Производство «зелёного» водорода из бытовых отходов с нулевыми выбросами углерода

Калифорнийский стартап Ways2H утверждает, что сможет перерабатывать бытовой мусор в чистый водород, предлагая при этом «углеродно-негативное» решение.

Компания планирует принимать твердые бытовые отходы (ТБО) — мусор, выбрасываемый домохозяйствами и предприятиями, а также пластмассы и опасные медицинские отходы — и превращать их в водород. Причём стоимость такого водорода будет ниже, чем зелёного H2, произведённого электролизом с помощью возобновляемых источников энергии, заявляют авторы технологии.

«[Стоимость] очень сильно зависит от того, какое у нас сырье, но обычно нам сейчас комфортно показывать 5 долларов за килограмм», — рассказывает генеральный директор Жан-Луи Киндлер. «И мы можем сократить вполовину, скажем, до 3-х долларов за килограмм… [в течение] пяти лет».

Для сравнения компания приводит стоимость зеленого (электролизного) водорода в 11-16 долларов США за кг, ссылаясь на Hydrogen Europe [по другим источникам, стоимость зеленого водорода уже сегодня намного ниже — от $2,50 до $6,80 за кг].

«Кроме того, наша технология решает еще одну проблему — кризис отходов», — говорит Киндлер.

Одна из причин, по которой стоимость водорода в Ways2H является относительно низкой, заключается в том, что сырье имеет отрицательную стоимость — муниципалитеты платят специализированным компаниям за вывоз и утилизацию отходов.

Компания строит свои расчеты на стоимости утилизации в районе $70 за тонну. «Мы видим случаи в Калифорнии, где муниципалитеты должны платить более 100 долларов за тонну отходов, чтобы их убрать».

«Я видел французскую компанию, оштрафованную за то, что она отправляла пластиковые отходы из Франции вплоть до Малайзии. Если они хотят избавиться от этих отходов, они должны платить».

Установки Ways2H могут работать 24 часа в сутки, 365 дней в году — в отличие от электролизёров, работающих только от переменчивой ветровой и солнечной энергии. Таким образом повышается эффективность, что способствует снижению производственных затрат.

Компания отмечает, что «везде, где живут люди, образуются отходы, но не везде, где люди живут, существуют хорошие условия для ветра или солнца».

Киндлер считает, что однажды ТБО смогут обеспечить треть мировых потребностей в чистом водороде.

«Существует отчет Министерства энергетики США, в котором упоминается о наличии потенциально более миллиарда тонн биомассы [отходов], доступных [ежегодно]. Если вы извлечете из этого весь водород, у вас буквально будет достаточно водорода, чтобы произвести эквивалент того, что фактически потребляется в США каждый год в качестве бензина в автомобилях», — объясняет он.

Еще одна причина для преобразования ТБО, которые содержат более 50% биомассы, в водород, состоит в том, что свалки являются крупным источником метана — парникового газа, который в 84 раза более вреден для климата, чем CO2 (в перспективе 20-ти лет). Использование этой биомассы означает, что этот метан не будет выбрасываться в атмосферу.

Кроме того, по словам Киндлера, «наша цель — производить водород из отходов, а затем собирать и хранить углерод, что [делает процессуглеродно-отрицательным».

Ways2H общается с партнерами на предмет выработки решений по депонированию и использованию углерода на площадках, где будут установлены её системы.

Как работает технология

Ways2H — совместное предприятие американской Clean Energy Enterprises и японской Japan Blue Energy Corporation (JBEC), основного разработчика технологии, который держит 12 международных патентов в рассматриваемой области.

Авторы отмечают, что предлагаемая ими технология, хоть и связана с термической обработкой, не является сжиганием. Поэтому в процессе не создаются и не выделяются опасные химические вещества и, в отличие от обычных газификационных решений, не производится смола.

Исходное сырье, из которого были удалены инертные материалы, такие как металл и стекло, сначала перерабатывается, чтобы уменьшить отходы до частиц размером от 0,5 до 3 см. Затем оно подается винтовым конвейером в газификационную емкость, где смешивается с керамическими шариками, которые были нагреты до температуры около 1000°C.

При этих температурах большая часть органических отходов и пластмасс превращается в смесь метана, водорода, оксида углерода и CO2. Твердый углерод и минералы остаются в виде полукокса, который удаляется вместе с другими инертными материалами, такими как металл и стекло, которые могли остаться в смеси после сортировки.

Затем газовая смесь поступает в емкость для риформинга, куда добавляется пар, который расщепляет метан на водород, монооксид и диоксид углерода, чтобы увеличить долю водорода до более 50% объема.

Загрязняющие вещества, такие как хлор и сера, удаляются в процессе. Полученный синтез-газ очищается, сепаратор восстанавливает чистый водород, а углерод либо выбрасывается в воздух, либо улавливается.

Полукокс, который был извлечен из ёмкости для газификации, сжигают в отдельной ёмкости для получения тепла 1000°С, которое снова используется в процессе — для нагрева керамических шариков.

На каждую тонну сухих отходов, поступающих в систему, образуется примерно 40-50 кг водорода, хотя его выход может варьироваться от 30 до 120 кг в зависимости от состава отходов. Любая вода или влага в сырье содержит водород, который также способствует увеличению доли H2 на выходе.

Установки Ways2H выпускаются в двух вариантах: мобильное решение, способное перерабатывать одну тонну отходов в день, которое помещается в три транспортировочных контейнера, и масштабируемые стационарные решения, которые могут перерабатывать от восьми до 50 тонн сырья в день.

Ways2H имеет мобильную демонстрационную установку в Японии, которая может производить 50 кг водорода в день, и ведет переговоры о создании трех коммерческих пилотных проектов в Калифорнии, Японии и Южной Америке.

Компания также ведет переговоры с калифорнийскими медицинскими центрами о разработке проектов, которые позволили бы преобразовывать медицинские отходы, включая все средства индивидуальной защиты, в водород.

«Наши планы стать основным игроком в производстве водорода», — говорит Киндлер. «Я не говорю, что это произойдет в одночасье. Я не говорю, что хочу убить все солнечные батареи и ветряные турбины, которые производят водород через электролизеры. Но я думаю, что разумное сочетание [водорода из отходов] поможет планете избавиться, по крайней мере, от значительной части отходов, которые производятся в настоящее время. И это то, что мы хотим сделать, и мы определенно стремимся быть лидером в этой отрасли».

Какой вывод сделаем?

Технология, позволяющая утилизировать бытовые отходы с получением полезного продукта, безусловно, заслуживает внимания и изучения.

Судя по сайту японской компании – держателя патентов, технология является довольно старой. Видимо, новый стартап был создан для её продвижения в условиях новой волны популярности водорода.

Приведенные данные о стоимости «мусорного водорода» и её сравнении с «традиционным» зеленым водородом вызывают сомнения, хотя, с учётом «отрицательной» стоимости сырья, наверное, можно получать относительно дешевый конечный продукт.

Технологии улавливания и хранения углерода «приобретаются» отдельно, не совсем понятно, были ли они учтены в заявленной стоимости.

По материалам: https://renen.ru