Drukowanie dokumentu

Materiał wydrukowany z serwisu www.wnp.pl
Polska powinna się przygotować do przeróbki węgla
Marcin Łęczek
Społeczeństwo wodorowe to nośne hasło, ale każda gospodarka rozwija się w sposób
ciągły i nie możemy zrobić przeskoku - mówi w rozmowie z portalem wnp.pl dr Marek
Ściążko, dyrektor Instytutu Chemicznej Przeróbki Węgla w Zabrzu
- Po co chemicznie przerabiać węgiel, skoro można go po prostu wydobywać na
powierzchnię i spalać?
- Węgiel nadal w większości będzie spalany i to nie ulega wątpliwości. Jednak są przynajmniej dwa
zasadnicze czynniki, które sprawiają, że węgiel staje się ponownie atrakcyjnym surowcem
chemicznym. Pierwszy jest związany z rosnącymi cenami "czystszych" nośników energii, jakimi są niewątpliwie gaz ziemny
i ropa naftowa. Gaz jest znakomitym produktem dla przemysłu chemicznego, w tym nawozowego, a z ropy produkowane
są paliwa napędowe.
Przy obecnym tempie wzrostu cen gazu, praktycznie już dzisiaj w Polsce - tak wskazują przynajmniej wyniki analiz - opłaca
się chemicznie przetwarzać węgiel na gaz syntezowy, to znaczy podmieniać gaz ziemny stosowany w fabrykach
chemicznych.
W przypadku paliw płynnych, ropa kosztuje już ponad 90 dolarów za baryłkę, może warto więc pomyśleć o produkowaniu
ropy z węgla. Jednak ropa "węglowa" kosztowałaby od 70 do 80 dolarów z uwzględnieniem kosztów emisji dwutlenku
węgla. Różnica pomiędzy tą ceną i ceną ropy "naturalnej" wciąż jest jeszcze zbyt mała. Nie wiemy przecież na ile stabilne
są obecne ceny ropy i czy w najbliższym czasie surowiec ten nie stanieje.
Niemniej są to kierunki z pewnością poważnie brane na świecie pod uwagę. W Chinach już dzisiaj buduje się fabryki paliw
płynnych oraz substytutu gazu ziemnego dla przemysłu chemicznego.
Jest jeszcze drugi powód, dla którego chemiczna przeróbka węgla może się okazać wkrótce bardzo ważna.
Perspektywicznie złoża ropy są znacznie mniejsze niż węgla kamiennego, licząc oczywiście średnio w świecie. Dlatego
właśnie, co może się wydawać paradoksalne, największe wydatki na badania ponoszą firmy petrochemiczne, które
rozwijając technologie węglowe starają się je doprowadzić do wielkoskalowych zastosowań, żeby mieć również w swojej
ofercie handlowej równoległy do ropy nośnik energii.
Jeśli nie będziemy podejmować decyzji dotyczących zgazowywania i produkcji substytutu gazu ziemnego dla chemii już
dzisiaj, to możemy stracić możliwość podejścia do tego tematu w ogóle w przyszłości, bo świat nas znacznie wyprzedzi, a
my będziemy wciąż zależni od gazu z rury, która idzie z jednego kierunku. Dlatego uważam, że nie ma innej możliwości,
jak tylko przygotować się do chemicznego przetwarzania węgla.
- Jeśli jest to kierunek tak rozwojowy, to dlaczego wciąż pozostaje w sferze badań, przeprowadzanych w
jednostkach badawczych, a ich efekty nie są wdrażane w życie przez firmy?
- Przemysł pewne działania podejmuje. Niestety najczęściej kończą się one na wstępnym rozpoznaniu i przeprowadzeniu
analizy techniczno - ekonomicznej. Jednak trzeba sobie zdać sprawę z faktu, że wdrożenie chemicznej przeróbki węgla na
skalę przemysłową wiąże się z dużymi i kapitałochłonnymi przedsięwzięciami.
