China: o hidrogénio proveniente de hidrocarbonetos é amigo do ambiente? 

Esta é uma pergunta que surge o tempo todo em conversas com clientes e em reuniões do setor. Todo mundo procura uma resposta simples, mas não há nenhuma. Muitas pessoas dizem imediatamente: “Que tipo de verde é esse?” hidrogênio se a fonte for gás ou carvão? Isto é um passo atrás!?. Mas a realidade dos projetos em que participamos é muito mais complexa do que estes rótulos.

De onde vêm as pernas desse “azul”? hidrogênio

Tudo começou com o facto de a China precisar de hidrogénio aqui e agora. Para transporte, para indústria, para a mesma química. As fontes renováveis ​​(FER) estão a crescer rapidamente, mas a escala da procura é colossal. E infraestrutura para um H2 limpo e “verde”. Ainda não há H2. Mas existem gasodutos. Existem depósitos de carvão. E as tecnologias de conversão foram desenvolvidas há décadas. A lógica é simples: pegamos o que temos em mãos e tentamos deixar o processo mais limpo. É aqui que a ênfasecaptura de carbono(CCS/CCUS). Sem isso, todo o conceito de ?hidrogênio de baixo carbono a partir de hidrocarbonetos? simplesmente desmorona.

Na prática, é assim: não estamos falando de velhos reformadores a vapor de metano (SMRs) que fumegam como locomotivas a vapor. Estamos a falar de complexos novos ou modernizados, ondeEmissões de CO2não são liberados na atmosfera, mas são projetados para serem capturados. Mas aqui está a primeira armadilha: eficiência de captura. Em teoria, você pode capturar 90% ou mais. Na prática, nos projetos chineses existentes, os números são frequentemente mais modestos - 60-75%. Por que? Questões de economia, custos de energia para o próprio processo de captura e, principalmente, geologia – então para onde bombear este CO2.

Lembro-me de um dos primeiros projectos em que estávamos a avaliar a integração de uma unidade CCS numa central de produção de hidrogénio a partir de gás de coqueria. Os números da modelagem eram lindos, mas quando começaram a calcular o equilíbrio ao longo de toda a cadeia - desde o consumo adicional de vapor para regeneração do sorvente até a logística do CO2 comprimido - “verde”? toda a ideia desapareceu muito. O resultado não foi “azul”, mas sim “cinza azulado”. hidrogênio. Mas são precisamente essas tentativas, mesmo as imperfeitas, que fornecem os dados sem os quais é impossível avançar.

Cozinha tecnológica: não só reformar

Quando se diz “hidrogénio a partir de hidrocarbonetos”, todos pensam imediatamente no metano. Mas na China, o carvão desempenha um papel enorme. A gaseificação do carvão a vapor é uma tecnologia com história e está agora a ser ativamente desenvolvida para a economia do hidrogénio. O problema é que o carvão não é carbono puro. Enxofre, cinzas e outras impurezas. Você obterá hidrogênio, mas quanta energia será gasta na purificação preliminar do gás de síntese e na subsequente separação do H2? E novamente a questão do CO2: durante a gaseificação ele se forma ainda mais do que durante a reforma do gás.

Aqui é interessante observar o trabalho de institutos especializados que se dedicam à engenharia de ciclo completo. Aqui, por exemplo,Tecnologia Co. de Chengdu Yizhi.(o site deles éhttps://www.yzkjhx.ru), este é precisamente o instituto de design criado pela Huaxi Technology. Eles não apenas vendem tecnologia, mas também conduzem projetos prontos para uso. - da modelagem de processos ao comissionamento. Seu portfólio inclui plantas para purificação de gases contendo hidrogênio, e esta é uma etapa fundamental. Porque mesmo que você capture carbono, se o seu produto final for hidrogênio com impurezas de CO, que envenenará a célula de combustível, todo o ponto será perdido.

Uma coisa se destacou nas conversas com seus engenheiros: eles não escondem que o principal desafio não é a química do processo em si, mas a eficiência energética e a confiabilidade do equipamento em condições reais de produção, e não em laboratório. Muitas vezes o cliente quer o “mais moderno”, mas quando você mostra estimativas para membranas altamente eficientes para separação de gases ou catalisadores resistentes a venenos, a conversa muda para o plano dos compromissos.

