Energetyka: Wykorzystywane do tej pory paliwa kopalne coraz bardziej tracą rację bytu na rzecz OZE

Wodór niebieski (błękitny) to taki, w produkcji którego wykorzystano nieodnawialne źródła energii i surowce

Podczas ostatniego szczytu Rady Europejskiej szefowie rządów krajów członkowskich Unii Europejskiej przyjęli nowy cel redukcji CO2 dla wspólnoty na rok 2030. Zdecydowano, że cel ten wyniesie co najmniej 55 proc. w stosunku do roku 1990.

Takie podejście jest właściwe nie tylko dla krajów unijnych, ale także dla USA, które korygują swoje podejście do porozumień paryskich. Przyszła administracja Bidena jasno stwierdziła, że chce „stworzyć ze Stanów Zjednoczonych światowego lidera czystej energii”. Prezydent ma ambitny plan, którego najważniejsze punkty obejmują cel zerowej emisji w całej gospodarce do 2050 roku, inwestycje (400 mld USD) w czystą energię i innowacje w ciągu 10 lat oraz utworzenie nowej agencji badawczej skoncentrowanej na technologiach klimatycznych.

Wykorzystywane zatem do tej pory paliwa kopalne coraz bardziej tracą rację bytu na rzecz OZE. Globalne koncerny zaczynają odrzucać inwestycje wysokoemisyjne, a banki nie obsługują klientów, którzy nie deklarują czystych inwestycji. Europejski Bank Inwestycyjny zgodnie ze swoją nową polityką zaprzestanie udzielania pożyczek projektom z paliwami kopalnymi w ciągu dwóch lat i dostosuje wszystkie decyzje dotyczące finansowania do porozumienia klimatycznego z Paryża.

Stąd też rosnąca popularność wodoru, który można pozyskiwać z różnych źródeł, co więcej – niektóre z nich są zeroemisyjne. Na istotę źródeł baczną uwagę zwróciła w lipcu tego roku Komisja Europejska, która w ogłoszonej strategii preferuje i najwięcej środków finansowych łoży na rozwój wodoru zielonego.

Do tej pory wodór był wykorzystywany w przemyśle petrochemicznym, nawozowym, metalurgicznym, cementowym i w niewielkich ilościach w spożywczym. Jednak obecnie zaczyna mieć coraz większe znaczenie w energetyce. I najlepiej – wedle UE i organizacji ekologicznych – jeśli to będzie wodór zielony, pozyskiwany w procesie elektrolizy, czyli z zeroemisyjnych źródeł. Powstaje wówczas ten najbardziej pożądany, o wysokiej czystości tzw. wodór pięciodziewiątkowy (99,999), nieporównywalnie droższy od niebieskiego pozyskiwanego z gazu ziemnego, a nawet szarego powstającego z naszego koksu. Jednak w procesie jego wytwarzania z gazu koksowniczego są emitowane znaczące ilości dwutlenku węgla i w związku z tym nie ma wiele wspólnego z czystością. Dlatego też w założeniach wodór szary zostanie zastąpiony przez zielony, wytwarzany na masową skalę z surowców i energii odnawialnych. Nie wyklucza się także wodoru fioletowego, a więc pozyskiwanego w procesie elektrolizy z energii z instalacji jądrowych.

Na świecie dostępne są różne technologie pozyskiwania wodoru, w tym elektrochemiczne, chemiczne i biologiczne. Najpopularniejszą metodą obok elektrolizy (metoda elektrochemiczna) jest reforming parowy. Inaczej mówiąc, wysokotemperaturowe ogrzewanie np. ropy naftowej pod zwiększonym ciśnieniem w celu otrzymania węglowodorów. Reakcja zachodzi w obecności katalizatora metalicznego, para wodna reaguje z metanem, tworząc gaz syntezowy. To samo tyczy się gazyfikacji węgla bądź koksu, oraz biomasy. Reforming zalicza się do technologii chemicznych.

Kolejną metodą chemiczną jest piroliza. To z kolei rozkład cząsteczek związku chemicznego pod wpływem podwyższonej temperatury bez obecności tlenu lub innego czynnika utleniającego. Zazwyczaj w czasie procesu pirolizy następuje rozkład złożonych związków chemicznych do związków o mniejszej masie cząsteczkowej. Procesowi pirolizy są poddawane zarówno materiały organiczne (np. węgiel, biomasa, odpady), jak i nieorganiczne (surowce ceramiczne). W skali przemysłowej celem procesu pirolizy materiałów organicznych jest przetwarzanie surowców (węgiel, biomasa) do użytecznych form energii, recykling surowcowy (polimery odpadowe) oraz wytwarzanie półproduktów będących surowcami do dalszego ich wykorzystania. Termochemiczne przetwarzanie surowców pochodzenia organicznego na drodze pirolizy zalicza się do najstarszych przemysłowych procesów termicznych znanych człowiekowi.

Do biologicznych metod należą np. bakteryjne fermentacje beztlenowe oraz fotofermentacje. Wodór może być produkowany przez najróżniejsze mikroorganizmy jako produkt uboczny procesu fotosyntezy. Jednym z przykładów takiego mikroorganizmu może być glon Chlamydomonas reinhardtii, który w momencie usunięcia siarczanów z pożywki zaczyna wytwarzać wodór w efekcie działania enzymu. Zaś fotofermentacja to proces, w którym do produkcji wodoru wykorzystuje się bakterie, wymagające oprócz energii świetlnej również prostych związków organicznych. Zapewnienie optymalnych warunków rozwoju mikroorganizmów, przy użyciu fotobioreaktorów, jest kluczowym elementem procesu produkcyjnego.

Niestety szary kolor obecnie jest przeważający w naszym klimacie. I nie mówimy tu tylko o wodorze, ale o smogu, o warunkach pogodowych oraz nastrojach w czasie pandemii.