Sinteză Fischer-Tropsch

I. Generalităţi despre gazeificarea cărbunelui şi producerea de combustibili lichizi

Există două abordări importante pentru utilizarea cărbunelui în scopul obţinerii de combustibil pentru transport: lichefierea directă şi procesul Fischer-Tropsch. Ambele procese au fost dezvoltate în perioada premergătoare celui de-al doilea Război Mondial în Germania şi ambele au fost folosite pentru a încerca rezolvarea nevoii de combustibil a Germaniei şi Japoniei.

În procesul lichefierii directe, hidrogenul este adus în prezenţa structurii organice a cărbunelui, la presiuni şi temperaturi înalte. În prezent, o mare fabrică bazată pe acest procedeu a lichefierii directe se construieşte în China. În funcţia de succesul acestei fabrici, se anticipează dacă se va înregistra un interes pentru acest procedeu pe scară largă.

În procedeul F-T, cărbunele este supus mai întâi procedeului de gazeificare pentru a produce un amestec care constă din trei gaze: monoxid de carbon, dioxid de carbon şi hidrogen. Amestecul de gaze este procesat pentru a îndepărta dioxidul de carbon, şi pentru a identifica contaminanţii, iar amestecul rezultat, de hidrogen şi monoxid de carbon este trimis unui recator unde amestecul este convertit catalitic la produse lichide. O fabrică comercială de F-T ar produce o motorină de performanţe înalte, fără sulf, disponibilă automobilelor şi o benzina pentru avioane (kerosen) pentru aviaţia comercială şi de război. Se estimeazaă ca o treime sau o jumătate din producţia din fabricile F-T va fi un amestec de lichide care vor putea fi destinate fabricării bezinei (fie direct din fabrică fie după ce a fost supusă rafinării).

O caracteristică importantă a procesului F-T constă în faptul că producţia nu este limitată doar la cărbune. De exemplu, există fabrici care produc combustibili lichizi din gaze naturale în Malaezia, Qatar sau Africa de Sud. Alte opţiuni sunt utilizarea biomasei sau a unei combinaţii de biomasă şi cărbune. Aceste două abordări ce presupun utilizarea biomasei se bazează pe producţia de combustibili lichizi la o producţie aproape zero de dioxid de carbon.

Beneficii pentru producerea combustibililor lichizi din cărbune

Dacă derivatele din cărbune ar intra pe piaţa mondială de petrol, aceasta s-ar manifesta în scăderea preţurilor la petrol pe plan mondial. Efectul de reducere s-ar produce şi când cererea de petrol ar fi redusă prin metode fiscale, precum taxele pe petrol, sau prin introducerea tehnologiilor avansate care folosesc mai puţin petrol. Reducerea preţurilor este independentă de producerea adiţională atâta timp cât producţia adiţională se află în afara ţărilor OPEC.

Într-o analiză strategică din 2005 se aprecia că o producţie adiţională de 3 milioane de barili pe zi ar scădea preţul produselor petroliere cu până la 5%. Această reducere a preţului petrolului va fi cu atât mai dramatică cu cât producţia de petrol obţinută pe alte căi va fi mai mare. Această reducere a preţului petrolului va duce la beneficii economice (se estimează chiar de la câteva sute pâna la câteva mii de dolari pe an la o gospodărie oarece).

În afară de beneficiile strategice asociate producţiei de combustibil lichid din cărbune există şi alte beneficii directe. Dacă combustibilii din cărbune pot fi obţinuţi la preţuri mai mici decât cel al produselor extrase din petrol, aceasta ar aduce mari profituri economice atât producătorului, cât şi statului unde se produce acest tip de combustibili.

Un alt beneficiu derivă din dimensiunea resurselor de cărbune şi din faptul că fabricile care produc combustibili lichizi din cărbune care sunt gata pentru a fi fololosiţi şi comercializaţi din momentul în care sunt obţinuţi.

Al treilea beneficiu principal ar fi dezvoltarea locală de care ar profita ţările bogate în cărbune, valorificând această resursă în scopul creşterii stocului de petrol şi produse derivate.

Emisiile de dioxid de carbon

Noile reglementări privind emisiile de dioxid de carbon permisive implică o oarecare limitare a dezvoltării industriei F-T, aceasta datorându-se emisiei de dioxid de carbon ce rezultă în urma procesului. Deşi combustibilul obţinut prin metoda F-T ar fi mai bun calitativ decât cel obţinut în mod tradiţional din rafinării, emisiile de dioxid de carbon s-ar reduce probabil şi datorită calităţii acestuia (adică absenţa sulfului).

Pentru reducerea emisiilor de dioxid de carbon (cunoscut mai ales datorită efectului de seră de care este incriminat), sunt examinate câteva opţiuni:

1) Captura de carbon şi reţinerea lui;

2) Captura dioxidului de carbon şi utilizarea în reutilizarea petrolului;

3) Gazeificarea cărbunelui şi biomasei împreună urmată de sinteza F-T a hidrocarburilor lichide.

1) Captura de carbon şi reţinerea lui.

Prin captura de carbon şi reţinerea lui se înţelege ansamblul de metode utilizate pentru a captura dioxidul de carbon din fabricile în care se utilizează energie rezultată din arderea cărbunelui şi se reţine dioxidul de carbon în diferite tipuri de formaţiuni geologice, precum salinele. Aceeaşi abordare poate fi aplicată pentru capturarea şi reţinerea dioxidului de carbon rezultat din sinteza F-T.

2) Captura de carbon şi utilizarea sa în reutilizarea petrolului.

În fabricile în care se transformă cărbunele în combustibili lichizi, se produc circa 0.8 tone de dioxid de carbon la fiecare baril de combustibil. Pentru fabricile aflate în vecinătatea câmpurilor petroliere, dioxidul de carbon poate fi utilizat pentru aditivarea lui. Se anticipează că fiecare tonă de dioxid de carbon aplicată în scopul recuperării va rezulta într-o producţie adiţională de 2÷3 barili de petrol.

Utilizarea dioxidului de carbon la presiune înaltă pentru recuperarea petrolului este o practică deja bine-stabilită în cadrul fabricii care produce combustibil lichid din cărbune. Tehnologia pnetru captura dioxidului de carbon este de asemenea bine pusă la punct. Nu există riscuri tehnice, dar există întrebări în ce priveşte metodele de optimizare ale fracţiunii de dioxid de carbon ce va fi mereu redirecţionate.