Loading ...Новости сегодня - Зеленый метанол может оказаться на грани прорыва
Одной из многообещающих альтернатив ископаемому топливу является метанол, в который, среди прочего, инвестирует глобальная судоходная и логистическая компания Maersk для своего будущего флота контейнеровозов. Однако существует проблема, когда дело касается метанола. Сегодня 99% производства метанола основано на угле и природном газе, и это крайне далеко от экологичности. DTU внес свой вклад в разработку нового метода производства метанола на основе биогаза.
«Когда метанол производится из биогаза, метанол является экологически чистым, потому что он поступает из возобновляемого источника. Биогаз — это продукт разложения отходов домохозяйств, сельского хозяйства и производства», — объясняет доцент Филип Фосбёл из DTU Chemical Engineering, один из исследователей. проект.
Осенью 2022 года технологию установили в 40-футовый контейнер на «Лемвиг Биогаз», а через год завод выпустил первые литры метанола.
Метанол без добавления водорода
Традиционно зеленый метанол получают из CO 2 путем добавления водорода. Водород получается посредством процесса, называемого электролизом, при котором молекулы воды расщепляются на водород и кислород. Но электролиз требует большого количества энергии в виде электроэнергии, и хотя цены на электроэнергию упали, она по-прежнему настолько дорога, что эта форма производства метанола не может конкурировать с метанолом, производимым из ископаемых источников. Новый метод DTU не требует добавления водорода для образования метанола.
«Мы берем биогаз и превращаем его в синтез-газ, а затем берем синтез-газ и превращаем его в метанол. И у нас есть завод, который может перерабатывать и использовать CO 2 вместе с водородом и производить еще больше метанола», — говорит Фосбёл.
Биогаз обычно состоит на две трети из метана и на одну треть из CO 2 . Синтез-газ состоит из угарного газа и водорода. Чтобы перейти от биогаза к синтез-газу, для осуществления процесса необходим катализатор, и обычно возникают проблемы с отложением угля на катализаторе. Но используя новый и инновационный катализатор, исследователи DTU устраняют эту проблему.
Поскольку водород производится путем образования синтез-газа, нет необходимости добавлять водород для получения метанола. Однако, поскольку биогаз на одну треть содержит CO 2 , необходимо рециркулировать CO 2 вместе с водородом из синтез-газа , чтобы также преобразовать CO 2 в метанол. Этот совершенно новый и запатентованный процесс является одним из секретов высокой эффективности. Готовый продукт на 95% состоит из метанола чистоты, а чистоты 99,9% можно достичь, если добавить дополнительный водород из другого источника. В целом, этот метод стал прорывом в производстве зеленого метанола.
«Я верю, что мы первыми продемонстрировали, что можно производить метанол из биогаза», — говорит Фосбёл.
Ключевое слово – гибкость
Крупные биогазовые установки обычно сосредоточены на производстве биометана для газовой сети. Технология, над которой работают здесь исследователи DTU, также предназначена для небольших биогазовых установок, которые не могут отправлять биометан в газовую сеть. Вместо этого они вынуждены сжигать биогаз для производства тепла или электроэнергии.
Существуют также биогазовые установки, которые расположены на слишком большом расстоянии от производителей водорода и поэтому не имеют возможности конвертировать CO 2 в биогаз за счет подачи водорода. Таких заводов много не только в Дании, но и в Германии, где таких небольших биогазовых установок около 10 000, и здесь новая технология может быть чрезвычайно привлекательной, говорит Фосбёль. Для исследователя DTU и его коллег было крайне важно создать гибкий завод по производству метанола, поскольку будущие потребности могут быстро измениться.
«Наш завод спроектирован так, чтобы работать в будущем, когда вы адаптируетесь к меняющимся потребностям. Мы можем работать с различными исходными газами и очень быстро переключаться», — говорит он.
Это означает, что вы можете время от времени использовать весь биогаз, так что и метан, и CO 2 преобразуются в метанол. Иногда вы можете производить метанол только из метана, а иногда вы можете производить метанол только из CO 2 , тогда как метан используется для производства газа. «Это делает его невероятно гибким», — объясняет Фосбёл.
Если биогаз невозможно утилизировать для подачи в газовую сеть, возникнет необходимость в его хранении. А преобразование биогаза в жидкость в виде метанола является очевидным решением, поскольку он занимает гораздо меньший объем, и тогда сами биогазовые установки смогут хранить топливо в течение более длительного периода времени.
Метанол, получаемый из биогаза, намного дешевле традиционного электронного метанола, получаемого из CO 2 и водорода. Но он все равно дороже, чем метанол, получаемый из угля и природного газа . Одним из решений, которое предлагает Фосбёл, является введение налога на черный метанол на определенный период времени, что сделает его более дорогим, чем зеленый метанол. Таким образом, производство зеленого метанола может стать прибыльным, а по мере развития методов производства зеленый метанол станет конкурентоспособным на нормальных рыночных условиях.
Следующие шаги
Завод по производству метанола, который сейчас работает, является демонстрационным. Это значит, что оно уже не просто в лабораторных масштабах, а «перешло в реальность», как выразился доцент ДТУ. Он может производить 400 литров метанола в день, если работает круглосуточно, 7 дней в неделю, но ежедневная производительность составляет менее 100 литров, поскольку производство работает только в дневное время.
«Большой прорыв заключается в том, что мы смогли сделать это без каких-либо сбоев», — заявляет Филип Фосбёл, который объясняет, что самый длительный период непрерывного производства составил 72 часа. Следующей вехой станет производство в течение 500 часов подряд.
Установка Lemvig Biogas может перерабатывать 10 м 3 биогаза в час. Следующим шагом станет увеличение производительности до 200 м 3 в час, что эквивалентно полномасштабному коммерческому объекту. Но для этого нужна масштабная поддержка.
«Бюджет исследовательского проекта, который мы осуществили, составляет чуть менее 20 миллионов датских крон, но следующее расширение может легко стоить около 100 миллионов датских крон, поэтому очевидно, что это требует общественной поддержки», — говорит Фосбёль.
До сих пор проект поддерживался Программой развития и демонстрации энергетических технологий (EUDP) Датского энергетического агентства, в которую помимо DTU вошли еще три партнера. Строительство перерабатывающего завода возглавила компания Pentair Union, а демонстрационную установку построила компания Elplatek. Компания Lemvig Biogas поставила биогаз на демонстрационную установку.
Когда технология DTU будет полностью разработана, она сможет производить до 60 000 тонн метанола от типичного крупного датского производителя биогаза. Учитывая ежегодную потребность в 750 000 тонн метанола для будущего флота Maersk из 25 контейнеровозов, работающих на метаноле , для покрытия этой потребности потребуется большое количество биогазовых установок.
Новости партнеров:
Вам могло бы понравиться:
57
