Как катализаторы позволяют решить проблему хранения электроэнергии? Почему аммиак может использоваться как транспортное топливо? За счет чего можно повысить эффективность электролиза воды? Об этом в интервью Ассоциации рассказал профессор Иб Чоркендорфф (Датский технический университет), вошедший в шорт-лист премии «Глобальная энергия» за исследования катализаторов, позволяющих делать промышленные процессы более чистыми.
София Морган: Поправьте меня, если я ошибаюсь, но катализаторы – одна из тех вещей, которые окружают нас повсюду: они помогают превращать молоко в йогурт, а нефть в пластик. В родной же для Вас Дании они стали инструментом достижения климатической нейтральности, намеченной на 2050 год. Расскажите, какую роль сыграет катализ на пути к этой цели.
Иб Чоркендорфф: Как вы знаете, катализаторы не делают того, чего бы не произошло без их применения: они просто делают так, что процессы происходят быстрее – вот в чем заключается их роль. Когда мы устремляем взор на 2050 год, мы думаем, что к тому времени мы перестанем использовать ископаемое топливо, но все равно будем нуждаться в большом количестве энергии, которая будет поступать от ветряных и солнечных станций, отвечающих принципам устойчивого развития. При этом роль электричества станет еще более значимой: мы будем ездить на электромобилях, а многие промышленные процессы вместо угля и газа будут использовать электричество.
Однако, при всей эффективности электричества, его очень трудно хранить. Поэтому в будущем нам придется решать несколько задач:
– Накапливать электричество в виде химической энергии;
– Конвертировать электроэнергию в топливо, которое можно будет использовать в авиации (осуществлять международные авиаперелеты на «батарейках» мы пока не можем);
– Преобразовывать электричество в сырье для химической и фармацевтической промышленности, которая сейчас также использует ископаемое топливо.
Для всех этих задач и необходимы катализаторы.
София Морган: В контексте перехода к устойчивому развитию, есть ли будущее у парового риформинга?
Иб Чоркендорфф: Да, поскольку он основан на метане: при его преобразовании можно улавливать CO2, в том числе из атмосферы (где, правда, его концентрация низка). Метан может использоваться как сырье для производства водорода, либо – в том случае, если водород получают из воды путем электролиза – как хранитель энергии при ее транспортировке.
София Морган: Учитывая наличие технологий, позволяющих улавливать CO2, можно ли не отказываться от ископаемых источников, особенно если их дешевле использовать?
Иб Чоркендорфф: Решить проблему выбросов CO2 (у меня нет никаких сомнений, что она есть) можно только за счет сокращения использования ископаемого топлива – я имею ввиду период после 2050-2060 гг. В более ранний переходный период можно, к примеру, отказаться от угля в пользу метана (который дает меньше выбросов CO2).
София Морган: Улавливания углерода, в любом случае, будет недостаточно?
Иб Чоркендорфф: Если вы имеете ввиду улавливание CO2, то да. На мой взгляд, его удобнее всего улавливать на заводах, где, к примеру, происходит сжигание биомассы или осуществляется выпуск бетона – для таких площадок характерна высокая концентрация CO2, благодаря чему его просто «вытянуть» из атмосферы. Если вы намекаете на преобразование метана в водород и углерод с последующим его хранением, то это хороший способ использования природных ресурсов без дополнительных выбросов в атмосферу – и это направление, действительно, является очень перспективным.
София Морган: Могли бы вы назвать какие-либо еще примеры низкоуглеродных решений, которые бы при этом были применимы здесь и сейчас (а не в отдаленном будущем), в том числе в развивающихся странах.
Иб Чоркендорфф: Примером здесь может служить электролиз. Многие развивающие страны обладают доступом к электричеству: если они могут позволить себе установку фотоэлектрических элементов для улавливания солнечного света, то они могут осуществить электролиз и вернуть водород в сеть – при отсутствии солнечного света таким образом можно использовать топливные элементы для получения электричества.
Еще один пример – паровой риформинг, при котором сжигается метан для генерации энергии и получения водорода (для второй из этих задач также используется вода). На генерацию энергии уходит треть метана – эту долю можно частично заместить, используя электричество напрямую, что также уменьшит объем промышленной площадки. Да и в целом, за счет электрофикации можно существенно уменьшить масштаб промышленных процессов.
София Морган: Если не секрет, чем сейчас занимается Научный центр экологического топлива и химических продуктов им. Виллума Датского технического университета, который вы возглавляете?
Иб Чоркендорфф: Главная задача нашего центра – сделать электролиз воды более эффективным. На самом деле, его эффективность составляет сегодня около 70% – внушительная цифра, но для массового производства водорода из воды этого может оказаться недостаточно, поэтому нужны более высокие результаты. Другим важным направлением является преобразование CO2 с помощью протонов: вместо получения водорода в результате электролиза мы просто добавляем протоны в CO2 и получаем углеводороды и спирты.
И последнее направление – получение аммиака с помощью добавления протонов в водород, которое можно осуществлять в домашних условиях, при комнатной температуре и сравнительно низком давлении (1 бар). Этот метод мог бы радикально снизить стоимость производства аммиака, которое сейчас требует высоких капиталовложений, заводских условий и высокого давления – это объясняет, почему в мире существует лишь 50 промышленных площадок для его выпуска.
Будущее, в силу превалирования энергии ветра и солнца, будет очень делокализованным. В этой связи, почему бы не посмотреть, действительно ли можем создавать процессы, которые также можно делокализовать. Это фундаментальная идея – вот над чем мы сейчас работаем.
Информация предоставлена пресс-службой ассоциации «Глобальная энергия»
Подписывайтесь на Telegram-канал журнала «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»
Подписаться