Ponadto firmy chemiczne są przedsiębiorstwami państwowymi i ich decyzje są uzależnione od czasochłonnych decyzji
rządowych jako właściciela i jednocześnie tego, który dba o bezpieczeństwo energetyczne naszego kraju.
Niemniej trzeba zaznaczyć, że próby wdrożenia przeróbki węgla na skalę masową, są podejmowane, bo i w programie o
restrukturyzacji górnictwa i w polityce energetycznej jest mowa o czystych technologiach produkcji energii i zgazowywaniu
węgla. Brak jest natomiast konkretnych decyzji.
- Czyste technologie węglowe oznaczają brak zanieczyszczeń?
- Filtry na kominach będą zawsze, bo mają za zadanie wychwytywanie pyłów. Czyste technologie węglowe są natomiast
związane obecnie głownie z ograniczaniem emisji do atmosfery dwutlenku węgla. Coraz większy jest w tym zakresie
nacisk instytucji międzynarodowych i oczekuje się, że elektrownie będą zmniejszać emisję CO2. W związku z tym
potrzebne są nowe technologie i budowa instalacji usuwania CO2 zarówno w nowych jak też w już funkcjonujących
elektrowniach. To też są olbrzymie nakłady finansowe, jednak musimy je ponieść, w przeciwnym bowiem razie będziemy
płacić kary za zanieczyszczanie środowiska, co finansowo może okazać się bardzo bolesne. Oczywiście jest to pewien
scenariusz, który być może ulegnie zmianie, jeżeli nastąpi weryfikacja obecnej polityki Komisji Europejskiej.
- Możemy przecież dokupić prawa do emisji...
- Teoretycznie będzie to możliwe. Jednak szacuje się, że choć początkowo będzie to możliwe, to z biegiem czasu ilość
dostępnego prawa do emisji będzie spadać. Poza tym warto zauważyć, że koszt dokupywania prawa do emisji jest
porównywalny z kosztami sekwestracji CO2 - wliczając w to wyodrębnienie gazu, jego transport i podziemne składowanie.
Zasadą czystych technologii jest, że po wychwyceniu CO2 będzie on zatłaczany do składowisk podziemnych, czyli
poniekąd usuwany ze środowiska. Tylko w warunkach trwałego przechowywania CO2 ma ono sens, inaczej bowiem kiedy gaz wydostanie się na zewnątrz bilans wyjdzie na zero z tą tylko różnicą, że gaz nie będzie się uwalniał podczas
spalania, a uwolnimy go sami.
W Polsce podziemne zatłaczanie dwutlenku węgla prowadzi się, choć wciąż na niewielką skalę. PGNiG. w Borzęcinie
lokuje się pod ziemią CO2 z wydobywanego metanu. Oczywiście nie wszędzie jest to możliwe, bo zbiornik podziemny,
choć naturalny, musi się charakteryzować pewnymi właściwościami technicznymi, chemicznymi i fizycznymi. Muszą być
spełnione takie specyficzne warunki geologiczne, żeby zbiornik był szczelny, a jednocześnie żeby gromadzony gaz nie
stanowił żadnego zagrożenia dla powierzchni, czy dla wód głębinowych. To jest nowa gałąź wiedzy i gospodarki, która
dopiero się rozwija.
Węgiel można również upłynniać metodą bezpośrednią. Rozpuszcza się go wtedy w olejach z dodatkiem wodoru,
otrzymując w konsekwencji rodzaj ropy węglowej. Ten kierunek jest dzisiaj jednak raczej zaniechany. Jedynie w Chinach
powstała odpowiednia instalacja przemysłowa i wszyscy będziemy się zapewne przyglądać temu, jakie przyniesie ona
efekty.
- Powstają również projekty zgazowywania złóż węgla bez potrzeby wydobycia - jeszcze pod ziemią...
