Inginerii chinezi au creat o tehnologie de folosire a emisiilor de la o centrală cu cărbune pentru a produce fertilizanţi, pregătindu-se de un posibil deficit al lor

În ultimele săptămâni, inginerii din China au dezvăluit curios de multe inovaţii axate spre centralele de cărbune, pentru a le face pe acestea mai inofensive pentru mediu şi a permite folosirea acestora mai departe cu respectarea angajamentelor Chinei de reducere a emisiilor. Deşi China e cunoscută în ultimii ani ca o ţară lider în construirea la scară imensă a parcurilor fotovoltaice şi eoliene, a hidrocentralelor şi centralelor nucleare, în 2025 China încă mai avea 45% din toate capacităţile de generare a electricităţii la nivel de ţară în centrale cu cărbune, iar cota lor în producţia anuală de electricitate încă mai constituia 60%, ceea ce e enorm de mult. Şi multe din aceste centrale au doar circa 15 ani vechime, fiind încă relativ noi conform standardele industriale. Acum trei săptămâni, scriam despre crearea de către inginerii chinezi a tehnologiei primei centrale cu cărbuni din lume care nu va arde cărbunele, dar va produce electricitate cu zero emisii în atmosferă, ce presupunea o procesare electrochimică a cărbunelui pulverizat, fără a-l arde. Astăzi, însă, vorbim despre altă echipă de ingineri chinezi, de la compania de inginerie în energetică Jiangnan, care cu creat o metodă de a folosi emisiile de la o centrală cu cărbune pentru a crea fertilizanţi, tehnologia putând fi replicată la orice centrală de cărbune mai modernă din China. E la fel de curios că noua tehnologie e şi o soluţie pentru un posibil deficit de fertilizanţi în perioadele următoare.

Acest deficit ar putea fi cauzat de criza din Orientul Mijlociu, cu oprirea activităţii mai multor rafinării şi închiderea strâmtorii Ormuz. Marea majoritatea a fertilizanţilor din lume sunt produşi lângă locaţii industriale mari de procesare a gazului natural, or, procesele industriale cele mai răspândite presupun folosirea gazului natural pentru producţia de hidrogen, după are hidrogenul intră în reacţie cu azotul din aer prin procesul cunoscut ca Haber-Bosch şi astfel are loc producţia de amoniac. Iar amoniacul ajunge apoi materia primă esenţială pentru fertilizanţi precum ureea, nitratul de amoniu, suflatul de amoniu şi alţii.

În Orientul Mijlociu, există ţări producătoare de cantităţi mari de fertilizanţi, precum Qatar, Arabia Saudită şi Emiratele Arabe Unite. Facilităţile industriale ale unora din ele au fost afectate de distrugeri, iar la asta se mai adaugă şi blocajul strâmtorii Ormuz, astfel încât producţia şi livrarea de fertilizanţi din regiune are toate şansele să fie periclitată mult timp înainte, iar aceste ţări cuantificau 23% din producţia globală de fertilizanţi. Prin urmare, când o asemenea cotă devine în mare parte indisponibilă, se pot crea perturbări majore pe piaţă, care pot duce la un deficit de fertilizanţi. Iar în lumea modernă fertilizanţii înseamnă securitate alimentară.

Ei bine, noua tehnologie conturată de inginerii chinezi reprezintă mai degrabă o sistematizare şi o scalare a unor elemente cunoscute şi anterior, perfecţionate pentru un randament mai mare şi devenite mult mai relevante acum, decât anterior, când erau considerate prea scumpe şi lipsite de viabilitate.

Arderea cărbunelui în centrale termice e însoţită de generare de fum ce conţine nu doar cantităţi mari de CO2, ci şi sulfuri. Sulfurile sunt printre cele mai nedorite emisii, întrucât contribuie la ploi acide şi probleme de sănătate. Astfel, pe lângă filtrarea urmelor de cenuşă, centralele cu cărbune sunt obligate în multe părţi ale lumii să asigure şi filtrarea emisiilor de pe ţeavă cu neutralizarea sulfurilor.

Cea mai ieftină şi răspândită metodă folosită în prezent e pe bază de calcar. În urma acestui proces, sulfurile sunt extrase, iar produsul rezultat e un ghips de calitate joasă, folosit pe alocuri în construcţii sau rămânând ca deşeu care trebuie stocat. Ceea ce fac acum inginerii chinezi a să procesele emisiile de la centralele de cărbune în două etape, una prin care să preia sulfurile şi să producă fertilizanţi din ele, şi alta prin care să prea şi dioxidul de carbon, pentru a crea un alt tip de fertilizanţi.

