Gaz z węgla brunatnego: Naukowcy szukają najbardziej opłacalnej metody produkcji wodoru

W piątek (21 sierpnia br.) w należącej do Głównego Instytutu Górnictwa Kopalni Doświadczalnej „Barbara” zakończono drugi eksperyment zgazowania węgla brunatnego w wybudowanym przez naukowców georeaktorze. Wyniki są obecnie porównywane do uzyskanych z podobnego doświadczenia, przeprowadzonego w maju br. na węglu kamiennym. Naukowcy szukają najlepszej, najbardziej opłacalnej metody przetwarzania węgla bezpośrednio w złożu, czyli bez konieczności wydobywania go na powierzchnię.

W poszukiwania technologii przemysłowej angażują się nie tylko Polacy. Bardzo zaawansowane eksperymenty prowadzone są również w Chinach, Australii, RPA, Indiach i Stanach Zjednoczonych.

Wpierw na powierzchni

– W tych eksperymentach zmierzamy do uzyskiwania wodoru w procesie zgazowania węgla kamiennego i brunatnego. Badamy przebieg tego procesu z wykorzystaniem czystego tlenu, powietrza, pary wodnej i ich mieszanin. Teraz przygotowujemy się do prób z zastosowaniem tlenku wapnia. Do końca roku zamierzamy wykonać eksperymenty pod ziemią na terenie Kopalni Doświadczalnej „Barbara”. W dalszej perspektywie przyjdzie czas na sprawdzenie procesu zgazowania węgla w naturalnych warunkach geologicznych, czyli w złożu w prawdziwej kopalni – wyjaśnia „TG” dr inż. Marian Wiatowski z Zakładu Oszczędności Energii i Ochrony Powietrza GIG.

GIG jest koordynatorem Projektu HUGE (Hydrogen Oriented Underground Coal Gasification for Europe), którego celem jest opracowanie przemysłowej produkcji wodoru w Europie poprzez podziemne zgazowanie węgla. Wodór jest uważany za paliwo przyszłości. Badania naukowców z GIG-u wykazały, że uzyskiwany ze zgazowania węgla gaz nie musi być spalany na potrzeby produkcji energii elektrycznej, co jest powszechnie wiadome, lecz może być wykorzystany do produkcji substytutu gazu ziemnego lub paliw płynnych.

– Synteza organiczna, na przykład w procesie Fischera-Tropscha, umożliwia uzyskiwanie z węgla paliwa niezawierającego związków siarki i azotu, a zatem czystszego dla środowiska naturalnego niż to, które jest produkowane z ropy naftowej – zapewnia chemik z GIG-u.

Pierwszą próbę zgazowania węgla brunatnego w mikołowskiej jednostce badawczej przeprowadzono 14 lipca br. Drugą, także trzydniową, rozpoczęto 19 sierpnia br. Obydwa eksperymenty w reaktorze były o cztery dni krótsze, niż podobne doświadczenie wykonane w maju br. na węglu kamiennym. W wyniku tych eksperymentów uzyskano inne temperatury, parametry gazu także były odmienne. Tona węgla brunatnego zawiera około 500 kilogramów wody. Ma też niższe zawartości węgla pierwiastkowego niż węgiel kamienny.

– W zależności od warunków zgazowania węgla brunatnego, w gazie wylotowym było do 30 procent wodoru, do 5 procent metanu, do 15 procent tlenku węgla oraz do 60 procent dwutlenku węgla. Dla porównania przypomnę, że w eksperymencie przeprowadzonym na węglu kamiennym gaz wylotowy zawierał około 60 procent wodoru. Reaktor wypełniony węglem kamiennym rozpalał się dłużej i uzyskiwaliśmy temperatury dochodzące do 1200 stopni Celsjusza. Przy węglu brunatnym temperatura nie przekraczała 1000 stopni C. W przypadku węgla brunatnego nie trzeba było wtłaczać pary wodnej do reaktora, co było konieczne, gdy był on wypełniony węglem kamiennym.

Szukanie najlepszych proporcji

– Uczymy się tej technologii, szukamy najlepszych proporcji czynników zagazowujących. Jeszcze dużo musimy sprawdzić, żeby było można sterować tym procesem w złożu. Spodziewamy się, że wyniki w naturalnych warunkach geologicznych mogą być inne niż te, które otrzymaliśmy z reaktora czy z podziemnych prób zaplanowanych w Mikołowie – zauważa dr inż. Wiatowski. Międzynarodowy Projekt HUGE, współfinansowany przez Unię Europejską, jest trzyletni. Rozpoczęty został w 2007 roku. Wyniki powinny być podane do końca września 2010 roku. GIG realizuje go z 10 partnerami. Wśród nich jest Kompania Węglowa, BOT SA, Politechnika Śląska. – W projekcie HUGE zależy nam na sprawdzeniu podczas eksperymentów zachowania się skał, które otaczają złoża. Musimy wiedzieć, w jakim stopniu adsorbują produkty powstałe podczas zgazowania i jak zmieniają się ich właściwości, gdy zostaną poddane działaniu wysokich temperatur. Chodzi w tym przypadku o ochronę środowiska. Musimy mieć pewność, że warstwa nad zgazowywanym złożem nie jest przepuszczalna, że gazy nie będą wylatywały do atmosfery. Istotne jest także to, czy po zakończeniu procesu zgazowania teren nie będzie osiadał – podkreśla dr inż. Marian Wiatowski z Zakładu Oszczędności Energii i Ochrony Powietrza GIG.