الصين: هل الهيدروجين المستخرج من الهيدروكربونات صديق للبيئة؟ 

إليك سؤال يطرح طوال الوقت في المحادثات مع العملاء وفي اجتماعات الصناعة. الجميع يبحث عن إجابة بسيطة، ولكن لا يوجد شيء. يقول الكثير من الناس على الفور: "أي نوع من اللون الأخضر هذا؟" الهيدروجين إذا كان المصدر الغاز أو الفحم؟ هذه خطوة إلى الوراء!؟. لكن واقع المشاريع التي نشارك فيها أكثر تعقيدا بكثير من هذه التسميات.

من أين تأتي أرجل هذا "الأزرق"؟ الهيدروجين

بدأ كل شيء بحقيقة أن الصين تحتاج إلى الهيدروجين هنا والآن. للنقل والصناعة لنفس الكيمياء. تنمو مصادر الطاقة المتجددة بسرعة، ولكن حجم الطلب عليها هائل. والبنية التحتية لـ "خضراء" نظيفة خالية من H2 حتى الآن. ولكن هناك خطوط أنابيب الغاز. هناك رواسب الفحم. وقد تم تطوير تقنيات التحويل منذ عقود. المنطق بسيط: نحن نأخذ ما هو في متناول اليد ونحاول جعل العملية أكثر نظافة. هذا هو المكان الذي تم التركيز عليهالتقاط الكربون(CCS/CCUS). بدون هذا، فإن المفهوم الكامل للهيدروجين منخفض الكربون من الهيدروكربونات؟ انها تنهار فقط.

في الممارسة العملية، يبدو الأمر كما يلي: نحن لا نتحدث عن إصلاحات الميثان البخارية القديمة (SMRs) التي تدخن مثل القاطرات البخارية. نحن نتحدث عن مجمعات جديدة أو حديثة، حيثانبعاثات ثاني أكسيد الكربونلا يتم إطلاقها في الغلاف الجوي، ولكنها مصممة ليتم التقاطها. ولكن هنا المأزق الأول: التقاط الكفاءة. من الناحية النظرية، يمكنك الحصول على 90٪ أو أكثر. ومن الناحية العملية، في المشاريع الصينية القائمة، غالبا ما تكون الأرقام أكثر تواضعا - 60-75٪. لماذا؟ أسئلة تتعلق بالاقتصاد، وتكاليف الطاقة لعملية الالتقاط نفسها، والأهم من ذلك، الجيولوجيا - أين يمكن ضخ ثاني أكسيد الكربون بعد ذلك.

أتذكر أحد المشاريع المبكرة حيث كنا نقوم بتقييم دمج وحدة احتجاز وتخزين الكربون في مصنع لإنتاج الهيدروجين من غاز فرن فحم الكوك. كانت الأرقام في النمذجة جميلة، ولكن عندما بدأوا في حساب التوازن على طول السلسلة بأكملها - من استهلاك البخار الإضافي لتجديد المواد الماصة إلى لوجستيات ثاني أكسيد الكربون المضغوط - "الاخضرار"؟ لقد تلاشت الفكرة بأكملها بشكل كبير. ولم تكن النتيجة "زرقاء"، بل "رمادية مزرقة". هيدروجين. لكن مثل هذه المحاولات، حتى تلك غير الكاملة، هي التي توفر نفس البيانات التي بدونها يستحيل المضي قدمًا.

المطبخ التكنولوجي: ليس الإصلاح فقط

عندما يقولون "الهيدروجين من الهيدروكربونات"، يفكر الجميع على الفور في الميثان. لكن في الصين، يلعب الفحم دورًا كبيرًا. إن تغويز الفحم بالبخار هو تقنية لها تاريخ، ويجري الآن تطويرها بنشاط لاقتصاد الهيدروجين. المشكلة هي أن الفحم ليس كربونا نقيا. الكبريت والرماد والشوائب الأخرى. سوف تحصل على الهيدروجين، ولكن ما مقدار الطاقة التي سيتم إنفاقها على التنقية الأولية لغاز التوليف والفصل اللاحق لـ H2؟ ومرة أخرى السؤال المتعلق بثاني أكسيد الكربون: أثناء التغويز يتشكل بشكل أكبر منه أثناء إعادة تشكيل الغاز.