- Owszem, jednak jest to kierunek wymagający jeszcze lat pracy. Bardziej rozwinięte jest zgazowywanie w systemach
reaktorowych naziemnych, ponieważ daje ono możliwości kontrolowania procesów, a więc poważniejszych zastosowań.
Zgazowywanie podziemne wciąż jest w fazie demonstracyjno - pilotowej i nie wyszło poza ten etap. Być może techniki,
które rozwinięto w przemyśle naftowym będą mogły być wkrótce do tego celu wykorzystane.
Podziemne zgazowywanie to przyszłość dla głębokich pokładów węgla, które są naturalnie uszczelnione i dobrze
odizolowane od powierzchni, co w Polsce oznacza poziom na pewno poniżej tysiąca metrów. Ale warunkiem koniecznym
do podjęcia się takiej operacji, jest opanowanie stabilności procesu. To bardzo trudne do przeprowadzenia ze względu na
kłopoty związane ze sterowaniem i kontrolą i wymaga jeszcze długich zapewne badań, zanim będzie można stosować ten
system w sposób komercyjny. Przypuszczam zresztą, że nie będzie to wcześniej niż po 2015 czy nawet po 2020 r.
- A jednak w Kazachstanie zgazowywuje się węgiel pod ziemią?
- Owszem, funkcjonuje tam instalacja do zgazowywania podziemnego. Jednak jeśli zapali się pokład w kopalni, to również
nastąpi spalanie tyle tylko, że niekontrolowane. Jeśli odwiercimy jakiś otwór do złoża i wpuścimy tam powietrze, to także
jesteśmy w stanie złoże zapalić o ile tylko zrobimy jeszcze drugi odwiert wyprowadzający. I to wszystko jest
zgazowywaniem, choć nie potrafimy praktycznie i przemysłowo wykorzystać wyprodukowanego ciepła czy gazu. Bo nie
jest sztuką zapalić pokład. Sztuką jest umieć wykorzystać wytworzoną energię chemiczną i cieplną.
Jest jeszcze inny, wtórny problem. Jeśli wypalimy część pokładu, to podobnie jak przy zwykłym wydobyciu, trzeba
przesunąć czoło reakcji dalej i to również trzeba umieć kontrolować.
- Jaki węgiel można poddawać zgazowywaniu?
- Praktycznie każdy, ale znów zderzamy się z wymogami ekonomii. Im więcej popiołów powstaje, tym spalanie jest mniej
opłacalne. A więc im lepszej klasy węgiel, tym lepsze spalanie. Z kolei lepszej klasy węgiel nie zawsze warto zgazowywać.
To samo tyczy się węgli koksujących. Powinno się raczej dążyć przy tym do wzbogacania niższej jakości węgli na
kopalniach, jak najdokładniej usuwając zawartości innych minerałów. Wtedy wszystkie zresztą procesy termiczne, łącznie
ze zwykłym spalaniem będą efektywniejsze.
- Istnieją w Polsce jakieś instalacje do zgazowywania węgla?
- Na razie nie ma żadnych, a byłoby dobrze gdyby powstały. Odbiorcą gazu powstałego z węgla mógłby być dzisiaj przede
wszystkim polski przemysł chemiczny. Zakłady w Kędzierzynie czy Puławach to firmy, w których zastosowanie zgazowania
dawałoby znakomite efekty ekonomiczne, bo one zużywają olbrzymie ilości gazu.
Na świecie budowa instalacji jest dużo bardziej zawansowana. Zgazowanie węgla w bardzo dużej skali jest
przeprowadzane na potrzeby produkcji paliw motorowych w Południowej Afryce, gdzie rocznie poddaje się temu procesowi
ok. 20 mln ton węgla. W USA 6 mln ton węgla brunatnego zgazowuje się rocznie dla produkcji syntetycznego gazu
ziemnego, który mieszany jest później z gazem naturalnym. Chiny budują obecnie ok. 20 różnych fabryk opartych o
zgazowywanie, takie same powstają w Indiach, kolejne w USA, gdzie funkcjonują dwie elektrownie oparte o zgazowanie.
