المخاطر المهنية والصحية المرتبطة بتوليد الطاقة من الكتلة الحيوية

المخاطر المهنية والصحية بتوليد الطاقة الحيوية:

سيساهم توليد الطاقة بوقود الكتلة الحيوية في الوصول إلى الأهداف الدولية للإنتاج المتجدد للكهرباء وتخفيضات انبعاثات غازات الاحتباس الحراري ذات الصلة من خلال الإنشاءات الجديدة أو إعادة تشغيل الوحدات القائمة التي تعمل بالفحم، وتم حتى الآن تطوير محارق الكتلة الحيوية، وبالنسبة للتطبيقات الشائعة في الغلايات الصناعية أو التوليد المشترك (الحرارة / الطاقة)، لتوليد الكهرباء على نطاق أكبر (أكثر من 50 ميغاوات (MW) من المدخلات الحرارية)، وكما هو الحال مع محطات الطاقة الأخرى التي تعمل بالوقود الصلب، يمكن للمرافق التي تستخدم الكتلة الحيوية كمصدر احتراق أساسي أن توفر مصدراً موثوقاً للحمل الأساسي وركوب الدراجات والمواقف عند الطلب، ومع ذلك، وكما هو الحال مع أي تقنية ناشئة أو موسعة، يتطلب تقييم الآثار البيئية والصحية المهنية فهم خصائص وخصائص الوقود، بالإضافة إلى مراعاة تصميم المصنع ومعالجة الوقود والمناولة والتخزين.

في حالة الصحة والسلامة المهنية (OH&S)، قد يؤدي احتراق الكتلة الحيوية إلى العديد من حالات التعرض الفريدة للعمال بالنسبة للبترول أو الوقود القائم على الفحم، وقد تكون هذه الاختلافات ناتجة عن كل من عملية الاحتراق نفسها وإدخال مهام مهنية جديدة تتعلق بمعالجة الكتلة الحيوية وتخزينها ومعالجتها، على الرغم من محدودية البيانات المكثفة من العمليات على نطاق المرافق، يمكن الحصول على المعلومات المهنية من تقنيات الكتلة الحيوية صغيرة الحجم أو الصناعات ذات الصلة، ومثل معالجة النفايات والحراجة  تركز هذه المراجعة على إمكانية التعرض المهني والمخاطر الصحية ذات الصلة الخاصة بتوليد الكهرباء القائمة على الكتلة الحيوية، وفي المقام الأول لتقنيات التشغيل المباشر والمستقلة.

ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن عمليات تحويل طاقة الكتلة الحيوية الأخرى، مثل الحرق المشترك مع الفحم والتغويز والانحلال الحراري والهضم اللاهوائي لها مشكلات مماثلة في الصحة والسلامة المهنية حول معالجة الكتلة الحيوية، وحيثما أمكن، حيث تم الاستفادة من الخبرات من هذه الأنظمة، لا تناقش هذه المراجعة احتمالية حدوث تأثيرات صحية على مستوى السكان بسبب الانبعاثات المحيطة، أو التعرضات السكنية في المنزل بسبب حرق الأخشاب أو غيرها من حرق الكتلة الحيوية.

بالنسبة للجزء الأكبر، من الممكن فصل العمليات في محطات الطاقة إلى ثلاث مجموعات، ما قبل الاحتراق (المناولة، التخزين، تحضير الوقود) والاحتراق (بما في ذلك معالجة غاز المداخن)، وما بعد الاحتراق (معالجة الرماد والمنتجات الثانوية)، كما أن كل مجموعة من هذه المجموعات لديها قضايا الصحة والسلامة المهنية الخاصة بها وبالتالي تتبع هذه المراجعة تصنيفاً مشابهاً، وبعد مناقشة الدراسات، تم عرض نتائج الاختبار لمستويات الغبار والفطريات والبكتيريا في محطتين للطاقة.

