Azt senki sem kérdőjelezi meg, hogy vízből és szén-dioxidból, napfényből nyert elektromosságra hagyatkozva akár már mai is már előállíthatunk egy ipari szempontból igen fontos alapanyagot: a metanolt. De egyenlőre csak laboratóriumi körülmények között. De ez nem tántorított el néhány kutatót attól, hogy felmérjék, hogy egy tényleges ipari méretű gyárhoz mi is szükséges a mai technológiai szintet véve alapul.
A kutatók egy napi 10 ezer tonna metanol gyártási kapacitással bíró üzemmel számoltak, hiszen a világ napi metanol gyártási kapacitása kb. 305–310 ezer tonna naponta. Az eredmények nem kevéssé lehangolóak...
Ahhoz, hogy hosszútávon sikeresen kiiktassuk a fosszílis energiahordozókat a mindennapi életből, a társadalmi és gazdasági szereplőknek komoly lépéseket kell tennie. Az egyik ilyen folyamat az ipari folyamatok nagyrészének elektromosítása (electrification), vagyis a megújuló erőforrásokon alapuló és egyre nagyobb léptékben rendelkezésre álló elektromosság ipari méretű felhasználása lesz. A "zöld" elektromosság az egyik alapvető feltétele az úgynevezett "Power-to-X" technológiák térnyerésének, amelyekben a levegőben található molekulák, mint például a víz (H2O), szén-dioxid (CO2) és nitrogén (N2) felhasználásával állítunk elő nagy energiatartalmú ipari (köztes) termékeket.
A tanulmányban is egy ilyen köztes termék, a metanol, gyártását vették górcső alá. A metanolt is lehet a fenti molekulákból úgy előállítani, hogy a folyamat során csak megújuló elektromosságot használ az ember. Az eljárás több lépcsőből áll. Az áramtermelés megoldható pl. napelemek segítségével. A levegőből megfelelő technológiával közvetlenül kivonható a szén-dioxid (ú.n. "direct capture technology" úton), majd víz és szén-dioxid együttes elektrolízisével szintézis gáz állítható elő, amelyet az utolsó lépésként a hagyományos metanol szintézis segítségével lehet metanollá alakítani.
Ez az előállítási útvonal több szempontból is előnyösebbnek ígérkezik a fosszilis energián és szénforráson alapuló hagyományos gyártáshoz képest. Elég csak arra gondolni, hogy így a levegőben már meglevő szén-dioxidot használnánk fel, ahelyett, hogy a fosszilis energiahordozókban levő szénből még többet állítsunk elő. Vagyis sem alapanyagként, sem energiaforrásként nem használnánk fel fosszilis energiahordozókat, két legyet ütve egy csapásra.
A gyártás technológia kulcslépése a szén-dioxid elektrokémiai redukciója (szén-dioxid elektrolízis), a szén-dioxid levegőből való koncentrálása és a metanol szintézis mellett. A teljes folyamat optimalizálása ezidáig rendszerint csak a részlépések szintjén történt a kutatók szerint, amely nagymértékben gátolja az ipari szintű alkalmazást.
A teljes folyamat energiaigényét figyelembe véve (nagyjából 1450 kJ/mol CO2, ha a folyamatot energetikailag optimalizáljuk) azonban egyáltalán nem lenne könnyű egy ipari méretű gyárat felépíteni a technológia mai szintjén.
A tízezer tonna metanol előállításához napi szinten 13750 tonna szén-dioxidot kell a levegőből kivonni. A szintézis gáz előállításához napi 5,19 GW elektromosság kell, amit Nyugat-Európai átlagos napos órákat figyelembe véve nagyjából 170 négyzetkilométernyi napelem tud megtermelni. Egy ilyen naperőmű teljes alapterülete (a beépítési határokat is figyelembe véve) nagyjából 243 négyzetkilométer lenne. Ez Budapest teljes alapterületének nagyjából a fele. Ha a teljes világszintű gyártási kapacitást szeretnénk kiváltani, akkor ehhez kb. 7450 négyzetkilométernyi területre volna szükség. Egy ekkora naperőmű nagyobb lenne, mint Borsod-Abaúj-Zemplén megye területe!
De maga az elektrolízis üzem sem lenne kicsi. Ha a jelenlegi technológiai fejlettséget vesszük alapul (0.4 A/cm2 áramsűrűséggel számolva), nagyjából 174500 négyzetméternyi membrán felület kell. Ez persze nem az épületek által elfoglalt terület nagysága, de a mostani technológiát figyelembe véve így is jelentős épülettömeg lenne.
A tanulmány fő következtetése az, hogy rengeteg fejlesztésre van még szükség, hogy a szükséges, helyenkénti nagyjából hat (!!!) nagyságrendnyi termelékenység javulást elérjük. Bár az ilyen megállapítások keménynek tűnhetnek sokak számára, ezzel szembe kell néznünk: hatalmas fejlődésre van még szükség ahhoz, hogy kézközelben legyen egy megújuló energiaforrásokat felhasználó és a levegőből kinyert szén-dioxidon alapuló ipari alkalmazás, amely ténylegesen elősegítheti majd a nehézipar átalakítását.
A bejegyzés trackback címe:
Kommentek:
A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.