China: ¿el hidrógeno procedente de hidrocarburos es respetuoso con el medio ambiente? 

Ésta es una pregunta que surge todo el tiempo en las conversaciones con clientes y en las reuniones de la industria. Todo el mundo busca una respuesta sencilla, pero no la hay. Mucha gente pregunta inmediatamente: "¿Qué clase de verde es este?" ¿Hidrógeno si la fuente es gas o carbón? ¿¡Esto es un paso atrás!?. Pero la realidad de los proyectos en los que participamos es mucho más compleja que estas etiquetas.

¿De dónde vienen las patas de este “azul”? hidrógeno

Todo empezó con el hecho de que China necesita hidrógeno aquí y ahora. Para el transporte, para la industria, para la misma química. Las fuentes renovables (RES) están creciendo rápidamente, pero la escala de la demanda es colosal. E infraestructura para un “verde” limpio No hay H2 todavía. Pero hay gasoductos. Hay depósitos de carbón. Y las tecnologías de conversión se han desarrollado durante décadas. La lógica es simple: tomamos lo que tenemos a mano e intentamos que el proceso sea más limpio. Aquí es donde el énfasis encaptura de carbono(CCS/CCUS). Sin esto, todo el concepto de ?hidrógeno bajo en carbono a partir de hidrocarburos? simplemente se desmorona.

En la práctica, se ve así: no estamos hablando de viejos reformadores de metano a vapor (SMR) que humean como locomotoras de vapor. Estamos hablando de complejos nuevos o modernizados, dondeEmisiones de CO2no se liberan a la atmósfera, sino que están diseñados para ser capturados. Pero aquí está el primer obstáculo: la eficiencia de captura. En teoría, puedes atrapar el 90% o más. En la práctica, en los proyectos chinos existentes, las cifras suelen ser más modestas: entre el 60% y el 75%. ¿Por qué? Cuestiones económicas, costes energéticos para el proceso de captura en sí y, sobre todo, geología: dónde bombear este CO2 entonces.

Recuerdo uno de los primeros proyectos en el que estábamos evaluando la integración de una unidad CCS en una planta para producir hidrógeno a partir de gas de horno de coque. Los números en el modelado eran hermosos, pero cuando comenzaron a calcular el equilibrio a lo largo de toda la cadena, desde el consumo adicional de vapor para la regeneración de sorbentes hasta la logística del CO2 comprimido, ¿"verde"? toda la idea se ha desvanecido enormemente. El resultado no fue “azul”, sino más bien “gris azulado”. hidrógeno. Pero son precisamente esos intentos, incluso los imperfectos, los que proporcionan los datos sin los cuales es imposible avanzar más.

Cocina tecnológica: no sólo reformar

Cuando dicen “hidrógeno a partir de hidrocarburos”, todo el mundo piensa inmediatamente en metano. Pero en China, el carbón juega un papel muy importante. La gasificación del carbón con vapor es una tecnología con historia y ahora se está desarrollando activamente para la economía del hidrógeno. El problema es que el carbón no es carbono puro. Azufre, cenizas, otras impurezas. Obtendrá hidrógeno, pero ¿cuánta energía se gastará en la purificación preliminar del gas de síntesis y la posterior separación de H2? Y de nuevo la pregunta con el CO2: durante la gasificación se forma incluso más que durante el reformado del gas.

Aquí es interesante observar el trabajo de institutos especializados que se dedican a la ingeniería de ciclo completo. Aquí, por ejemplo,Chengdu Yizhi Technology Co.(su sitio web eshttps://www.yzkjhx.ru), este es precisamente el instituto de diseño creado por Huaxi Technology. No sólo venden tecnología, sino que realizan proyectos llave en mano. - desde el modelado de procesos hasta la puesta en marcha. Su cartera incluye plantas para la purificación de gases que contienen hidrógeno, y esta es una etapa clave. Porque incluso si se captura carbono, si el producto final es hidrógeno con impurezas de CO, que envenenarán la pila de combustible, se pierde todo el sentido.

Una cosa se destacó de las conversaciones con sus ingenieros: no ocultan que el principal desafío no es la química del proceso en sí, sino su eficiencia energética y la confiabilidad del equipo en condiciones reales de producción, no en un laboratorio. A menudo el cliente quiere lo "más moderno", pero cuando se muestran estimaciones de membranas altamente eficientes para la separación de gases o catalizadores resistentes a venenos, la conversación pasa al plano de los compromisos.

