Bude konec výroby elektřiny znamenat pro uhlí konečnou? Další uplatnění může najít při výrobě kapalných paliv

Uhlí je v současné době pro lidstvo jedním z hlavních zdrojů energie, přičemž jeho pozice bude vzhledem k rostoucí spotřebě energie pravděpodobně velmi silná i v nadcházejících desetiletích. Uhlí je sice v posledních letech v oblasti výroby elektrické energie v některých zemích vytlačováno zejména zemním plynem, větrnými a fotovoltaickými elektrárnami nebo biomasou, v budoucnu by se nicméně mohlo více uplatit při výrobě kapalných paliv, a to především v zemích, které mají dostatek uhlí, ale nedisponují zásobami vlastní ropy.

Proces výroby kapalných paliv z uhlí (CTL) byl vyvinut v Německu již před téměř 100 lety, vzhledem k vysokému objemu těžby ropy a jejím relativně nízkým cenám však v současné není nijak významně využíván. Většímu rozšíření této technologie brání zejména vysoká cena takto produkovaných paliv ve srovnání s konvenčními ropnými palivy. S postupným poklesem využívání uhlí v sektoru elektroenergetiky a vývojem účinnějších katalyzátorů by však tato metoda nemusela zcela upadnout v zapomnění.

Proces CTL probíhá ve dvou fázích. Zpočátku je nutné uhlí přeměnit na syntetický plyn, který je tvořen směsí oxidu uhelnatého a vodíku. V druhé fázi je tato směs následně pomocí takzvané Fischer–Tropschovy syntézy přeměněna na kapalná paliva. Než k této syntéze může dojít, je potřeba upravit složení směsi tak, aby na jejím konci vznikla požadovaná kapalná paliva. Pro zvýšení obsahu vodíku ve směsi je část oxidu uhelnatého při reakci s vodou přeměna na vodík a oxid uhličitý.

Výsledná směs oxidu uhelnatého a vodíku je následně v reaktorech přeměněna za pomoci katalyzátorů, obvykle na bázi železa, na kapalné palivo. Pro tuto syntézu jsou klíčové právě katalyzátory, na které se zaměřili vědci z čínského Národního institutu čisté a nízkoemisní energie a Eindhovenské technické univerzity.

Rozhodujícím faktorem je čistota katalyzátoru

Přestože je katalyzátor pro průběh reakce nezbytný, současně přemění zhruba 30 % oxidu uhelnatého ve směsi na oxid uhličitý, v této fázi již nechtěný vedlejší produkt. Plyn je rovněž obtížné zachytit, a proto bývá často vypouštěn ve velkém objemu bez jakéhokoliv užitku.

Čínští a nizozemští vědci však zjistili, že CO2 během syntézy vzniká kvůli nečistotám obsaženým v katalyzátoru. Vědcům se nyní podařilo vyrobit katalyzátor z čistého karbidu železa, s jehož využitím nedochází během syntézy k téměř žádnému dalšímu vzniku oxidu uhličitého, což výrazně zvyšuje energetickou účinnost celého procesu, a tedy snižuje výslednou cenu produkovaného paliva. Čistý karbid železa ve struktuře ε je podle vědců rovněž velmi stabilní za běžných průmyslových teplotních a tlakových podmínek.

„Jsme si vědomi toho, že naše nová technologie vede k využívání fosilních paliv získávaných z uhlí. Nicméně je velmi pravděpodobné, že země s vydatnými zásobami uhlí budou své uhelné zásoby využívat i v nadcházejících desetiletích. Chceme jim pomoci uhlí využívat tím nejvíce udržitelným způsobem,“ říká Emiel Hensen, vedoucí studie z Eindhoven University of Technology.

Účinnější katalyzátory na bázi železa by tak mohly omezit snahy o vytvoření katalyzátorů na bázi kobaltu, které sice nezpůsobují další přeměnu CO na CO2, ale vzhledem k vysoké ceně kobaltu kvůli jeho intenzivnímu využívání v lithium-iontových bateriích jsou velmi drahé.

Vedoucí projektu Emiel Hensen očekává, že nové katalyzátory budou hrát významnou roli v energetickém i chemickém průmyslu. Vstupní surovinou pro výrobu kapalných paliv by totiž nemusela být pouze fosilní paliva jako uhlí či plyn, ale rovněž odpad či biomasa.



11 odpovědí na Bude konec výroby elektřiny znamenat pro uhlí konečnou? Další uplatnění může najít při výrobě kapalných paliv

  1. Jan Veselý napsal:

    Hoši zdokonalili účinnost Fisher-Tropschova procesu? Super, syntetická paliva udělala další krok směrem ke konkurenceschopnosti. Ale myslím, že z uhlí nebudou.

  2. loudil napsal:

    Uhlí se masově využívá při výrobě oceli /koks/ a při výrobě cementu. Kam není zaveden plyn, tak zůstává nejlevnějším topivem.

    • Jan Veselý napsal:

      ~80% globální spotřeby uhlí je v elektrárnách, ~10% ve výrobě surového železa, ~5% cement a ~5% vše ostatní.
      Lom Bílina se kvůli domkářům provozovat nevyplatí.
      K železu a oceli, na výrobu 1 kg oceli se dne potřebuje cca 2.5x uhlí než před 40-50 lety. A těmhle úsporám daných efektivitou není zdaleka konec, v TŽ právě rozjíždějí technologii, která sníží měrnou spotřebu uhlí o dalších 20-30%. Výhledově jde přejít na redukci železné rudy pomocí elektřiny, vodíku nebo zemního plynu. Vše je jen otázka ceny a ochoty kompletně změnit technologii výroby.

  3. Petr napsal:

    Veškerý levně dostupný plyn, ropa i uhlí se nakonec vytěží ať se děje co se děje.

    • Jan Veselý napsal:

      Nakonec se všechny velryby stejně uloví, protože bez velrybího tuku by nešlo po nocích svítit (v roce 1850). Výrobci petroleje, svítiplynu a následně elektřiny si očividně mysleli něco jiného a populace velryb byla na dalších 80-100 let zachráněna, než jí znovu zdecimovalo průmyslové rybářství.

      • Martin Hájek napsal:

        Je potřeba číst, co Petr píše. Napsal „levně dostupný“, tedy zdaleka ne všechno. Levně dostupných je možná třetina celkových zásob uhlí. Takže pokud si to přečtete pozorně, tak nezbývá, než s tím souhlasit.

        • Jan Veselý napsal:

          Teď je otázka, co je levně, to je dost vágní pojem.

        • Petr napsal:

          Vy zase píšete celkových zásob uhlí, což bude na planetě Zemi dost tajemné číslo.
          Takže tady bych to pro Veselé taky upravil na, množství větší než drtivá většina k dnešku objevených zásob.

  4. loudil napsal:

    V Číně už spotřeba uhlí stagnuje /konečně !/ , takže tahounem nyní bude Indie. Uhlí se nikdy nevytěží všechno,je to nemožné. Některá ložiska jsou tak draze težitelná ,že by potom bylo nesmyslné ho pálit v elektrárnách. Dnešní cena zlata je 1.230 USD/unce. Bude snad někdo otevírat ložisko, kde jednu unci vytěží za šílených 10 000 USD ?? K čemu by mu takové zlato pak bylo ?? Za tu cenu ho nikde neprodá.

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *