Intensywna współpraca między chemią a inżynierią

• Strona główna
• Artykuły
• Intensywna współpraca między chemią a inżynierią

2025-03-07  / Autor: Armin Scheuermann, ACHEMA

Prawie wszystkie firmy chemiczne, które eksploatują krakery parowe, pracują obecnie nad przyjaznymi dla klimatu rozwiązaniami dla pieców krakingowych - ponieważ eten jest punktem wyjścia dla wielu tworzyw sztucznych i podstawowych chemikaliów, a do tej pory na tonę etenu wytwarza się prawie 700 kilogramów dwutlenku węgla. Projekt jest tak ogromny, że wymaga nowych przedsięwzięć kooperacyjnych między firmami inżynieryjnymi a operatorami zakładów, a nawet przedsięwzięć międzykonkurencyjnych: BASF, Sabic i Linde obecnie wspólnie opracowują piec krakingowy ogrzewany elektrycznie. Jednocześnie Dow i Shell, wraz z badaczami z holenderskiego TNO, posuwają naprzód elektryfikację krakerów parowych. Z kolei Dow, wraz z firmą inżynieryjną Fluor, chce zbudować kraker parowy o zerowej emisji netto CO₂ w Fort Saskatchewan w Kanadzie. Brazylijska firma chemiczna Braskem chce zelektryfikować swoje krakery wspólnie z fińską firmą technologiczną i inżynieryjną Coolbrook.

Czas nagli: ponieważ wielkoskalowe zakłady chemiczne będą eksploatowane jeszcze przez kilka dekad, to projekty planowane obecnie muszą być zdolne do osiągnięcia zerowej emisji netto w perspektywie 2050 r. Obiecujące nowe procesy, takie jak piroliza metanu lub synteza metanolu z biomasy lub elektroliza wodoru, nie są jeszcze dostępne do użytku na dużą skalę. Gdy tylko procesy te zostaną opracowane w laboratoriach, to firmy inżynieryjne będą miały za zadanie skalowanie tych „pierwszych w swoim rodzaju” rozwiązań z laboratorium do skali przemysłowej.

Kluczową rolę odgrywa zatem — przynajmniej jako technologia pomostowa — wychwytywanie i składowanie CO₂, znane jako wychwytywanie i składowanie dwutlenku węgla (CCS). Na przykład Dow i INEOS polegają na tym podejściu w swoich obecnych projektach krakingowych, ale cel zerowej emisji netto można osiągnąć również w przypadku innych procesów chemicznych, takich jak produkcja amoniaku. W marcu 2023 r. pierwszy transport statkiem dwutlenku węgla wychwyconego w zakładzie chemicznym INEOS w Antwerpii wywołał branżową sensację: oznaczało to początek transgranicznego projektu Greensand, w ramach którego do 8 milionów ton CO₂ ma być składowanych rocznie w wyczerpanym złożu ropy naftowej u wybrzeży duńskiego Morza Północnego. Oprócz INEOS w projekcie biorą udział firma energetyczna Wintershall DEA i firma inżynieryjna Aker Carbon Capture.

Również w Antwerpii koncern BASF opracowuje swój projekt CCS ze specjalistą od inżynierii zakładów i gazów przemysłowych Air Liquide. Global CCS Institute zbadał 200 komercyjnych projektów CCS w 2022 r. - łączna ich wydajność 244 milionów ton rocznie. Ale to dopiero początek: IPCC ONZ szacuje, że do 2050 r. konieczne będzie zaoszczędzenie co najmniej 4 gigaton CO₂ rocznie za pomocą technologii zarządzania i usuwania dwutlenku węgla, aby osiągnąć cel redulcji temperatury o 1,5 stopnia Celsjusza. Aby stało się to rzeczywistością, konieczna jest intensywna współpraca między firmami chemicznymi dostarczającymi technologie i chemikalia do wychwytywania CO₂ a firmami inżynieryjnymi budującymi zakłądy chemiczne i posiadającymi wiedzę specjalistyczną w zakresie skalowania.

CCS ma również to, co potrzeba, aby znacznie przyspieszyć przejście na neutralną dla klimatu gospodarkę wodorową: ponieważ elektroliza wody ze zrównoważonej energii elektrycznej nie dostarczy ilości zielonego wodoru potrzebnego przemysłowi i sektorowi chemicznemu jeszcze przez długi czas, to niebieski wodór będzie przyjazną dla klimatu opcją, która jest dostępna już teraz. W tym procesie wodór jest nadal produkowany z gazu ziemnego, ale dwutlenek węgla wytwarzany w tym procesie jest wychwytywany i magazynowany.

Ogromne zadanie dekarbonizacji zmienia inżynierię zakładów chemicznych. Jednak jasne jest, że ogromne zadanie dekarbonizacji zmienia również samą budowę zakładów chemicznych. W ostatnich latach wielość projektów i rosnące ceny doprowadziły do zmiany paradygmatu w projektowaniu kontraktów. Podczas gdy jeszcze kilka lat temu klienci, czyli firmy chemiczne, mogli zobowiązać swoich wykonawców do umów o stałej cenie, to obecnie wiatr zmienił się na korzyść firm inżynieryjnych. Na przykład firma Worley, budująca zakłady chemiczne informuje, że udział umów o stałej cenie (ryczałt pod klucz) w obrotach spadł do 1%. Firma obecnie wystawia faktury za 80% swoich umów na zasadzie zwrotu kosztów.

przemysł chemiczny