Cina: l’idrogeno da idrocarburi è ecologico? 

Ecco una domanda che emerge continuamente nelle conversazioni con i clienti e negli incontri di settore. Tutti cercano una risposta semplice, ma non ce n’è. Molte persone dicono subito: "Che tipo di verde è questo?" idrogeno se la fonte è gas o carbone? Questo è un passo indietro!?. Ma la realtà dei progetti a cui partecipiamo è molto più complessa di queste etichette.

Da dove vengono le zampe di questo “blu”? idrogeno

Tutto è iniziato con il fatto che la Cina ha bisogno dell’idrogeno qui e ora. Per i trasporti, per l'industria, per la stessa chimica. Le fonti rinnovabili (FER) stanno crescendo rapidamente, ma la portata della domanda è colossale. E infrastrutture per un “verde” pulito Ancora niente H2. Ma ci sono gasdotti. Ci sono depositi di carbone. E le tecnologie di conversione sono state sviluppate per decenni. La logica è semplice: prendiamo ciò che abbiamo a portata di mano e cerchiamo di rendere il processo più pulito. Questo è dove l'accento è posto sucattura del carbonio(CCS/CCUS). Senza questo, l?intero concetto di ?idrogeno a basso tenore di carbonio da idrocarburi? cade semplicemente a pezzi.

In pratica funziona così: non stiamo parlando di vecchi riformatori di metano a vapore (SMR) che fumano come locomotive a vapore. Stiamo parlando di complessi nuovi o modernizzati, doveEmissioni di CO2non vengono rilasciati nell'atmosfera, ma sono progettati per essere catturati. Ma ecco la prima trappola: catturare l’efficienza. In teoria, puoi catturarne il 90% o più. In pratica, nei progetti cinesi esistenti, le cifre sono spesso più modeste: 60-75%. Perché? Questioni economiche, costi energetici per il processo di cattura stesso e, soprattutto, geologia: dove pompare allora questa CO2.

Ricordo uno dei primi progetti in cui stavamo proprio valutando l'integrazione di un'unità CCS in un impianto per la produzione di idrogeno dal gas di cokeria. I numeri nella modellazione erano belli, ma quando hanno iniziato a calcolare il bilancio lungo l'intera catena - dal consumo aggiuntivo di vapore per la rigenerazione dell'assorbente alla logistica della CO2 compressa - "verde"? l'intera idea è notevolmente sbiadita. Il risultato non era “blu”, ma piuttosto “grigio-bluastro”. idrogeno. Ma sono proprio questi tentativi, anche quelli imperfetti, a fornire proprio i dati senza i quali è impossibile andare oltre.

Cucina tecnologica: non solo riformare

Quando si dice “idrogeno da idrocarburi” tutti pensano subito al metano. Ma in Cina il carbone gioca un ruolo enorme. La gassificazione del carbone con vapore è una tecnologia con una lunga storia e ora viene sviluppata attivamente per l’economia dell’idrogeno. Il problema è che il carbone non è carbonio puro. Zolfo, cenere, altre impurità. Otterrete l'idrogeno, ma quanta energia verrà spesa per la purificazione preliminare del gas di sintesi e la successiva separazione dell'H2? E ancora la questione della CO2: durante la gassificazione se ne forma ancor più che durante il reforming del gas.

Qui è interessante osservare il lavoro di istituti specializzati impegnati nell'ingegneria a ciclo completo. Qui, ad esempio,Chengdu Yizhi Technology Co.(il loro sito web èhttps://www.yzkjhx.ru), si tratta proprio dell'istituto di design creato da Huaxi Technology. Non si limitano a vendere tecnologia, ma conducono progetti chiavi in ​​mano. - dalla modellazione del processo alla messa in servizio. Il loro portafoglio comprende impianti per la purificazione dei gas contenenti idrogeno e questa è una fase chiave. Perché anche se catturassimo il carbonio, se il nostro prodotto finale fosse idrogeno con impurità di CO2, che avvelenerebbero la cella a combustibile, l’intero punto sarebbe perso.

Una cosa è emersa dalle conversazioni con i loro ingegneri: non nascondono che la sfida principale non è la chimica del processo in sé, ma l'efficienza energetica e l'affidabilità delle apparecchiature in condizioni di produzione reali, non in laboratorio. Spesso il cliente vuole il “più moderno”, ma quando si presentano preventivi per membrane altamente efficienti per la separazione dei gas o catalizzatori resistenti ai veleni, il discorso si sposta sul piano dei compromessi.

Rispetto dell'ambiente: conta su un ciclo completo

Questa è forse la cosa più importante. Tale idrogeno può essere definito ecologico? Tutto dipende dai limiti del calcolo. Se prendiamo solo il punto di uscita dell'idrogeno dall'impianto, forse sì, soprattutto se la CO2 è interrata. Ma se consideriamo l’intero ciclo di vita (LCA) – produzione di gas/carbone, loro trasporto, perdite di metano, energia per il funzionamento dei compressori CCS, rischi di perdite dagli impianti di stoccaggio di CO2 – il quadro cambia.