Respeito ao meio ambiente: conte com um ciclo completo

Esta é talvez a coisa mais importante. Esse hidrogênio pode ser considerado ecologicamente correto? Tudo depende dos limites do cálculo. Se considerarmos apenas o ponto de saída do hidrogênio da instalação, talvez sim, principalmente se o CO2 estiver enterrado. Mas se considerarmos o ciclo de vida completo (ACV) – produção de gás/carvão, seu transporte, perdas de metano, energia para o funcionamento dos compressores CCS, riscos de fugas nas instalações de armazenamento de CO2 – o quadro muda.

Fizemos uma análise interna para um projeto em Shanxi. Você comparou ?azul? hidrogênio do carvão local com importações de?verde? hidrogênio na forma de amônia. Pela pegada de carbono no momento do uso no posto ?azul? foi melhor. Mas quando foram adicionados ao modelo riscos de longo prazo (por exemplo, a probabilidade de degradação parcial de um repositório geológico dentro de 50 anos), a vantagem tornou-se ilusória. Isso não significa que de ?azul? o hidrogénio deve ser abandonado. Isso significa que seu papel é a tecnologia de transição. Ajuda a criar procura de hidrogénio aqui e agora, a construir uma rede de reabastecimento e a estabelecer a logística. E, paralelamente, a geração a partir de fontes de energia renováveis ​​deverá crescer.

A propósito, sobre riscos. Há muito barulho em torno dos vazamentos de metano. Ao extrair e transportar gás, o metano é um poderoso gás de efeito estufa. Se estas fugas não forem controladas, todos os benefícios climáticos da CCS no reformador poderão ser anulados. Na China, presta-se cada vez mais atenção a isto, mas o sistema de monitorização ainda não foi implementado em todo o lado. Este é o mesmo “sujo”? um detalhe prático que muitas vezes passa despercebido em um belo conceito.

Observações de campo: o que funciona e o que não funciona

No papel tudo é tranquilo. Na realidade, você se depara com coisas que não estão escritas nos relatórios. Por exemplo, corrosão. Unidades que operam com captura de CO2 utilizando soluções de amina são um inferno para o metal. Alta umidade, temperatura, ambientes quimicamente ativos. Vi uma instalação onde quase todos os trocadores de calor da unidade de regeneração de amina foram substituídos em dois anos. Simplesmente porque o fornecedor do equipamento economizou no tipo de aço. O cliente gritava que a tecnologia não era ecologicamente correta, mas o problema era um simples erro de engenharia.

Outro ponto são as matérias-primas. A qualidade do gás natural na rede é variável. Chegaram lotes com alto teor de hidrocarbonetos superiores ou enxofre - e pronto, o modo de operação do catalisador de reforma é interrompido, a eficiência cai, as emissões aumentam. Ou carvão: sua composição varia de carro para carro. O sistema deve ser flexível e isso é caro. Muitos projectos de primeira geração não tiveram isto em conta e estão agora a operar no limite da rentabilidade ou estão ociosos.

É por isso que a experiência das empresas que percorreram esse caminho é valiosa. Vamos voltar ao exemploTecnologia Co. de Chengdu Yizhi.. Pela sua descrição fica claro que não se trata de uma startup, mas sim de um instituto com capital social de 120 milhões de yuans, criado a partir de uma empresa de tecnologia química. Esses participantes geralmente possuem um conhecimento profundo dos processos de produção reais, não apenas da teoria. Eles entendem que a chave é a confiabilidade e adaptabilidade da tecnologia às condições não ideais das matérias-primas e da operação chinesas.

Então, para onde vamos?

Para resumir a minha opinião interna: chamar o hidrogénio proveniente de hidrocarbonetos com CCS de absolutamente amigo do ambiente é falso. Mas rejeitá-lo como um mal absoluto é estupidez, o que retarda a transição energética. Isso é necessárioestágio intermediário. O seu respeito pelo ambiente não é preto e branco, mas uma escala. Depende de centenas de fatores: desde eficiência de captura até medidas para reduzir vazamentos de metano no poço.

A China aposta nisso não porque seja ideal, mas porque pode ser implementado num curto espaço de tempo e à escala industrial. Isto permite aumentar a capacidade e reduzir custos de infraestrutura (gasodutos, postos de gasolina, instalações de armazenamento), que podem então ser utilizadas por empresas “verdes”. hidrogênio.

A principal lição para mim depois de todos esses anos é que não existe tecnologia mágica. Há um trabalho árduo, muitas vezes ingrato, para otimizar cadeias, integrar soluções e lidar com milhares de pequenos problemas técnicos. É este trabalho – cálculos, testes de campo, correção de erros – que determina o quão “azuis” somos. ou?cinza? será o produto final. E os rótulos são para profissionais de marketing e políticos.