Respetuoso con el medio ambiente: cuente con un ciclo completo

Esto es quizás lo más importante. ¿Se puede considerar que ese hidrógeno es respetuoso con el medio ambiente? Todo depende de los límites del cálculo. Si tomamos sólo el punto de salida del hidrógeno de la instalación, quizás sí, sobre todo si el CO2 está enterrado. Pero si consideramos el ciclo de vida completo (LCA): producción de gas y carbón, su transporte, pérdidas de metano, energía para el funcionamiento de los compresores CCS, riesgos de fugas en las instalaciones de almacenamiento de CO2, el panorama cambia.

Realizamos un análisis interno para un proyecto en Shanxi. ¿Has comparado? Azul? hidrógeno del carbón local con importaciones de ?verde? hidrógeno en forma de amoníaco. Por huella de carbono en el momento de uso en la gasolinera ?azul? fue mejor. Pero cuando se agregaron al modelo riesgos a largo plazo (por ejemplo, la probabilidad de degradación parcial de un depósito geológico dentro de 50 años), la ventaja se volvió ilusoria. ¿Esto no significa que del ?azul? Hay que abandonar el hidrógeno. Esto significa que su papel es el de tecnología de transición. Ayuda a crear demanda de hidrógeno aquí y ahora, a construir una red de reabastecimiento de combustible y a establecer la logística. Y, en paralelo, debería crecer la generación a partir de fuentes de energía renovables.

Por cierto, sobre riesgos. Hay mucho ruido en torno a las fugas de metano. En la extracción y transporte de gas, el metano es un potente gas de efecto invernadero. Si estas fugas no se controlan, todo el beneficio climático de la CAC en el reformador podría quedar anulado. En China se presta cada vez más atención a esto, pero el sistema de seguimiento aún no se ha implementado en todas partes. ¿Es este el mismo “sucio”? un detalle práctico que muchas veces se pasa por alto en un concepto bonito.

Observaciones de campo: qué funciona y qué no

Sobre el papel todo va bien. En realidad, te encuentras con cosas sobre las que no están escritas en los informes. Por ejemplo, la corrosión. Las unidades que funcionan con captura de CO2 mediante soluciones de aminas son un infierno para el metal. Alta humedad, temperatura, ambientes químicamente activos. Vi una instalación donde casi todos los intercambiadores de calor de la unidad de regeneración de aminas fueron reemplazados en dos años. Simplemente porque el proveedor del equipo ahorró en la calidad del acero. El cliente gritaba que la tecnología no era respetuosa con el medio ambiente, pero el problema era un simple error de ingeniería.

Otro punto son las materias primas. La calidad del gas natural en la red es variable. Llegaron lotes con un alto contenido de hidrocarburos superiores o azufre, y eso es todo, el modo de funcionamiento del catalizador de reformado se altera, la eficiencia disminuye y las emisiones aumentan. O el carbón: su composición varía de un coche a otro. El sistema debe ser flexible y esto es caro. Muchos proyectos de primera generación no tuvieron esto en cuenta y ahora están operando al borde de la rentabilidad o están inactivos.

Por eso es valiosa la experiencia de las empresas que han recorrido este camino. Volvamos al ejemplo.Chengdu Yizhi Technology Co.. De su descripción se desprende claramente que no se trata de una startup, sino de un instituto con un capital social de 120 millones de yuanes, creado sobre la base de una empresa de tecnología química. Estos actores suelen tener un conocimiento profundo de los procesos de producción reales, no sólo de la teoría. Entienden que la clave es la confiabilidad y adaptabilidad de la tecnología a las condiciones no ideales de las materias primas y la operación chinas.

Entonces, ¿adónde vamos?

Para resumir mi opinión desde dentro: decir que el hidrógeno procedente de hidrocarburos con CAC es absolutamente respetuoso con el medio ambiente es falso. Pero rechazarlo como un mal absoluto es una estupidez que ralentiza la transición energética. esto es necesarioetapa intermedia. Su respeto al medio ambiente no es blanco y negro, sino una escala. Depende de cientos de factores: desde la eficiencia de captura hasta las medidas para reducir las fugas de metano en el pozo.

China apuesta por esto no porque sea ideal, sino porque puede implementarse en poco tiempo y a escala industrial. Esto permite aumentar la capacidad y reducir los costos de infraestructura (oleoductos, gasolineras, instalaciones de almacenamiento), que luego pueden ser utilizadas por empresas "verdes". hidrógeno.

La principal conclusión para mí después de todos estos años es que no existe una tecnología mágica. Hay un trabajo duro, a menudo ingrato, para optimizar las cadenas, integrar soluciones y abordar miles de pequeños problemas técnicos. Es este trabajo (cálculos, pruebas de campo, corrección de errores) el que determina cuán "azules" somos. o ?gris? será el producto final. Y las etiquetas son para los especialistas en marketing y los políticos.