Abbiamo effettuato un'analisi interna per un progetto nello Shanxi. Hai confrontato il blu? idrogeno dal carbone locale con importazioni di ?verde? idrogeno sotto forma di ammoniaca. Secondo l'impronta di carbonio al momento dell'utilizzo presso la stazione di servizio ?blu? era meglio. Ma quando al modello si aggiungevano i rischi a lungo termine (ad esempio, la probabilità di un parziale degrado di un deposito geologico entro 50 anni), il vantaggio diventava illusorio. Ciò non significa che dal ?blu? l’idrogeno deve essere abbandonato. Ciò significa che il suo ruolo è la tecnologia di transizione. Aiuta a creare la domanda di idrogeno qui e ora, a costruire una rete di rifornimento e a stabilire la logistica. E parallelamente dovrebbe crescere la produzione da fonti energetiche rinnovabili.

A proposito, sui rischi. C’è molto rumore intorno alle perdite di metano. Quando si estrae e trasporta gas, il metano è un potente gas serra. Se queste perdite non vengono controllate, l’intero beneficio climatico della CCS nel riformatore potrebbe essere annullato. In Cina si presta sempre più attenzione a questo aspetto, ma il sistema di monitoraggio non è ancora stato implementato ovunque. È lo stesso “sporco”? un dettaglio pratico che spesso manca in un bel concetto.

Osservazioni sul campo: cosa funziona e cosa no

Sulla carta tutto fila liscio. In realtà ci si imbatte in cose di cui non si parla nei resoconti. Ad esempio, la corrosione. Le unità che operano con la cattura della CO2 utilizzando soluzioni amminiche sono un inferno per il metallo. Elevata umidità, temperatura, ambienti chimicamente attivi. Ho visto un'installazione in cui quasi tutti gli scambiatori di calore dell'unità di rigenerazione dell'ammina sono stati sostituiti in due anni. Semplicemente perché il fornitore dell'attrezzatura ha risparmiato sulla qualità dell'acciaio. Il cliente urlava che la tecnologia non era rispettosa dell'ambiente, ma il problema era un semplice errore ingegneristico.

Un altro punto sono le materie prime. La qualità del gas naturale nella rete è variabile. I lotti sono arrivati ​​con un alto contenuto di idrocarburi superiori o zolfo - e basta, la modalità operativa del catalizzatore di reforming viene interrotta, l'efficienza diminuisce, le emissioni aumentano. Oppure il carbone: la sua composizione varia da auto a auto. Il sistema deve essere flessibile e questo è costoso. Molti progetti della prima generazione non ne hanno tenuto conto e ora operano al limite della redditività o sono inattivi.

Ecco perché l’esperienza delle aziende che hanno percorso questa strada è preziosa. Torniamo all'esempioChengdu Yizhi Technology Co.. Dalla loro descrizione è chiaro che non si tratta di una startup, ma di un istituto con un capitale sociale di 120 milioni di yuan, creato sulla base di un'azienda di tecnologia chimica. Questi attori di solito hanno una profonda conoscenza dei processi di produzione reali, non solo della teoria. Capiscono che la chiave è l’affidabilità e l’adattabilità della tecnologia alle condizioni non ideali delle materie prime e delle operazioni cinesi.

Allora dove stiamo andando?

Per riassumere la mia visione dall’interno: definire l’idrogeno derivante dagli idrocarburi con CCS assolutamente rispettoso dell’ambiente è falso. Ma rifiutarlo come un male assoluto è stupidità, che rallenta la transizione energetica. Questo è necessariofase intermedia. La sua compatibilità ambientale non è in bianco e nero, ma su una scala. Dipende da centinaia di fattori: dall’efficienza di cattura alle misure per ridurre le perdite di metano dal pozzo.

La Cina scommette su questo non perché sia ​​l’ideale, ma perché può essere realizzato in breve tempo e su scala industriale. Ciò consente di aumentare la capacità e ridurre i costi delle infrastrutture (gasdotti, stazioni di servizio, impianti di stoccaggio), che potranno poi essere utilizzate dalle aziende “verdi”. idrogeno.

La cosa più importante per me dopo tutti questi anni è che non esiste una tecnologia magica. C’è un lavoro duro, spesso ingrato, per ottimizzare le catene, integrare soluzioni e affrontare mille piccoli problemi tecnici. È questo lavoro – calcoli, prove sul campo, correzione degli errori – che determina quanto siamo “blu”. o? grigio? sarà il prodotto finale. E le etichette sono per gli esperti di marketing e i politici.