中国：炭化水素からの水素は環境に優しいのか？ 

これは、クライアントとの会話や業界の会議で常に出てくる質問です。誰もが簡単な答えを探していますが、答えはありません。多くの人はすぐに「これは何という緑ですか？」と尋ねます。原料がガスまたは石炭の場合は水素ですか?これは後退ですか!?しかし、私たちが参加しているプロジェクトの現実は、これらのラベルよりもはるかに複雑です。

この「青」の足はどこから来たのでしょうか？水素

それはすべて、中国が今ここで水素を必要としているという事実から始まりました。輸送用、産業用、同じ化学用。再生可能資源（RES）は急速に成長していますが、需要の規模は膨大です。そして、クリーンな「グリーン」インフラストラクチャにはまだ H2 はありません。しかし、ガスパイプラインはあります。石炭鉱床がある。そして、変換技術は数十年にわたって開発されてきました。ロジックは単純です。手近にあるものを利用して、プロセスをよりクリーンにしようとします。ここで強調されるのは、炭素回収(CCS/CCUS)。これがなければ、「炭化水素からの低炭素水素」という概念全体が成り立ちません。それはただ崩れ去るだけです。

実際には次のようになります。蒸気機関車のように煙を発する古い蒸気メタン改質装置 (SMR) について話しているのではありません。私たちは新しい、または近代化された複合施設について話しています。CO2排出量大気中には放出されませんが、捕獲されるように設計されています。しかし、ここに最初の落とし穴があります。それはキャプチャ効率です。理論上は90％以上捕獲可能です。実際には、既存の中国のプロジェクトでは、その数字は 60 ～ 75% と控えめなことが多いです。なぜ？経済学、回収プロセス自体のエネルギーコスト、そして重要なことには、この CO2 をどこに汲み出すかという地質学の問題です。

コークス炉ガスから水素を製造するプラントへの CCS ユニットの統合を評価していた初期のプロジェクトの 1 つを思い出します。モデリングの数値は美しいものでしたが、吸着剤の再生のための追加の蒸気消費から圧縮 CO2 の物流に至るまで、チェーン全体のバランスを計算し始めたとき、「環境に優しい」でしょうか?全体の考えは大きく消え去った。結果は「青」ではなく「青みがかった灰色」になりました。水素。しかし、たとえ不完全なものであっても、そのような試みこそが、それなしでは先に進むことを不可能にするまさにデータを提供するのです。

テクノロジーキッチン：リフォームだけではない

「炭化水素からの水素」と言えば、誰もがすぐにメタンを思い浮かべます。しかし、中国では石炭が大きな役割を果たしています。石炭の水蒸気ガス化は歴史ある技術であり、現在、水素経済を目的として積極的に開発が進められています。問題は、石炭が純粋な炭素ではないことです。硫黄、灰、その他の不純物。水素は得られますが、合成ガスの予備精製とその後の H2 の分離にどれだけのエネルギーが費やされるのでしょうか?そして再び CO2 についての質問です。ガス化中は、ガス改質中よりもさらに多く CO2 が生成されます。

ここで、フルサイクルエンジニアリングに従事する専門機関の研究を観察するのは興味深いことです。ここで、たとえば、成都宜之科技有限公司(彼らのウェブサイトはhttps://www.yzkjhx.ru）、これはまさに華西テクノロジーによって設立された設計研究所です。彼らはテクノロジーを販売するだけではなく、ターンキープロジェクトを実行します。 - プロセスモデリングからコミッショニングまで。同社のポートフォリオには水素含有ガスを精製するプラントが含まれており、これは重要な段階です。なぜなら、たとえ炭素を捕捉したとしても、最終生成物がCO不純物を含む水素であれば、それは燃料電池を汚染することになり、意味がなくなってしまいます。

エンジニアとの会話で目立った点が 1 つありました。彼らは、主な課題はプロセス自体の化学的性質ではなく、実験室ではなく実際の製造条件におけるエネルギー効率と装置の信頼性であることを隠していませんでした。多くの場合、顧客は「最新のもの」を望んでいますが、ガス分離用の高効率膜や耐毒触媒の見積もりを示すと、会話は妥協点の話に変わります。

