Sunfire Power to Liquids

Tehnologija budućnosti koja pretvara vodu i CO2 u gorivo

Pred dva tjedna, u njemačkom je Dresden-Reicku otvoren PtL (Power to Liquids) pogon tvrtke Sunfire GmbH. Bio bi to tek još jedan novi projekt njemačke, svjetski najnaprednije, kemijske industrije da se ne radi o rješenju koje bi doista moglo okrenuti stvari “naopako”. Naime, premda se ne radi o novoj ideji, sintetiziranje goriva za motore s unutarnjim sagorijevanjem oduvijek je bilo skopčano s nizom problema. Ponajprije, trebalo je nadvladati visoku cijenu proizvodnje koja je u počecima (prvoj polovini 20. stoljeća) bila itekako neprimjerena, no tu su i ekološki aspekti cijele priče.

Ukratko, postrojenje tvrtke Sunfire koristi vodu, ugljikov dioksid te električnu energiju dobivenu iz obnovljivih izvora kako bi proizvelo sintetičko gorivo. Konačni rezultati tog procesa su benzin, dieselsko gorivo te kerozin (petrolej). Zahvaljujući svom sadržaju s niskim udjelom štetnih elemenata te proizvodnji koja koristi električnu energiju iz obnovljivih izora, ovako dobiveno gorivo ekološki je vrlo prihvatljivo u svijetu u kojem je borba protiv emisija stakleničkih plinova jedan od glavnih aspekata ekologije. Sintetička se goriva u motorima mogu koristiti sama ili u kombinaciji s gorivima dobivenim tradicionalnim postupcima (frakcijskom destilacijom sirove nafte).

Tri koraka PtL tehnologije

1) Elektroliza vodene pare

Električna energija dobivena iz obnovljivih izvora koristi se kako bi se korištenjem SOEC ćelija (Solid Oxide Electrolysis Cells) iz vodene pare dobio vodik. U stvari, riječ je o “razdvajanju” vodene pare na njene sastavne dijelove, tj. na vodik (H2) i kisik (O2) (uobičajeni postupak elektrolize podrazumijeva korištenje vode, a ne njezine pare). Također, u ovom se koraku PtL postupka para dobiva korištenjem “odbačene” topline stvorene tijekom sljedećih koraka PtL postupka. Tako je osigurana iskoristivost prilikom procesa elektrolize viša od 90%.

• Elektroliza vodene pare vrši se pri pritisku višem od 20 bar i temperaturi iznad 800°C uz iskoristivost višu od 90%

2) Konverzija

Vodik dobiven postupkom elektrolize koristi se kako bi se reducirao ugljikov dioksid (CO2) i dobio CO (ugljikov monoksid) potreban za korak sinteze. CO2 se dobiva prikupljanjem iz atmosfere, iz sustava koje pokreće bioplin ili drugim postupcima.

• Konverzija se odvija pri pritisku višem od 20 bar i temperaturi od 950°C uz korištenje el. energije

3) Fischer-Tropschov postupak sinteze*

Prethodno opisanim koracima PtL tehnologije CO i H2 se pretvaraju u gorivo. Postupak sinteze oslobađa toplinu koja se koristi za dobivanje vodene pare za korak elektrolize čime ukupna iskoristivost PtL tehnologije dostiže iznad 70%.

• Sinteza se provodi uz pritisak od oko 20 bar, temperaturu od 220°C i prikupljanje (toplinske) energije

* Fischer-Tropschov postupak je industrijska metoda dobivanja ugljikovodika iz ugljikovog monoksida (CO) i vodika (H2). Vodik i ugljikov monoksid miješaju se u omjeru 2:1 i prevode pri temperaturi od 200°C preko nikla ili kobalta kao katalizatora. Dobivena smjesa ugljikovodika može se razdijeliti u dieselsku i benzinsku frakciju.

Ogledno postrojenje

Tvrtka Sunfire je, u projektu iniciranom od strane njemačkog Ministarstva obrazovanja i istraživanja, u svibnju 2012. počela s gradnjom eksperimentalnog postrojenja za proizvodnju sintetičkog goriva. Planirano razdoblje testiranja je tri godine, nakon čega bi 2016. u rad trebalo biti pušteno psotrojenje “industrijske razine”. Ogledno postrojenje, nazvano FUEL1, u stanju je proizvesti jedan barel (159 litara) sintetičkog goriva dnevno.