W Europie również mamy dwie takie - w Hiszpanii i Holandii.
Z jednego reaktora - tzn. ciągu zgazowania - można uzyskać rocznie ok. 500 mln m. sześć. substytutu gazu ziemnego. To
z kolei oznacza zapotrzebowanie na węgiel w ilości ok. miliona ton.
- Czy gaz otrzymany w sposób sztuczny miałby podobne właściwości energetyczne do gazu ziemnego?
- Gaz ziemny w przemyśle chemicznym i tak poddaje się dzisiaj konwersji, uzyskując tzw. gaz syntezowy i dokładnie
identyczny gaz można otrzymać z węgla. Więc dla przemysłu nie ma żadnej różnicy.
- A dla energetyki?
- W polskiej energetyce nie ma dzisiaj specjalnego uzasadnienia dla zgazowania, którego sprawność jest jednak
porównywalna do sprawności uzyskiwanej przy konwencjonalnym spalaniu węgla. Natomiast energetyka jest bardziej
przystosowana do spalania, choć jeśli nadal będzie rosła presja na ograniczanie emisji dwutlenku węgla, to zgazowanie
staje się o wiele bardziej atrakcyjne.
- Czy zgazowywanie może nas wkrótce doprowadzić do realizacji postulatu "społeczeństwa wodorowego"?
- Społeczeństwo wodorowe to było bardzo nośne hasło - synonim bardzo czystej, zeroemisyjnej energii. Natomiast nie
można mówić, że takie rozwiązanie jest dzisiaj atrakcyjne ze względów ekonomicznych. Każde społeczeństwo i każda
gospodarka rozwijają się bowiem w sposób ciągły, ewolucyjny. Nie można zrobić przeskoku, bo wodór też trzeba z czegoś
otrzymać. Jeśli popatrzymy na proces zgazowywania bliżej, to ma ono tę przewagę nad innymi technologiami, że
otrzymujemy gaz, z którego w bardzo prosty sposób można usunąć CO2 i otrzymać wodór. Jest to więc technologia, która
w sposób w miarę łatwy i co najważniejsze - kontrolowany, daje wodór. Pozostaje jednak kwestia zupełnie inna, niż
technologiczna, a mianowicie ekonomia. Bo chociaż hasło jest jak najbardziej słuszne, to należałoby bowiem sprawdzić na
ile wykorzystywanie wodoru jest dzisiaj opłacalne. Może trzeba więc jeszcze poczekać, wykorzystać dzisiaj dostępne,
tańsze źródła energii?
- W Polsce znów wraca pomysł na budowę elektrowni atomowej. Jednak tym razem mogłaby to być nie
elektrownia typu radzieckiego, który to pomysł w Polsce wciąż nas przeraża, ale nowoczesna elektrownia, w której
energia atomowa byłaby wykorzystywana do spalania węgla?
- Chodzi o konwersję węgla. Z punktu widzenia teoretycznego jest to idea bardzo nęcąca. Wysoko temperaturowe reaktory
jądrowe oferują bardzo tanie ciepło, które mogłoby być wykorzystywane do procesu konwersji węgla, czyli zgazowywania i
wtedy wszystkie produkty, jak substytut gazu ziemnego czy paliw płynnych, byłyby bardzo również bardzo tanie. Jednak
pojawia się poważny problem, jakim jest niedostateczny wciąż rozwój wysoko temperaturowych reaktorów atomowych.
Taki pomysł wciąż jeszcze musi zatem pozostawać w sferze planów na przyszłość. Zatem skazani jesteśmy na węgiel, ale
zużywany w nowoczesnych systemach generacyjnych.
rozmawiał: Marcin Łęczek
Materiał wydrukowany z serwisu www.wnp.pl