Prima parte e un proces relativ cunoscut în industrie, numit EADS, care a început a prinde popularitate în ultimii 10 ani, dar tot China l-a implementat mai mult ca alte ţări, având circa 150 de centrale de cărbune care-l folosesc. Acest proces presupune tratarea emisiilor de la arderea cărbunelui, după filtrarea lor mecanică, cu amoniac. Astfel, dioxidul de sulf conţinut în acele emisii (SO2) ar intra în reacţie cu amoniacul NH3 şi cu apa şi ar forma (NH4)2SO3, după are acest sulfit a fi oxidat şi ar forma sulfatul de amoniu, (NH4)2SO4, care e unul din fertilizanţii doriţi şi folosiţi pe larg în agricultură. Desigur, acest proces presupune că centrala de cărbune trebuie să aibă un furnizor de amoniac, pe care să-l folosească pentru acest proces, iar dacă amoniacul e produs din gaz natural, impactul pentru mediu ar fi minim.

Totuşi, întreaga tehnologie poate fi văzută mai degrabă din perspectiva că aceste emisii ale centralelor de cărbune trebuie procesate oricum, iar alegând această metodă mai scumpă, se poate ca-n final să nu se obţină nişte deşeuri sau materiale de construcţie de calitate joasă, ci fertilizanţi utili şi necesari, pe care centrala îi poate vinde pentru a-şi recupera din costuri.

Aşa cum spuneam mai sus, China aplică deja această primă parte a procesului la mai multe centrale, iar inginerii despre care vorbim azi au implementat şi partea a doua, prin care emisiile trec apoi în faza de captare de CO2 direct din ţeavă, acolo unde concentraţia e mai mare şi procesul e mai puţin energofag decât extragerea din atmosferă. Procesul presupune intrarea în reacţie a CO2-ului rezultat de la arderea de cărbune cu amoniacul şi apa, formând bicarbonatul de amoniu, cu formula NH4HCO3, care e folosit în China ca un fertilizator cu concentraţie mai redusă de nitraţi.

Acest tip de fertilizanţi era considerat mai puţin atractiv până acum din cauza faptului că de descompune mai repede, inclusiv la stocări improprii de lungă durată, şi din cauza concentraţiei mai mici, care necesită cantităţi mai mari pentru obţinerea aceluiaşi rezultat. China a continuat să-l folosească, însă, mai ales acolo unde destinaţia e mai aproape de sursa de producţie. Totuşi, producţia din captare de CO2 la centrale era cunoscută ca o posibilitate, dar nu era viabilă economic. Acum, însă, nu mai e vorba doar de viabilitate economică, ci de siguranţa alimentară, şi astfel efortul şi costurile suplimentare se pot dovedi justificate.

Inginerii chinezi au ajustat enorm şi randamentul, astfel încât anunţă că noua lor tehnologie captează până la 90% din CO2-ul ieşit pe ţeavă de la arderea cărbunelui. E o cantitate uriaşă, ia dintr-o tonă de CO2 captat se pot produce 1,80 tone de bicarbonat de amoniu. Dintr-o tonă de dioxid de sulf se pot produce 2,06 tone de sulfat de amoniu, dar în emisiile de la arderea de cărbune concentraţia de CO2 e mult mai mare decât cea de SO2, prin urmare aplicarea noii tehnologii va permite creşterea imensă a producţiei de fertilizanţi datorită procesării CO2-ului.

Singurul element limitator de aici, pentru ca această ecuaţie să funcţioneze constant, e stocul suficient de amoniac, iar aşa cum am aflat mai sus, amoniacul e produs industrial mai ales în zone de lângă obiectele industriale mari de procesare a gazului natural. În condiţii de deficit, achiziţia amoniacului poate fi un pic mai simplă decât a fertilizanţilor finali. Iar pe lângă asta, China a construit deja cele mai mare fabrici de producţia a amoniacului verde, din energie regenerabilă, pe care-l vedea drept folosit pentru propulsia maritimă. În cazul unor situaţii de deficit de fertilizanţi, amoniacul produs la aceste fabrici ar putea fi redirecţionat la centralele cu cărbuni, pentru producţia de fertilizanţi pentru agricultură, iar atunci şi impactul pentru mediu al întregii tehnologii ar fi redus considerabil, dar şi dezideratul de siguranţă alimentară ar fi atins.