FUEL1 se sastoji od 72 dijela (reaktori, dio za frakcijsku destilaciju, grijači, spremnici, hladnjaci, kompresori, pumpe, uređaj za miješanje…), 1,2 kilometara cijevi, 662 ventila i regulatora pritiska te 381 mjerne točke. Dnevni obujam proizvodnje postrojenja industrijeske razine iznosit će između 600 i nekoliko tisuća litara, napominju u Sunfire-u.

Audi kao predvodnik među proizvođačima automobila

Pored njemačke Vlade, tvrtke Sunfire i švicarske tvrtke Climeworks, iza projekta PtL postrojenja stoji i Audi, trenutno vjerojatno najaktivniji proizvođač automobila kada je riječ o razvoju ekološki povoljnijih goriva. U pokrajini Donjoj Saskoj već je u radu postrojenje za proizvodnju sintetičkog metana (Audi e-gas) koji pokreće model A3 Sportback g-tron. Također, u suradnji s francuskim projektom Global Bioenergies, marka iz Ingolstadta radi na razvoju tzv. Audi e-benzina, dok se u suradnja s američkim Joule-om radi na eksperimentalnoj proizvodnji dieselskog goriva i etanola uz pomoć mikroorganizama.

Ne zaboravimo…

Premda se doista radi o tehnologiji budućnosti, barem na neki način, sintetička goriva ne predstavljaju neku posebnu novost. Osnovu uvijek predstavljaju vodik, ugljikov monoksid i nerijetko ugljikov dioksid, a proizvodnja ovakvih goriva u značajnijem je obujmu započela u Njemačkoj tijekom II svj. rata. Tadašnje su se metode dobivanja sintetičkih goriva koristile prvenstveno Bergiusovim te Fischer-Tropschov postupkom (sirovine su najčešće ugljen, prirodni plin i biomasa), patentiranima još 1913, odn. oko 1920. godine.

Temeljni cilj ovih napora bila je proizvodnja goriva za motore zrakoplova, no kao produkti, iz tadašnjih su pogona dolazili i umjetna guma, metanol itd. U jeku produkcije umjetnih goriva, Nijemci su početkom 1944. proizvodili oko 125.000 barela umjetnog goriva dnevno koje je dolazilo iz 25 pogona.

Danas godišnja proizvodnja sintetičkih goriva u svijetu dostiže oko 240.000 barela dnevno, a najveći proizvođač je južnoafrička tvrtka Sasol Limited čiji obujam proizvodnje sintetičkih goriva korištenjem Fischer-Tropschovog postupka dostiže 150.000 barela dnevno. Pred sedam godina, jedna je studija pokazala kako je srednje veliki obujam proizvodnje sintetičkih goriva (30-ak tisuća barela dnevno) isplativ uz cijenu barela nafte od 54 USD. Uz to, jedno izvješće iz 2012. navodi kako sintetičko gorivo za mlazne motore stoji upola manje od prirodnog.

Ekološki aspekt sintetičkih goriva također je značajan. Zahvaljujući čistoći svog sastava, sintetička goriva znatno su ekološki prihvatljivija od fosilnih, posebno prema emisijama sumpornih i dušikovih oksida te čestica. Tako se navodi da sintetičko gorivo za mlazne motore zrakoplova, napravljeno Fischer-Tropschovim postupkom ima između 78 i 96% manju emisiju čestica od klasičnog. Također, sintetička se goriva smatraju biorazgradivima što je još jedan značajan ekološki argument za njihovu primjenu. Konačno, Sunfire navodi da sintetička goriva proizvedena njihovim postupkom (PtL) jamče 85-postotno smanjenje emisija CO2 u odnosu na klasična goriva, a značajne se redukcije ostvaruju i zbog činjenice da su za proizvodnju jedne tone sintetičkog goriva potrebne 3,2 tone CO2.

Njemački kemičar Friedrich Karl Rudolf Bergius (1884.-1949.) dobio je, zajedno s Carlom Boschom, Nobelovu nagradu za kemiju 1931. godine.

– – –

Više o ovoj temi potražite na stranicama tvrtke Sunfire