Na drodze do neutralności klimatycznej

Bez chemii trudno się obejść – branża ta jest niezbędna dla wielu gałęzi przemysłu. Problem: przemysł chemiczny zużywa mnóstwo energii i emituje ogromne ilości gazów cieplarnianych. Dobra wiadomość: branża widzi problem i intensywnie pracuje nad rozwiązaniami mającymi na celu dekarbonizację jej procesów. 

„O ile cel transformacji w postaci osiągnięcia neutralności klimatycznej jest zupełnie zrozumiały, to całkowita przebudowa całej naszej wysoce uzależnionej od energii branży jest niezwykle złożonym procesem“, mówi Wolfgang Große Entrup, dyrektor zarządzający Niemieckiego Stowarzyszenia Przemysłu Chemicznego (VCI). Aby zapewnić większą przejrzystość tych procesów, VCI wspólnie ze Stowarzyszeniem Niemieckich Inżynierów (VDI) powołała do życia platformę ochrony środowiska Chemistry4Climate (C4C). Szeroko zakrojona, finansowana ze środków publicznych inicjatywa opracowała w latach 2021 - 2024 różne scenariusze i rozwiązania dla neutralnego klimatycznie przemysłu chemicznego w Niemczech. 

Scenariusze dla neutralnego klimatycznie przemysłu chemicznego 

W ramach C4C trzy główne scenariusze opisują różnorodne ścieżki transformacji: 

• Maksymalne bezpośrednie wykorzystanie energii odnawialnej: koncentruje się na elektryfikacji procesów w celu jak najszerszego zastąpienia paliw kopalnych. 
• Koncentracja na wodorze i technologiach Power-to-X: w tym scenariuszu kluczową rolę odgrywa zielony wodór, jako zamiennik surowców i paliw kopalnych. 
• Koncentracja na surowcach wtórnych: głównym założeniem jest gospodarka o obiegu zamkniętym i recykling chemiczny, aby móc w miarę możliwości pokryć zapotrzebowanie przemysłu chemicznego na węgiel za pomocą odpadów. 

Scenariusze wyraźnie wskazują, że transformacja branży wymaga ogromnych inwestycji. Zgodnie z szacunkami, zapotrzebowanie na energię neutralnego klimatycznie przemysłu chemicznego do 2045 mogłoby opiewać na ponad 600 terawatogodzin (TWh) w skali roku – w 2024 roku w całych Niemczech wynosiło ono 464 TWh. „Transformacja przemysłu chemicznego jest szczególnie trudna, ponieważ dotyczy ona nie tylko na dostaw energii, lecz także bazy surowcowej dla jego produktów“, mówi Dieter Westerkamp, kierownik działu Technologii i Społeczeństwa w VDI. 

Wyzwania: infrastruktura, surowce i regulacje 

Jedną z największych przeszkód na drodze do neutralności klimatycznej jest dostępność zielonej energii elektrycznej. Aby możliwe było dostateczne zaopatrzenie branży chemicznej, konieczne jest przyspieszenie rozwoju odnawialnych źródeł energii i infrastruktury sieciowej. 

Dodatkowo rodzi się pytanie, jak można pokryć zapotrzebowanie na zrównoważone surowce. Biomasa, odpady z tworzyw sztucznych oraz CO₂ jako źródło dwutlenku węgla odgrywają decydującą rolę we wszystkich scenariuszach. Ich szerokie zastosowanie stanowi konkurencję dla innych sektorów, które również dążą do neutralności klimatycznej. 

Regulacyjne niejasności dodatkowo utrudniają proces transformacji. Branża chemiczna oczekuje jasnych politycznych warunków ramowych dla niezbędnych inwestycji. Pomimo tych wyzwań, wiele przedsiębiorstw już teraz aktywnie działa w tym zakresie i realizuje projekty związane z ochroną środowiska.  

Nadzieje związane z wodorem 

Niezwykle obiecującą metodą wytwarzania neutralnego klimatycznie wodoru jest piroliza metanu. Firma BASF w Ludwigshafen testuje pilotażowy zakład, w którym metan jest rozdzielany na wodór i węgiel stały – bez bezpośrednich emisji CO₂. Proces ten mógłby umożliwić pozyskiwanie wodoru w sposób znacznie bardziej energooszczędny w porównaniu z metodą elektrolizy.  

Firma Thyssenkrupp Nucera dąży w Dortmundzie do rozpoczęcia przemysłowej elektrolizy wody i bada wykorzystanie gazów hutniczych w procesach chemicznych. Technologia ta ma umożliwiać wytwarzanie wodoru na dużą skalę z odnawialnych źródeł energii. 

PtX Lab Lausitz jest jedną z najważniejszych instytucji badawczych zajmujących się technologiami Power-to-X. Wspiera przedsiębiorstwa chemiczne i inne firmy przemysłowe w neutralnej klimatycznie produkcji chemikaliów z odnawialnych źródeł energii. Koncentruje się zwłaszcza na syntezie metanolu, podczas której wodór i CO₂ są przetwarzane w metanol – jeden z podstawowych surowców w przemyśle chemicznym.