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?
А хватит электричества?
Много электричества надо для производства металла с такой технологией. Вместе с нагревом процессов в сталелитейном производстве это равно 15-20 ТВтч в год. Например, в прошлом году произвели 140 ТВтч. Как видно, для сталелитейной промышленности электричества требуется чуть более 10 процентов. Или еще, в прошлом году 3300 ветряных турбин вместе произвели 15 ТВтч. Таким образом, надо вдвое больше ветряков для того, чтобы производить сталь без использования полезных ископаемых.
Видим что нужно большое количество электричества. Но, с другой стороны, сильная и практически свободная от выбросов электроэнергетическая система. Она производит ежегодно избыток, а расширение использования возобновляемой электроэнергии еще не достигло предела. Лучше использовать эти излишки, чтобы модифицировать отрасль, чем экспортировать для этого электроэнергию.
Технические проблемы
Другая серьезная проблема заключается в том, что для снижения содержания водорода требуется печь нового типа, которая работает при более низкой температуре, чем традиционная доменная печь. Кислород выделяется из железа и образует водород примерно при 900 градусах Цельсия. Но железо все еще находится в твердой форме и выходит из печи небольшими пористыми комочками, так называемой железной губкой.
Железную губку нужно немедленно плавить в электротехнических стальных печах, чтобы она не начала снова реагировать с кислородом. Надо разработать хранилище хранения, где железную губку преобразуют в брикеты. А это еще один этап исследований.
Есть много технических проблем, которые необходимо решить. Одно дело проверить несколько граммов оксида железа в лаборатории. Реализация жизнеспособного промышленного процесса - это совершенно иное.
Начало работы и горизонты
Первые исследовательские проекты только начинаются. Если все пойдет по плану, пилотная установка будет запущена где-то к 2020 году. Затем последуют несколько лет испытаний, и только в 2035 году объект будет готов.
Пока бюджет проекта составляет 114 миллионов шведских крон, из которых около половины - в виде грантов. Это предварительная оценка, которая вероятно будет расти. И государству, и бизнесу потребуется больше денег. По оценкам консорциума, только строительство опытного завода обойдется примерно в 2 миллиарда шведских крон.
В итоге, правительство в осеннем бюджете обещает поддержку в размере примерно, 2 млрд. рублей в год до 2040 года, с тем чтобы отрасль могла сократить выбросы в результате своих процессов.
Здесь есть три доменные печи: две меньшие в Окселосунде и одна большая в Лулео. Все три управляются SSAB. Их восстановление в основном влияет не только на компанию, но и на общество вокруг нее, так как отработанное тепло сегодня нагревает дома с помощью централизованного теплоснабжения.
И даже если уголь в доменной печи будет заменен водородом, на дороге между шахтой и готовым продуктом будут другие источники выбросов.
Один из них - грануляторы, где измельченная и обогащенная руда смешивается с добавками и выпекается в маленькие шарики, которые затем загружаются в доменную печь. Сегодня шведские грануляторы работают на нефти и угле.
Это те детали, с которыми также работают в HYBRIT. Не только в Швеции металлургические компании инвестируют в водород. В Австрии запланирована большая электролизная установка для нового проекта ЕС. Технология также разрабатывается в Японии.
Параллельно исследуются и другие технологии, чтобы уменьшить выбросы углекислого газа при производстве стали. Одним из них является улавливание углекислого газа, другим - замена ископаемого углерода биоуглеродом. Третий, и более радикальный - плавить железную руду с помощью электричества.
Некоторые из этих решений помогут сталелитейной промышленности полностью отказаться от использования полезных ископаемых, что сбережет их для будущих поколений и получение экономически оправданного эффекта - это и является конечной целью HYBRIT.
Это делает работу очень глобальной, потому что люди пытаются разобраться в самой основной причине выбросов углекислого газа. В то же время есть риски и долгосрочный горизонт, как важный вызов. Сейчас приступили к реализации и это займет много времени. До этого были только слова. Но все должны сделать шаг. Если это не сработает, никто не скажет, что мы не пытались.