Учени: 85% от промишлеността може да бъде декарбонизирана още сега

Индустриалният сектор е отговорен за 25% от световните емисии на CO2, или 9,3 милиарда метрични тона годишно, и тази цифра продължава да нараства. Екип от Университета в Лийдс разгледа различните индустрии с максимални емисии на CO2 и наличните възможности за тяхното декарбонизиране. Учените установиха, че дори ако се използват само технологичните варианти със средна и висока степен на зрялост (TRL 6-9) за улавяне и съхранение на въглеродния диоксид или преминаване към водород и биомаса като гориво, повечето промишлени сектори вече ще могат да намалят емисиите средно с 85%. Само че цената на стоманата ще нарасне с 15%, на бетона – с 30%, а на маслата – с 220%.

При производството на желязо и стомана се използват доменни пещи на изкопаеми горива, кислородни пещи и кокс, което води до високи емисии на въглероден диоксид. Около два тона за всеки тон стомана. Съществуват обаче възможности за подобряване на екологичната ефективност. Една от възможностите е коксът да се замени с екологичен водород и да се използва за захранване на електродъгова пещ. Така ще се произвежда стомана без емисии. Дори ако стоманодобивният завод иска да запази съществуващото си оборудване, улавянето и съхранението на въглерода (CCS) може да премахне 86% от емисиите на стоманодобивния завод за сметка на 17% увеличение на потреблението на енергия. Друга възможност за развитие на технологиите е зеленият добив на електроенергия.

Химическото производство

Съществуват производствени процеси, при които въглеродните емисии могат да бъдат намалени чрез улавяне и съхранение на CO2. Например при паровия крекинг за производство на етилен, пропилен, бутадиен и ацетилен CCS (Carbon capture and storage) може да намали емисиите с 90%, но ще изисква 25% повече енергия. При парния реформинг за производство на метанол и водород електролизерите могат напълно да елиминират емисиите на въглероден диоксид. Само че процесът ще изисква много повече електроенергия. Цели 743% повече от сегашните методи. Процесът на улавяне и съхранение на въглеродния двуокис би бил по-малко ефективен, улавяйки само 52-88% от емисиите, но при 10% увеличение на потреблението на енергия.

Цимент и вар

Улавянето и съхраняването на въглероден диоксид в циментовата и варовата промишленост има голям потенциал за намаляване на емисиите, но изисква значително допълнително влагане на енергия. То варира от 62% до 166%. Друг подход за намаляване на емисиите в тези отрасли – използването на водород, биомаса или електроенергия в пещите – може да намали общите емисии с 40%.

Производството на алуминий

Основният проблем с емисиите при производството на алуминий е свързан с използването на мръсна електроенергия в процеса на електролиза. Около две трети от емисиите се дължат на това. Решението може да бъде преминаването към зелена енергия. Останалите емисии са свързани с технологичния процес. За да се намалят те, потреблението на енергия може да се намали с 20% чрез замяна на въглеродните аноди в електролизерите с инертни аноди. Допълнителни 13-16% от емисиите могат да бъдат елиминирани чрез използване на електрически или водородни котли и декарбонизатори в процеса на рафиниране на алуминий. Най-чистият начин за производство на алуминий е добре познатото рециклиране. Изследователите смятат, че по този начин емисиите могат да бъдат намалени с 95%.

Стъклото

При производството на стъкло по-голямата част от емисиите са свързани с топлината от пещите. Преминаването към електрическа пещ или пещ на биогориво може да намали общите емисии с 80%. Ако се използва електричество, е възможно да се намали и потреблението на енергия с 15-25% в сравнение с конвенционалните методи. Допълнителни мерки, като например използването на стъклени зърна и калцинирани суровини, могат да намалят емисиите с още 5%. В този случай разходите за материали или енергия се запазят на приемливи нива.

Бариерите пред декарбонизацията

В индустриалния сектор електрификацията може да изисква значително увеличение на оперативните разходи – до 200-300%. Улавянето и съхранението на въглеродните емисии също е скъпо и в зависимост от технологията и процеса достига до 250 долара за всеки тон обработен въглерод. Електрификацията на някои промишлени предприятия може да изисква свързване към гигаватна мрежа. Такива промени могат да увеличат разходите за производство на стомана с 15% в световен мащаб, с 50-220% за масла и ароматни съединения и с 30% за бетон. Това би се отразило на потребителските цени на крайните продукти от тези отрасли.

Въпреки това средно за икономиката цените от тези мерки би трябвало да се повишат много слабо. Едно проучване установи, че постигането на нулеви емисии до 2050 г. в промишлеността може да изисква увеличение на потребителските цени с по-малко от 1%.

Всъщност има сериозни основания за оптимизъм. Слънчевата и вятърната енергия вече са конкурентоспособни по отношение на разходите. А постиженията в областта на свръхдълбоките сондажи могат да разкрият големи количества геотермална енергия почти навсякъде на планетата. Модулната ядрена енергетика може да произвежда електричество в промишлен мащаб на всяко място. За разлика от почти всички сегашни ядрени реактори, които се строят близо до големи водни източници, водата на които се използва за охлаждането на ректорите.

Учените се надяват, че широкото разпространение на производството на зелена енергия до средата на века по един или друг начин неизбежно ще доведе до значително намаляване на емисиите на CO2.