Naukowcy ciągle poszukują alternatywnych rozwiązań

Dr Krzysztof Kapusta, kierownik Laboratorium Instalacji Doświadczalnych GIG w KD Barbara, dogląda procesu upłynniania hydrotermalnego

Paliwo płynne z węgla brunatnego? Okazuje się, że jak najbardziej tak. W Laboratorium Instalacji Doświadczalnych Centrum Czystych Technologii Węglowych Głównego Instytutu Górnictwa powstaje właśnie instalacja dedykowana takiej produkcji.

Wspólne doświadczenia nad upłynnieniem węgla brunatnego, ale także surowców biomasowych, prowadzą naukowcy z Polski, Niemiec, Francji, Grecji i Wielkiej Brytanii. Główny Instytut Górnictwa pełni rolę koordynatora.

– Celem projektu HyCon – tak brzmi jego akronim – jest opracowanie podstaw dla przemysłowego procesu hydrotermalnego upłynniania niskogatunkowego i bardzo wilgotnego europejskiego węgla brunatnego oraz surowców biomasowych w warunkach podkrytycznych i nadkrytycznych. Ukierunkowujemy się przy tym na produkcję paliw płynnych i chemikaliów – informuje prof. Krzysztof Stańczyk z Centrum Czystych Technologii Węglowych GIG, koordynator projektu HyCon.

Do celów doświadczalnych służą naukowcom węgle z Bełchatowa oraz surowiec pochodzący z kopalń węgla brunatnego w Saksonii. W ramach projektu powstaje właśnie specjalna instalacja mogąca przetworzyć ok. 10 kg/h mieszanki wsadowej.

– Wiemy, w jaki sposób przetwarzać paliwa stałe do ciekłych, ale wciąż poszukujemy alternatywnych rozwiązań w celu obniżenia kosztów. Teraz naszym zadaniem jest m.in.: opracowanie odpowiednich katalizatorów upłynniania biomasy i niskowartościowego węgla brunatnego oraz optymalizacja warunków procesu w celu uzyskania maksymalnych uzysków i jakości produktów ciekłych. Wszystko to w ramach obszernych prac doświadczalnych nad upłynnianiem hydrotermalnym wybranych rodzajów biomasy i węgli brunatnych połączonych z opracowaniem procesów separacji produktów głównych i ubocznych w postaci gazu i wody odpadowej – dodaje dr Krzysztof Kapusta, kierownik Laboratorium Instalacji Doświadczalnych GIG, w którym realizowane są prace badawcze.

Naukowcy z GIG, wykorzystując proces upłynniania hydrotermalnego, w którym środowiskiem reakcji jest woda, liczą na znaczne obniżenie kosztów przetwórstwa wybranych surowców do paliw ciekłych.

Paliwo uzyskane z węgla brunatnego i biomasy mogłoby znaleźć w przyszłości zastosowanie nie tylko w motoryzacji, ale także jako źródło surowców chemicznych. Według obecnych szacunków konwencjonalna metoda upłynnienia węgla, czyli bezpośrednie jego uwodornienie, mogłoby stać się opłacalne, gdyby cena baryłki ropy naftowej wzrosła do minimum 100 dolarów amerykańskich. Tymczasem w 2021 r. cena ropy naftowej na światowych giełdach wynosiła od 55 do 70 dolarów za baryłkę. Za to pięć lat temu płacono za nią tylko 27 dolarów.

– Węgiel kamienny jest w Polsce drogi, z uwagi na trudne warunki wydobycia. Ten brunatny jest nieco tańszy, ze względu na łatwiejsze metody jego pozyskiwania. Być może na ostateczną cenę produktu, nad którym pracujemy, korzystny wpływ będzie miało wykorzystanie jako surowca biomasy odpadowej. W przetwórstwie tych surowców zastosujemy metodę niekonwencjonalną, hydrotermalną. Proces upłynniania prowadzony jest w tym przypadku w środowisku wody pod wysokim ciśnieniem sięgającym 200 atmosfer i w wysokiej temperaturze 400 st. C – wyjaśnia dalej prof. Krzysztof Stańczyk.

Powstały surowiec, zwany potocznie ropą węglową, będzie musiał następnie przejść przez proces uszlachetnienia w rafineriach. Pierwsze efekty doświadczeń, które mają miejsce na terenie Kopalni Doświadczalnej Barbara w Mikołowie, znane będą w 2022 r.

Lecz z węgla można produkować nie tylko syntetyczną benzynę, ale także suspensję, czyli emulsję wodno-węglową. To nic innego jak paliwo wodno-węglowe o właściwościach zbliżonych do oleju opałowego. Taki olej może być z powodzeniem wykorzystywany zamiast węgla w elektrociepłowniach, ponieważ charakteryzuje się niższą emisją szkodliwych substancji do atmosfery. To też jest sprawdzona metoda stosowana już m.in. we Włoszech i w Rosji. Czy przyjmie się u nas? Na to pytanie również odpowiedzi nie znamy. Jedno jest pewne – doświadczeń i badań nad wykorzystaniem węgla nigdy nie jest za wiele. Ropy też kiedyś zabraknie. Na dobrą sprawę nie wiadomo, ile będzie kosztować jej baryłka za 10 lat i czy w przyszłości nie sięgniemy po gotowe już instalacje i projekty, które właśnie dziś są opracowywane. Ten o nazwie HyCon jest współfinansowany z europejskiego Funduszu Badawczego Węgla i Stali.