ومن المثير للاهتمام هنا ملاحظة عمل المعاهد المتخصصة التي تعمل في هندسة الدورة الكاملة. هنا، على سبيل المثال،تشنغدو Yizhi التكنولوجيا المحدودة(موقعهم على الانترنت هوhttps://www.yzkjhx.ru)، وهذا هو بالتحديد معهد التصميم الذي أنشأته شركة Huaxi Technology. إنهم لا يبيعون التكنولوجيا فحسب، بل يقومون بتنفيذ مشاريع جاهزة. - من نمذجة العملية إلى التشغيل. وتشمل محفظتهم مصانع لتنقية الغازات المحتوية على الهيدروجين، وهذه مرحلة أساسية. لأنه حتى لو قمت بالتقاط الكربون، وإذا كان منتجك النهائي هو الهيدروجين مع شوائب ثاني أكسيد الكربون، مما سيؤدي إلى تسمم خلية الوقود، فستضيع النقطة بأكملها.

برز شيء واحد من المحادثات مع مهندسيهم: إنهم لا يخفون أن التحدي الرئيسي لا يكمن في كيمياء العملية نفسها، بل في كفاءة استخدام الطاقة وموثوقية المعدات في ظروف الإنتاج الحقيقية، وليس في المختبر. غالبًا ما يريد العميل "الأكثر حداثة"، ولكن عندما تعرض تقديرات للأغشية عالية الكفاءة لفصل الغاز أو المحفزات المقاومة للسموم، يتحول الحديث إلى مستوى التنازلات.

الود البيئي: الاعتماد على دورة كاملة

ربما هذا هو الشيء الأكثر أهمية. هل يمكن تسمية هذا الهيدروجين بأنه صديق للبيئة؟ كل هذا يتوقف على حدود الحساب. إذا أخذنا فقط نقطة خروج الهيدروجين من المنشأة، ربما نعم، خاصة إذا كان ثاني أكسيد الكربون مدفونًا. ولكن إذا نظرنا إلى دورة الحياة الكاملة (LCA) - إنتاج الغاز/الفحم، ونقلهما، وفقدان غاز الميثان، والطاقة اللازمة لتشغيل ضواغط احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه، ومخاطر تسرب مرافق تخزين ثاني أكسيد الكربون - فإن الصورة تتغير.

لقد أجرينا تحليلًا داخليًا لمشروع واحد في شانشي. هل قارنت؟الأزرق؟ الهيدروجين من الفحم المحلي مع واردات "الأخضر"؟ الهيدروجين على شكل أمونيا. بواسطة البصمة الكربونية في وقت الاستخدام في محطة الوقود؟الأزرق؟ كان أفضل. ولكن عندما أضيفت المخاطر الطويلة الأجل إلى النموذج (على سبيل المثال، احتمال التدهور الجزئي لمستودع جيولوجي في غضون خمسين عاما)، أصبحت الميزة وهمية. وهذا لا يعني أن من؟ الأزرق؟ يجب التخلي عن الهيدروجين. وهذا يعني أن دورها هو التكنولوجيا الانتقالية. فهو يساعد على خلق الطلب على الهيدروجين هنا والآن، وبناء شبكة للتزود بالوقود، وإنشاء الخدمات اللوجستية. وبالتوازي مع ذلك، ينبغي أن ينمو توليد الطاقة من مصادر الطاقة المتجددة.

بالمناسبة، حول المخاطر. هناك الكثير من الضوضاء حول تسرب الميثان. عند استخراج الغاز ونقله، يعتبر الميثان أحد الغازات الدفيئة القوية. إذا لم تتم السيطرة على هذه التسريبات، فقد يتم إلغاء الفوائد المناخية الكاملة لاحتجاز وتخزين الكربون في الإصلاح. في الصين، يتم الآن إيلاء المزيد والمزيد من الاهتمام لهذا الأمر، لكن نظام المراقبة لم يتم تنفيذه بعد في كل مكان. هل هذا هو نفسه "القذر"؟ تفاصيل عملية غالبًا ما يتم تفويتها في مفهوم جميل.

