Войти используя аккаунт
Войти используя аккаунт:
Логин Пароль Забыли свой пароль?

Блоги

Вернуться к списку статей
Александра Карягина
Главный менеджер по лицензированию технологий Хальдор Топсе
Все статьи автора
17.09.2020 / 11:40

Химия будущего

В начале 21-го века масштабы воздействия человека на окружающую среду выросли настолько, что стала очевидна необходимость глобальных мер по сокращению такого воздействия. Наиболее острыми проблемами являются загрязнение суши и моря отходами, прежде всего — пластиком, и загрязнение атмосферы парниковыми газами, прежде всего СО2. Планета не справляется с "углеродным следом", который оставляет человечество, и изменения климата, таяние льдов Гренландии и вечной мерзлоты в Арктике наглядно иллюстрируют необходимость коренной технологической модернизации.

Уже сегодня законодательство Евросоюза, США и многих других стран и регионов подталкивает бизнес к сокращению выбросов углерода. Повышенные акцизы и сборы для традиционных индустрий или, наоборот, льготы дляпродукции с минимальным воздействием на окружающую среду (sustainable, "устойчивой") делают инвестиции в "зеленые" проекты выгодными и перспективными.

Наиболее готовой к переходу на возобновляемые источники является энергетика, где уже есть коммерческие и массово применяемые технологии для получения "зеленого" электричества. Но, как известно, получить электричество не так сложно, как его сохранить. Одним из основных препятствий для повсеместной электрификации с помощью "зеленой" энергии и отказа от ископаемого топлива в этой индустрии являются нестабильный, зависимый от ветра, солнца и других неуправляемых факторов, поток энергии и отсутствие технологий, позволяющих эффективно и дешево накапливать и хранить огромное количество электричества.

Многие компании, включая Хальдор Топсе, ведут разработки в области перспективных материалов и альтернативных способов хранения энергии, но до возможного массового применения этих технологий могут пройти десятилетия. Одним из наиболее обсуждаемых в последнее время решений этой задачи является применение электроэнергии из возобновляемых источников в производствах химических продуктов. Энергию ветра, солнца и электричество из других возобновляемых источников можно использовать для производства ценных и востребованных химических продуктов — тем самым снижая потребление углеводородов на таких производствах. Таким образом, продукты химического синтезабудут не только иметь меньший "углеродный след" — но и станут своего рода аккумуляторами для хранения, транспортировки и монетизации "зеленой" электроэнергии. Это даст возможность пользоваться льготами, которые поддерживаются на государственном уровне, и использовать проверенные технологии и развитую инфраструктуру химической промышленности чтобы безопасно хранить и транспортировать "зеленую" энергию. В этой цепочке есть место как новым разработкам, так и традиционным технологиям, адаптированным к новым видам сырья и современным задачам. И те, и другие являются предметом повышенного внимания как производителей и участников энергетического и нефтехимического рынка, так и инженерных компаний.

Прекрасным примером первого звена цепочки монетизации электрической энергии в химические продукты является старый добрый электролиз воды и получение водорода. Применяемый в промышленности водород сегодня получают в основном методом паровой конверсии метана и других углеводородов. При этом такая паровая конверсия метана очень энергозатратна, для подвода тепла сжигается много топлива и выделяется значительное количество парникового газа.

Водород преимущественно используют для нужд нефтеперерабатывающей промышленности, в составе синтез-газа для производств аммиака и метанола, он также может применяться в пищевой промышленности, металлургии и для других производств. Растущий спрос на водород поддерживается различными государственными и частными проектами, где водород используется как зеленое моторное топливо с развивающейся инфраструктурой — и не только для автомобилей, но и, например, в железнодорожном транспорте.

Использование водорода как моторного топлива в основном сдерживается сложностью и дороговизной его транспортировки на большие расстояния. Но экологичная конверсия водорода в аммиак позволит хранить и перевозить "зеленое" топливо с использованием существующей инфраструктуры без дополнительных инвестиций. После обратного разложения аммиака, полученный водород может использоваться как топливо для автотранспорта с нулевым выбросом углерода или для других целей.

Пионером в этой области, по-видимому, станет Саудовская Аравия, объявившая о строительстве мега-завода по производству водорода из "зеленой" электроэнергии и конверсии его в аммиак для доставки в Европу и другие страны – с дальнейшим обратным разложением на водород и азот и продажу водорода потребителям по всему миру через сети компании Air Products, активного участника проекта.

Собственно говоря, энергия, аккумулированная в аммиаке, может быть использована и напрямую без обратного разложения на водород и азот. В недавно опубликованном исследовании, которое провели компании Alfa Laval, Hafnia, Haldor Topsoe, Vestas и Siemens Gamesa, всесторонне рассматриваются вопросы целесообразности, масштаба, стоимости и экологичности применения аммиака в качестве судового топлива. Аммиак, который производится в больших количествах в различных регионах и для которого существует хорошо развитая портовая инфраструктура, является привлекательной и безопасной альтернативой традиционным видам судового топлива. Авторы делают вывод, что аммиак представляет собой перспективный вариант судового топлива с низкой степенью риска, применимый как на переходном этапе, так и в долгосрочной перспективе.

Другой востребованный продукт химической промышленности — метанол — также можно производить из "зеленого" водорода и CO2. На многих современных производствах СО2 улавливается из дымового газа и может быть использован для производства синтез-газа – ценного сырья для дальнейшей конверсии в "зеленый" метанол. Вовлечение такого выбрасываемого СО2 в производство метанола возможно и в традиционной технологии с паровой конверсией метана — если провести модернизацию, используя технологию Топсе ReShift™.

"Зеленый" метанол сегодня также рассматривается как вариант моторного топлива и для других применений в промышленности. Как и в случае с аммиаком, важным критерием при выборе технологии является ее гибкость, необходимая для работы с нестабильным потоком сырья, получаемого из возобновляемых источников. Компания Хальдор Топсе планирует построить демонстрационную установку производства метанола из биогаза и "зеленого" электричества к 2022 году. eSMR Methanol™ — это эффективная и компактная установка, позволяющая производить востребованный "устойчивый" метанол и утилизировать до 40% содержащегося в биогазе CO2.

Химическая промышленность — одна из ключевых и наиболее развитых в глобальном масштабе индустрий — уделяет большое внимание сокращению выбросов парникового газа. Сегодня важной задачей для лицензиаров и производственных компаний является разработка и внедрение технологий с минимальным воздействием на окружающую среду. Давление со стороны регуляторов и растущий спрос на "ответственное" сырье стимулируют промышленность использовать последние разработки и постоянно совершенствовать технологические процессы. Возможно, благодаря этому именно химическая промышленность даст "зеленой" энергетике возможность реализовать возлагаемые на нее надежды по борьбе с изменением климата.

Вернуться в раздел