При производстве стали требуется уголь, с выделением большого количества CO2. Однако проблему загрязнения воздуха углекислым газом можно решить, если углерод заменить на водород, тогда выбросы будут конденсироваться. Как это сделать практически?
Новый проект, как большой шаг вперед
Это большой шаг вперед. Современная жизнь требует много производства железа, и уголь обязателен при производстве. Чтобы исключить из техпроцесса углерод, требуется новая система преобразования.
Речь о новом типе печи для выплавки металла, где используется водород вместо углерода и, в итоге, вместо углекислого газа образуется вода. Швеция может стать первой страной в мире, где будут получать безуглеродную сталь.
В течение двух лет компании SSAB, LKAB (горнодобывающая группа) и Vattenfall (энергетическая компания) вели переговоры, утверждали новые спецификации и представили общественности проект HYBRIT.
Через 25 лет без выбросов CO2
Технологии в металлургии не стоят на месте. Сокращается количество энергии для плавки металла или, например, горячие газы от производства металла поступают в центральное отопление населенных пунктов.
Один из идеологов и инвесторов проекта - эксперт в металлургической промышленности с докторской степенью по металлургии Королевского технологического института, Мартин Пей (Martin Pei). Он три года был техническим директором сталелитейной компании SSAB.
Многие проблемы решены и сейчас в металлургии научились тратить мало угля. Однако, даже при такой технологии, в стране на металлургическую промышленность приходится 10% выбросов CO2. Также существует экономическая проблема. Уголь для доменных печей импортируется в страну.
В связи с этим, парламент Швеции определил, что к 2045 году промышленность страны исключит из производства CO2.
Доменная печь и технология плавки железа
Производство металла неразрывно связано с доменными печами. На территории Швеции найдена доменная печь, которой 1100 лет. Она находится в Норберге в Бергслагене.
Железо из железной руды получают, удаляя кислород. Сгорающий уголь вытесняет кислород из руды и превращается в кокс и CO2, а железо в расплавленном виде стекает в нижнюю часть доменной печи. CO2 улетучивается, загрязняя атмосферу.
Углекислый газ также может храниться в почве. Первый в мире сталелитейный завод по улавливанию и хранению углекислого газа находится в Объединенных Арабских Эмиратах, где углекислый газ от производства стали перекачивается на нефтяное месторождение.
Технология HYBRIT
В HYBRIT уголь должен быть заменен водородом. Специфика заключается в том, что при восстановлении железной руды углекислый газ не образуется. Водород реагирует с кислородом и вместо этого образует воду. На бумаге это простое решение, было доказано с помощью экспериментов и теоретических расчетов.
На практике, есть еще положительные стороны. Использование водорода в промышленных процессах не является чем-то новым, но большая часть водорода сегодня производится из ископаемого природного газа. Вместо того, чтобы его дорого добывать, его можно произвести из воды, которая электролизуется до водорода и кислорода благодаря “зеленому” электричеству. Нюанс в том, что технология дорогая и используется в относительно небольших масштабах.
Футбольная арена, полная водорода
Газообразный водород собирается отдельно и затем может быть использован для образования метанола вместе с диоксидом углерода. Необходимый дополнительный газообразный водород должен быть получен с помощью электролиза, как в проекте HYBRIT.
Первый метанол начнет производство в следующем году. Одна из проблем заключается в том, что доменный газ также содержит небольшие загрязняющие вещества, которые могут повлиять на процесс.
Несколько сталелитейных компаний, в том числе Германия, разрабатывают технологию улавливания и использования углекислого газа в качестве способа сокращения своих выбросов.
Микаэль Нордландер (Mikael Nordlander) в Vattenfall является руководителем исследований для энергетической системы будущего и возглавляет работу по рассмотрению возможностей крупномасштабного производства и хранения водорода в Швеции.
Почему это можно сравнить с ареной Globen в Стокгольме? Если газообразный водород не находится под давлением, то его объем как-раз и соответствует арене Globen. Именно столько требуется водорода каждые три часа для подачи в доменную печь размера, как в Лулео.