti většinou nezveřejňují plné chemické složení frakovacích kapalin a bagatelizují rizika spojená s chemikáliemi. V USA Federální zákony nenařizují firmám zveřejňovat chemické složení frakovacích kapalin a Americká Agentura pro ochranu životního prostředí (EPA) nemůže na základě výjimky ze zákona o čisté a bezpečné pitné vodě regulovat vhánění frakovacích kapalin do podloží.
Případy kontaminace:
- V Německu v Söhlingenu v roce 2007 byly zdroje podzemní vody znečištěny benzenem a rtutí po úniku kapalin z odpadního potrubí.
- V USA probíhá řada stížností a soudních žalob na snížení hodnoty nemovitostí, poškození zdraví a v jednom případě smrti 17 kusů dobytka, který se napil unikající frakovací kapaliny.
Některé firmy prohlašují, že spotřebu vody by mohlo snížit vylepšení technologií při použití gelů a pěn, ale tyto technologie jsou nicméně stále ve fázi testů. Vedle užití vody a chemikálií je možné uvolňovat plyn jen pomocí zkapalněného plynu propanu, což by významně snížilo zátěž na životní prostředí.
Čtěte také: Vše, co potřebujete vědět o betonových plotech s imitací břidlice
Polsko chce zdanit těžbu břidlicového plynu. Polská vláda stanovila nové daně z těžby zemního plynu a ropy s platností od roku 2015, kdy by měla začít těžba břidlicového plynu v zemi.
V moderních laboratorních podmínkách umožňuje termogravimetrická analýza použití vysokorychlostní pece pro stanovení reaktivity dřeva při různých teplotách a jeho procentuálního hmotnostního zastoupení. Z předběžných výsledků celoroční studie vyplývá, že zvýšení podílu biomasy při spalování fosilních paliv se výrazně snižuje produkce oxidu uhličitého. Dalším přínosem je to, že popel z takto spálené směsi se dá lépe dále využít, například pro výrobu cementu s menší uhlíkovou stopou. Technologiemi budoucnosti jsou podle estonských odborníků pokročilé formy spalování, zplyňování, zachytávání uhlíku a jeho další použití.
Čtěte také: Moderní dekory Fatra Thermofix
tags: #bridlice #jako #palivo #informace