ملخص التقنيات وأنواع الوقود المتاحة:

تختلف تقنيات الاحتراق المستخدمة (أو المقترحة) لمحطات الطاقة الحديثة التي تعمل بالوقود الحيوي، والتي تعمل بالوقود المباشر حسب التصميم ومرونة الوقود والاعتبارات البيئية، وعلى هذا النحو، فإن درجة ونوع تقنيات التحكم في الانبعاثات المطلوبة للوفاء بأي حدود انبعاثات مطلوبة للملوثات ذات الاهتمام التنظيمي تؤثر أيضاً على قضايا الصحة والسلامة المهنية، حيث تختلف الكتلة الحيوية بشكل كبير في التركيب وخصائص الوقود، لذلك قد تكون بعض تقنيات الاحتراق أكثر ملاءمة من غيرها لمواد وسيطة معينة للكتلة الحيوية، وذلك اعتماداً على عوامل مثل التوافر والتركيب ومحتوى الرطوبة.

يحدد مزيج الوقود ونوع الغلاية المختار كفاءة الاحتراق النسبية ونطاق درجة الحرارة وخصائص الاحتراق الأخرى التي تؤثر على الكميات والأنواع والتركيب الكيميائي للنفايات الصلبة التي سيتم التعامل معها بعد الاحتراق (مخلفات التحكم في تلوث الهواء والرماد)، وهذه العوامل تكون جنباً إلى جنب مع التأثيرات مثل اللوائح المحلية لمكافحة التلوث، حيث تحكم أيضاً اختيار تقنيات التحكم والمخاطر النسبية المرتبطة بتعرض العمال للمواد التي يحتمل أن تكون خطرة من عمليات الاحتراق وما بعد الاحتراق.

في احتراق الكتلة الحيوية بنسبة 100٪ بالحرق المباشر لتوليد الطاقة، ينتج عن الاحتراق داخل مرجل معين بخار عالي الضغط لقيادة التوربينات، كما يقدم التقييم من قبل المهندسين المختصين ملخصاً للأنواع الرئيسية لتقنيات الكتلة الحيوية القائمة بذاتها والتي تعمل بالحرق المباشر نوعان من غلايات الاحتراق الأكثر شيوعاً للاحتراق المخصص للكتلة الحيوية هما عموماً، وتصميم الموقد (المشبك) أو الطبقة المميعة.

كما يقدم التقييم الثاني ملخصً لتقنيات التحكم في الانبعاثات المتاحة والتعرضات البيئية ذات الصلة التي تثير القلق المحتمل لهذين التصميمين المشتركين، وتجدر الإشارة إلى أنه لا يمكن استخدام جميع التقنيات مع جميع أنواع وقود الكتلة الحيوية.

بالإضافة إلى هذه التقنيات المستقلة، تم مؤخراً تحويل عدد من وحدات الفحم المسحوق الكبيرة (تصل إلى 660 ميجاوات كهربائية)، وفي أوروبا إلى احتراق 100٪ من الكتلة الحيوية، وعلى الرغم من أن هذا النوع من الغلايات لا يعتبر الأنسب بشكل عام لبناء جديد مصنع الكتلة الحيوية بسبب المستوى العالي من المعالجة المسبقة للكتلة الحيوية المطلوبة (مثل التجفيف والتكوير).

التعرض المهني المحتمل:

إن تقييم التعرضات المهنية المحتملة في منشآت توليد الطاقة التي تعمل بالكتلة الحيوية أمر معقد ليس فقط بسبب التنوع الكبير (والخلائط) لأنواع الوقود، ولكن أيضاً بسبب تنوع تصميمات المرافق وعدم وجود بيانات مفصلة لرصد التعرض الواردة في الأدبيات، كما ينصب التركيز في هذا القسم على حالات التعرض المرتبطة بالوقود المستخدم في هذه المنشآت (ما قبل الاحتراق وانبعاثات المداخن وما بعد الاحتراق)، وذلك على عكس التعرض المهني الثانوي الآخر (على سبيل المثال، الرافعة الشوكية، مثل حركة الشاحنات ومولدات الديزل وما إلى ذلك).

كما يشمل تقييم المواد الأولية للكتلة الحيوية عموماً تحليلات لمحتوى الطاقة وخصائص الوقود (بما في ذلك محتوى الرطوبة والرماد) وعناصر الوقود الرئيسية (الكربون، والهيدروجين، النيتروجين ،الكبريت ،الكلور)  بالإضافة إلى المزيد من المكونات الثانوية القادرة على التأثير عمليات المصانع، بما في ذلك المكونات المعدنية الرئيسية للرماد ومستويات المعادن الثقيلة.

