На пути к климатической нейтральности

Без химии ничего не работает – эта отрасль незаменима для многих отраслей. Проблема: химическая промышленность потребляет много энергии и выбрасывает большое количество парниковых газов. «Хорошая новость заключается в том, что отрасль осознала эту проблему и активно работает над решениями по декарбонизации своих процессов. 

«Хотя цель перехода к климатической нейтральности очевидна, полная реструктуризация нашей энергоемкой промышленности невероятно сложна», — говорит Вольфганг Гроссе Энтруп, управляющий директор Немецкой ассоциации химической промышленности (VCI). Для внесения большей ясности VCI совместно с Ассоциацией немецких инженеров (VDI) запустили платформу по защите климата Chemistry4Climate (C4C). В рамках масштабной, финансируемой государством инициативы были разработаны различные сценарии и решения для создания климатически нейтральной химической промышленности в Германии на период с 2021 по 2024 год. 

Сценарии климатически нейтральной химической промышленности 

В рамках C4C существуют три основных сценария, которые описывают различные пути трансформации: 

• Максимальное прямое использование возобновляемых источников электроэнергии: основное внимание здесь уделяется электрификации процессов с целью значительной замены ископаемого топлива. 
• Фокус на водороде и технологиях Power-to-X: в этом сценарии зеленый водород играет ключевую роль в качестве замены ископаемому сырью и топливу. 
• Фокус на вторичном сырье: основное внимание уделяется экономике замкнутого цикла и переработке химических веществ с целью удовлетворения потребностей химической промышленности в углероде за счет отходов, где это возможно. 

Эти сценарии ясно показывают, что реструктуризация отрасли требует огромных инвестиций. По оценкам экспертов, к 2045 году потребность в электроэнергии для химической промышленности с нейтральным уровнем выбросов парниковых газов может составить более 600 тераватт-часов (ТВт·ч) в год. В 2024 году этот показатель по всей Германии составлял 464 ТВт·ч. «Трансформация химической промышленности особенно сложна, поскольку затрагивает не только энергоснабжение, но и сырьевую базу для ее продукции», — говорит Дитер Вестеркамп, руководитель отдела технологий и общества VDI. 

Вызовы: инфраструктура, сырье и нормативы 

Одним из самых больших препятствий на пути к климатической нейтральности является доступность зеленой электроэнергии. Расширение использования возобновляемых источников энергии и сетевой инфраструктуры должно идти более быстрыми темпами, чтобы обеспечить энергоснабжение химической отрасли в достаточном объеме. 

Возникает также вопрос о том, как можно удовлетворить спрос на устойчивое сырье. Биомасса, пластиковые отходы и CO₂ как источник углерода играют решающую роль во всех сценариях. Однако их широкое использование сталкивается с конкуренцией со стороны других секторов, которые также стремятся к климатической нейтральности. 

Неопределенность в сфере регулирования еще больше усложняет энергопереход. Химической промышленности нужны четкие политические рамочные условия для необходимых инвестиций. Несмотря на эти проблемы, многие компании уже активно реализуют проекты по защите климата.  

Водород как маяк надежды 

Перспективным подходом к производству водорода, не оказывающего влияния на климат, является пиролиз метана. Например, компания BASF проводит испытания пилотной установки в Людвигсхафене, на которой метан расщепляется на водород и твердый углерод — без прямых выбросов CO₂. Этот процесс позволяет производить водород гораздо более энергоэффективно, чем метод электролиза.  

Компания Thyssenkrupp Nucera продвигает промышленное развитие электролиза воды в Дортмунде и исследует возможность использования металлургических газов в химических процессах. Технология предназначена для крупномасштабного производства водорода из возобновляемых источников энергии. 

Лаборатория PtX Lab в Лаузице является одним из важнейших научно-исследовательских институтов в области разработки технологий Power-to-X. Он поддерживает химические и другие промышленные компании в производстве CO₂-нейтральных химикатов из возобновляемой электроэнергии. Особое внимание уделяется синтезу метанола, в ходе которого водород и CO₂ перерабатываются в метанол — важнейшее сырье для химической промышленности.