Domů
Uhlí
Bude konec výroby elektřiny znamenat pro uhlí konečnou? Další uplatnění může najít při výrobě kapalných paliv
Černé uhlí
Zdroj: Alexander G / Creative Commons / CC BY-SA 2.0

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

Uhlí
11 komentářů
25. říjen 2018, 08:06
Eduard Majling

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.

Mohlo by vás zajímat:

Komentáře(11)
Jan Veselý
25. říjen 2018, 09:17

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

loudil
25. říjen 2018, 09:36

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

Jan Veselý
25. říjen 2018, 11:00

~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.

frank
25. říjen 2018, 13:39

No píšete, že se potřebuje 2,5x tak, že to vypadá jako 2,5x víc |:)

Jan Veselý
25. říjen 2018, 13:49

Pardon, samozřejmě 2.5x méně.

Petr
25. říjen 2018, 10:49

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

Jan Veselý
25. říjen 2018, 11:04

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
25. říjen 2018, 11:15

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
25. říjen 2018, 11:19

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

Petr
25. říjen 2018, 11:26

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.

loudil
25. říjen 2018, 22:40

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.

Komentáře pouze pro přihlášené uživatele

Komentáře v diskuzi mohou pouze přihlášení uživatelé. Pokud ještě účet nemáte, je možné si jej vytvořit na stránce registrace. Pokud již účet máte, přihlaste se do něj níže.

V uživatelské sekci pak můžete najít poslední vaše komentáře.

Přihlásit se