الملاحظات الميدانية: ما يصلح وما لا يصلح

على الورق كل شيء سلس. في الواقع، تصادف أشياء لم يُكتب عنها في التقارير. على سبيل المثال، التآكل. الوحدات التي تعمل على التقاط ثاني أكسيد الكربون باستخدام المحاليل الأمينية هي بمثابة جحيم للمعادن. الرطوبة العالية ودرجة الحرارة والبيئات النشطة كيميائيا. لقد رأيت منشأة حيث تم استبدال جميع المبادلات الحرارية تقريبًا في وحدة تجديد الأمينات خلال عامين. ببساطة لأن مورد المعدات وفر على درجة الفولاذ. كان العميل يصرخ قائلاً إن التكنولوجيا صديقة للبيئة، لكن المشكلة كانت مجرد خطأ هندسي بسيط.

نقطة أخرى هي المواد الخام. جودة الغاز الطبيعي في الشبكة متغيرة. وصلت الدفعات بمحتوى عالٍ من الهيدروكربونات أو الكبريت العالي - وهذا كل شيء، تم تعطيل وضع تشغيل محفز الإصلاح، وانخفاض الكفاءة، وزيادة الانبعاثات. أو الفحم: يختلف تركيبه من سيارة إلى أخرى. يجب أن يكون النظام مرنًا، وهذا مكلف. لم تأخذ العديد من مشاريع الجيل الأول هذا الأمر في الاعتبار وتعمل الآن على حافة الربحية أو في وضع الخمول.

ولهذا السبب فإن تجربة الشركات التي سلكت هذا الطريق تعتبر ذات قيمة. دعنا نعود إلى المثالتشنغدو Yizhi التكنولوجيا المحدودة. من الواضح من وصفهم أن هذه ليست شركة ناشئة، بل معهد برأس مال مسجل قدره 120 مليون يوان، تم إنشاؤه على أساس شركة للتكنولوجيا الكيميائية. عادة ما يأتي هؤلاء اللاعبون بمعرفة عميقة بعمليات الإنتاج الحقيقية، وليس النظرية فقط. إنهم يدركون أن المفتاح هو موثوقية التكنولوجيا وقدرتها على التكيف مع الظروف غير المثالية للمواد الخام الصينية والتشغيل.

إذن إلى أين نحن ذاهبون؟

لتلخيص وجهة نظري من الداخل: إن استدعاء الهيدروجين من الهيدروكربونات باستخدام احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه صديق للبيئة تمامًا هو أمر مخادع. لكن رفضه باعتباره شرًا مطلقًا هو غباء، مما يؤدي إلى إبطاء تحول الطاقة. هذا ضروريالمرحلة المتوسطة. الصداقة البيئية ليست بالأبيض والأسود، ولكن على نطاق واسع. ويعتمد ذلك على مئات العوامل: من كفاءة الالتقاط إلى التدابير الرامية إلى الحد من تسرب غاز الميثان في البئر.

وتراهن الصين على هذا ليس لأنه مثالي، بل لأنه يمكن تنفيذه في وقت قصير وعلى نطاق صناعي. يتيح لك ذلك زيادة القدرة وخفض تكاليف البنية التحتية (خطوط الأنابيب ومحطات الوقود ومرافق التخزين)، والتي يمكن بعد ذلك استخدامها من قبل الشركات "الخضراء". هيدروجين.

الفكرة الرئيسية بالنسبة لي بعد كل هذه السنوات هي أنه لا توجد تكنولوجيا سحرية. هناك عمل شاق، وغالبًا ما يكون غير شاكر، لتحسين السلاسل، ودمج الحلول، والتعامل مع آلاف المشاكل التقنية الصغيرة. هذا العمل - الحسابات، والاختبارات الميدانية، وتصحيح الأخطاء - هو الذي يحدد مدى "اللون الأزرق" الذي نحن عليه. أو ؟ رمادي ؟ سيكون المنتج النهائي. والتسميات مخصصة للمسوقين والسياسيين.