環境への配慮: フルサイクルを期待

おそらくこれが最も重要なことです。このような水素は環境に優しいと言えるのでしょうか？それはすべて計算の限界に依存します。設備から水素が排出される点だけを取り上げると、特に CO2 が埋められている場合はおそらくそうです。しかし、ガス/石炭の生産、その輸送、メタンの損失、CCS コンプレッサーの動作エネルギー、CO2 貯蔵施設の漏洩リスクなど、ライフサイクル全体 (LCA) を考慮すると、状況は変わります。

私たちは山西省のあるプロジェクトについて内部分析を行いました。 「青」を比べてみたことがありますか？ 「グリーン」を輸入した地元の石炭からの水素アンモニアの形の水素。ガソリンスタンドでの使用時の二酸化炭素排出量による?ブルー?の方が良かった。しかし、長期的なリスクがモデルに追加されると (たとえば、地質処分場が 50 年以内に部分的に劣化する確率など)、その利点は錯覚してしまいました。これは「青」からという意味ではありません。水素は放棄しなければなりません。これは、その役割が過渡期のテクノロジーであることを意味します。それは、今ここで水素の需要を創出し、燃料補給ネットワークを構築し、物流を確立するのに役立ちます。そしてそれと並行して、再生可能エネルギー源による発電量も増加するはずです。

ところで、リスクについて。メタン漏れの周囲では多くの騒音が発生しています。ガスを抽出および輸送する場合、メタンは強力な温室効果ガスです。これらの漏れが制御されない場合、改質装置における CCS の気候への利点全体が無効になる可能性があります。中国ではこの点への注目が高まっていますが、監視システムはまだどこでも導入されているわけではありません。これも同じ「汚い」ものなのでしょうか？美しいコンセプトでは見落とされがちな実用的なディテール。

フィールド観察: 何が機能し、何が機能しないのか

紙の上ではすべてがスムーズです。実際にはレポートには書かれていないことも出てきます。たとえば、腐食。アミン溶液を使用して CO2 回収を行う装置は、金属にとって地獄です。高湿度、高温、化学的に活動的な環境。アミン再生装置のほぼすべての熱交換器が 2 年で交換された設備を見ました。単純に、装置サプライヤーが鋼材のグレードを節約したからです。クライアントはそのテクノロジーが環境に優しくないと叫んでいましたが、問題は単純なエンジニアリングミスでした。

もう一つのポイントは原材料です。ネットワーク内の天然ガスの品質は変動します。高級炭化水素または硫黄の含有量が高いバッチが到着しました。それだけで、改質触媒の動作モードが混乱し、効率が低下し、排出量が増加します。または石炭: その組成は車ごとに異なります。システムは柔軟である必要があり、これにはコストがかかります。第一世代のプロジェクトの多くはこれを考慮しておらず、現在は収益性ぎりぎりで運営されているか、アイドル状態にあります。

だからこそ、この道を歩んできた企業の経験は貴重なのです。例に戻りましょう成都宜之科技有限公司。彼らの説明から、これは新興企業ではなく、化学技術会社に基づいて設立された登録資本1億2,000万元の研究所であることは明らかです。このようなプレイヤーは通常、理論だけでなく実際の生産プロセスについての深い知識を持っています。彼らは、鍵となるのは、中国の原材料と操作の非理想的な条件に対する技術の信頼性と適応性であることを理解しています。

それで、どこへ行くのですか？

内部からの私の見解を要約すると、CCS を使用して炭化水素からの水素を完全に環境に優しいと呼ぶのは不誠実です。しかし、それを絶対的な悪として拒否するのは愚かであり、エネルギーの移行を遅らせます。これは必要です中間段階。環境への配慮は白か黒かではなく、尺度で判断されます。それは、回収効率から井戸でのメタン漏出を減らすための対策まで、何百もの要因によって決まります。

中国がこれに賭けているのは、それが理想的だからではなく、短期間で産業規模で実現できるからだ。これにより、インフラストラクチャ (パイプライン、ガソリン スタンド、貯蔵施設) の容量を増やしてコストを削減し、「グリーン」企業がそれらを使用できるようになります。水素。

何年も経って私が学んだ主な点は、魔法のテクノロジーなど存在しないということです。チェーンを最適化し、ソリューションを統合し、数千の小さな技術的問題に対処するには、困難で、多くの場合報われない作業が必要です。私たちがどれだけ「青」であるかを決定するのは、この作業、つまり計算、フィールドテスト、エラー修正です。それとも「グレー」？最終製品となります。そして、ラベルはマーケターと政治家のためのものです。