Dekarbonizacja przemysłu nawozowego w Europie

• Strona główna
• Artykuły
• Dekarbonizacja przemysłu nawozowego w Europie

2024-01-24  / Autor: Dominik Wójcicki

Do 2026 r. producenci nawozów zrzeszeni w Fertilizers Europe, to jest organizacji grupującej liderów produkcji nawozów w Europie, przyjmą plan generalny dekarbonizacji swoich aktywów. Do 2040 r. firmy te zobowiązują się do ograniczenia emisji gazów cieplarnianych z zakresu 1 i 2 o 70% w porównaniu z rokiem 2020. Do 2050 r. europejska produkcja nawozów ma być już neutralna dla klimatu. Aby umożliwić przejście unijnej produkcji nawozów na gospodarkę neutralną dla klimatu do 2050 r., konieczne ma być połączenie rozwiązań politycznych z dostępem do niedrogiej, niskoemisyjnej i odnawialnej energii, przy jednoczesnym utrzymaniu konkurencyjności obecnych aktywów. Od 2005 r. unijny przemysł nawozowy ograniczył już emisję w zakresie 1 i 2 o 49%.

Fertliziers Europe przypomina, iż nawozy są niezbędne do zapewnienia bezpieczeństwa żywnościowego i strategicznej autonomii Europy, umożliwiającej produkcję połowy światowej żywności.

Dzisiaj produkcja nawozów azotowych opiera się głównie na gazie ziemnym. Chociaż poczyniono znaczne postępy w zmniejszaniu intensywności emisji dwutlenku węgla w produkcji nawozów, to jednak wciąż istnieje duża presja na dalszą redukcję emisji. W tym celu europejski przemysł inwestuje w niskoemisyjne i odnawialne procesy produkcyjne, które doprowadzą do dekarbonizacji nawozów i przyczynią się do osiągnięcia neutralności klimatycznej w UE.

W tradycyjnej produkcji nawozów amoniak wytwarzany jest poprzez połączenie azotu i wodoru w procesie Habera-Boscha z wodorem wytwarzanym z gazu ziemnego w urządzeniu do reformingu parowego metanu (SMR). Mamy zatem łańcuch produktowy: gaz ziemny – produkcja wodoru - produkcja amoniaku – produkcja nawozów. Niskoemisyjne technologie produkcji amoniaku to z kolei technologia CCU, gdzie wychwytuje się CO₂ i wykorzystuje go w innych procesach końcowych. To także elektroliza lub alternatywne źródła wodoru lub też wykorzystanie biometanu, które polega na unikaniu emisji CO2 ze źródeł kopalnych dzięki użyciu biometanu zamiast gazu ziemnego.

Fertilizers Europe zbadał dwie ścieżki zmian dla sektora nawozowego w Europie. Wybór między alternatywnymi scenariuszami ma być oparty na potrzebach każdej fabryki nawozowej oraz dostępności i kosztach nośników energii, które będą się znacznie różnić w poszczególnych regionach Europy.

Pierwsza opcja zaproponowana przez Fertilizers Europe to neutralna ścieżka technologii. Ma ona polegać na wdrożenie miksu rozwiązań technologicznych w zależności od dostępności infrastruktury i nośników energii. Druga opcja to zielona ścieżka wodoru, gdzie paliwa odnawialne pochodzenia niebiologicznego (RFNBO) zastępują wodór pochodzący z gazu ziemnego, stwarzając potrzebę pozyskiwania CO₂ pochodzenia biologicznego do produkcji mocznika.

Z wyliczeń Fertiliers Europe wynika, że w ramach neutralnej ścieżki technologii:

- do 2030 r. redukcja emisji CO₂ o 35% będzie prowadzić do emisji 1,33 tony CO₂ na tonę wyprodukowanego amoniaku,

- do 2040 r. redukcja emisji CO₂ o 68% będzie prowadzić do emisji 0,67 tony CO₂ na tonę amoniaku. Tam, gdzie jest to możliwe, stosować się będzie duże ilości wodoru powstałego w procesie elektrolizy,

- do 2050 r. redukcja emisji CO₂ 0 100% sprawi, że emisje CO₂ zostaną zmniejszone podczas produkcji amoniaku w połączeniu z mieszanką wodoru powstałego na bazie elektrolizy i biometanu.

Z tych samych wyliczeń Fertilizer Eurpope wynika, że w ramach zielonej ścieżki wodoru:

- do 2030 r. redukcja emisji CO₂ o 50% doprowadzi do emisji 1,02 tony CO₂ na tonę wyprodukowanego amoniaku

- do 2040 r. redukcja CO₂ o 75% pozwoli uzyskać 0,51 tony CO₂ na tonę wyprodukowanego amoniaku przy zastosowaniu wodoru zgodnego z RFNBO.

- do 2050 r. redukcja CO₂ o 100% doprowadzi do wyeliminowania emisji przy produkcji amoniaku.

Fertiliers Europe zauważa, iż zakłady nawozowe są strategicznie zlokalizowane w całej Europie ze względu na dostępność gazu ziemnego, surowców, infrastrukturę logistyczną i bliskość rynków rolnych. Aby transformacja zakończyła się pomyślnie, kluczowa jest więc dostępność wystarczającej, konkurencyjnej cenowo, niskoemisyjnej i odnawialnej infrastruktury energetycznej, biometanu, wodoru i CO₂. Ponadto ważnym czynnikiem jest także bliskość portów (w przypadku importu amoniaku).

Kluczową kwestią przy wyborze jednej z dwóch opcji będzie jednak dostępność do energii odnawialnej. Jeśli taki dostęp istnieje i energia odnawialna jest konkurencyjna cenowo i oraz istnieją wspierające ramy regulacyjne, wówczas Fertilizers Europe rekomenduje wybór zielonej ścieżki wodoru, czyli dekarbonizację poprzez elektrolizę. Jeśli dostępu do energii odnawialnej nie ma, wówczas Fertilizers Europe rekomenduje ścieżkę neutralną technologicznie, czyli dekarbonizację poprzez połączenie elektrolizy, CCU, CCS i biometanu.

Warto podkreślić, że technologie niezbędne do dekarbonizacji przemysłu nawozowego są znacznie droższe niż obecne procesy produkcyjne. Oczekuje się jednak, że jeśli zostaną szybko wdrożone na dużą skalę, to w perspektywie średnioterminowej staną się konkurencyjne w porównaniu z technologiami opartymi na paliwach kopalnych. Koszt produkcji tych nowych technologii zależy w dużej mierze od przyszłej relacji ceny gazu ziemnego, ceny biometanu/biogazu do kosztu i dostępności odnawialnych zasobów energii elektrycznej i odnawialnego wodoru z sieci.

Czas realizacji inwestycji w sektorze wynosi do siedmiu lat i może być dłuższy w przypadku konieczności wdrożenia niezbędnych nośników energii i infrastruktury towarzyszącej.

nawozyFertilizers Europedekarbonizacjawodóremisjedwutlenek węgla