كما تؤثر هذه الخصائص الفيزيوكيميائية أيضاً على نوع الانبعاثات (الهواء والماء والمواد الصلبة) والتأثيرات البيئية ومتطلبات التحكم في المصنع، ومثلما يؤثر توافر ونوع مصدر الوقود على القدرة على تصميم موقع وتشغيل محطة احتراق الكتلة الحيوية واسعة النطاق، فإنه يحدد أيضاً طبيعة مجاري النفايات التشغيلية والإمكانيات المرتبطة بها للعاملين التعرض، وكما هو الحال مع محطات الطاقة الأخرى القائمة على الاحتراق، حيث تنتج منشآت الوقود الحيوي انبعاثات في الهواء والماء، وفضلاً عن المنتجات الثانوية الصلبة مثل الرماد ومخلفات التحكم في التلوث.

نظراً لمحدودية البيانات المتعلقة بالتعرض للكتلة الحيوية المهنية في قطاع توليد الطاقة، فإن التعرضات المحتملة للعمال لا سيما تلك التي تنفرد بها الكتلة الحيوية مقابل أنواع الوقود الأخرى موصوفة من التعرضات المهنية المماثلة حسب الحاجة، مثل حبيبات الخشب أو إدارة نفايات الكتلة الحيوية الأخرى، كما أن تحديد المجموعات السكانية المعرضة ذات الصلة ومناقشة مصادر وطرق التعرض ذات الصلة، حيث يحدد القسم أيضاً المواد ذات الأهمية بالنسبة للصحة (SSHs) في هذه المرافق، ويناقش أكثر من (SSHs)، والتي قد يكون لها ملامح تعرض مختلفة عن منشآت توليد الطاقة من الوقود الأحفوري التقليدية.

نظرة عامة على مصادر التعرض ومساراته:

بشكل عام، يجب النظر في ثلاثة مصادر أولية للتعرض لتقييم المخاطر المهنية لمنشأة تعمل بوقود الكتلة الحيوية، كذلك وقود الكتلة الحيوية نفسه (ما قبل الاحتراق) وانبعاثات احتراق الكتلة الحيوية (التي ترتبط عادةً بالمرجل أو المدخنة) والتعرض بقايا الرماد الناتجة (بعد الاحتراق).

قد تكون بعض حالات التعرض شائعة في مراحل متعددة، على سبيل المثال، قد يتعرض العمال للملوثات الغازية والجسيمات (PM) الناتجة عن مناولة الكتلة الحيوية والنقل والتخزين والإثارة، وكذلك من الرماد بعد الاحتراق، حيث تختلف أعداد العمال ومهامهم النموذجية بين التركيبات ولكن يتم توفير نظرة عامة أساسية.

قد يُتوقع أن تؤثر الخصائص الفيزيوكيميائية المتأصلة، بما في ذلك كمية السليلوز والنصفي السليلوز والمواد العضوية المتطايرة، وفي مصادر الكتلة الحيوية الشائعة مثل القش وكريات الخشب والرقائق، وعلى التعرضات قبل الاحتراق، بالإضافة إلى الغبار من المادة نفسها، قد تحتوي الكتلة الحيوية على مكون هباء بيولوجي قابل للاستنشاق، وقد يتكون من كائنات دقيقة وسموم داخلية، كما يمكن إطلاق هذه المواد أثناء المناولة الصناعية، وبشكل عام، تختلف مستويات التعرض في صناعات مناولة الأخشاب اختلافاً كبيراً حسب نوع وحجم الكتلة الحيوية ودرجة الحرارة والرطوبة والمهمة المحددة (على سبيل المثال، النقل والتقطيع والإثارة).

من المحتمل أن تكون طرق التعرض الأولية من خلال استنشاق الجسيمات والرذاذ الحيوي والمركبات المتطايرة والتلامس الجلدي، وعلى الرغم من وجود خطر حدوث تهيج ميكانيكي للعيون، كما يكون الابتلاع هو طريق أقل احتمالاً للتعرض، وعلى الرغم من أن تلوث مناطق الرعاية بالكتلة الحيوية قد يكون مشكلة في بعض الحالات حيث تكون الضوابط غير كافية.